3. Shotcrete via Humeda y via Seca

SHOTCRETE VIA HUMEDA Y VIA SECA ALUMNO: TRUJILLO HUAMAN HERNAN LUIS CODIGO:   201615155-G ASIGNATURA: TECNOLOGIA DE MATERIALES

DEFINICION  ¿QUE ES SHOTCRETE? El código ACI 506R-05 “Guía  al shotcrete” en su ac acáp ápit ite e 1. 1.4 4 de defi fine ne al shotcrete como rter ero o “concreto   o mort neumáticamente proyectado a alta velo ve loc cid idad ad so sobr bre e un una a superficie”. 

APLICACIONES DEL CONCRETO LANZADO USOS DEL CONCRETO LANZADO

Soporte Túneles

REQUERIMIENTOS TIPICOS

Temporal

en

 Alta resistencia inicial. Buena adherencia.  Alto rendimiento. Bajo rebote.

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Soporte túneles

permanente

 Alta resistencia inicial.  Alta resistencia final. Baja permeabilidad.  Alta durabilidad.

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 Alta resistencia inicial. Sello de superficies de excavación Baja a media resistencia final

Minería

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Carga protectora (sin función de carga).  Alta adherencia. Resistencia a temperatura de hasta 1200° C.

Resistencia al fuego

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Estabilización Taludes

de

Rápido desarrollo de Resistencias. Uso flexible. Volúmenes bajos de concreto •

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Reparación de túneles

Resistencia a largo plazo. Buena adherencia. Resistencia química. •

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Reparación de de concreto.

presas

 Alta durabilidad en capas delgadas. Bajo de módulo de Elasticidad. Bajo rebote. •

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Reparación de muelles

 Alta resistencia

IMAGEN DE REFERENCIA

REQUERIMIENTOS DEL CONCRETO PROYECTADO 1. RESISTENCIA INICIAL.-Este es un prerrequisito para el concreto Proyectado sobre cabeza, particularmente para altos rendimientos, cuando se aplican capas gruesas o cuando se lanzan en lugares con filtraciones de agua. La curva de desarrollo de resistencia en los primeros minutos tiene una fuerte influencia en la generación de polvo y en rebote. El desarrollo de la resistencia inicial se evalúa entre los 6 y los 60 minutos, luego las medidas se hacen cada hora.

REQUERIMIENTOS DEL CONCRETO PROYECTADO 2. RESISTENCIA FINAL.- A menor  cantidad de agua en la mezcla, menor porosidad de la pasta de concreto endurecido. Esto tiene un efectivo ventajoso en la mayoría de las propiedades del concreto, especialmente para la resistencia para la resistencia a la compresión. La cantidad de agua necesaria para la hidratación del cemento equivale a una relación A/C cercana a 0.25. El agua en exceso se evapora después de la aplicación y deja poros en la pasta del concreto endurecido.

REQUERIMIENTOS DEL CONCRETO PROYECTADO 3. DURABILIDAD IMPERMEABILIDAD.-

– 

Durabilidad significa baja impermeabilidad. La baja porosidad capilar es esencial para una alta estanqueidad y se obtiene mediante la aplicación correcta del concreto proyectado con una baja relación A/C y un concreto bien curado.

REQUERIMIENTOS DEL CONCRETO PROYECTADO SULFATOS.-   Los sulfatos solubles en agua reaccionan con C3A del cemento para formar  etringita. Los cristales de etringita se propagan primero en los poros, cuando los poros están llenos, la etringita desarrolla una presión al interior del concreto que puede destruir la estructura.

METODOS DEL CONCRETO LANZADO Existen dos métodos para aplicar el concreto lanzado sobre una superficie determinada.  METODO POR VIA SECA  METODO POR VIA HUMEDA

METODO POR VIA SECA consiste en mezclar el cementante (cemento + adiciones) con la arena para luego impulsarlo a través de la manguera a la boquilla del equipo, en donde se combinará con el agua y los aditivos líquidos, los cuales llegan por una manguera independiente, para ser  finalmente proyectada hacia la superficie mediante el uso de aire comprimido.

Diseño de Mezcla para concreto proyectado por Vía Seca.

Ventajas y Desventajas del Concreto Proyectado por Vía Seca VENTAJAS •

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Fácil manejo para volúmenes pequeños. Equipos lanzadores son más económicos. En la boquilla se tiene el control del agua y de la consistencia de la mezcla. Mantenimiento de equipos es más económica. Transportable a mayor distancia.

DESVENTAJAS

 Alta generación de Polvos.  Alto Rebote. Mayor contaminación. Perdidas de mezcla por rebote de hasta 35%.

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METODO POR VIA HUMEDA El segundo método, llamado   “vía húmeda” consiste en mezclar la arena, cementante y el agua antes de ser   impulsados a través de la manguera del equipo, de tal forma que cuando la mezcla llega a la boquilla de la máquina, está ya se encuentra lista para ser  proyectada.

Está constituido a diferencia del shotcrete por vía seca de más aditivos como: INHIBIDORES DE HIDRATACION •permiten regular el fraguado pudiendo mantener la mezcla las horas que sean necesarias para poder utilizarlo (12 a 72 Hrs).

SUPERPLASTIFICANTES. •ayudan a mantener la trabajabilidad del mortero y evitan la sobrecarga de agua en el concreto, recordar que si excedemos el agua de diseño el shotcrete pierde resistencia.

ACELERANTES ULTRARAPIDOS

HUMO DE SÍLICE O MICROSÍLICE

•permiten que se puedan continuar con los trabajos de explotación pocas horas después de ser colocado y mejoran el desempeño del concreto en zonas húmedas.

•es utilizado como complemento del cemento incrementa la plasticidad y la resistencia a la compresión, su propiedad hace que la mezcla sea pegajosa y más densa.

FIBRAS DE ACERO Y POLIPROPILENO •este aditivo permite incrementar la resistencia a la compresión y flexión del shotcrete, pero no se debe usar como reemplazo de un refuerzo de acero; utilizamos la fibra de polipropileno, ya que no se deteriora con el agua, es inerte.

Diseño de Mezcla para concreto proyectado por Vía Húmeda.

Ventajas y Desventajas del concreto proyectado por Vía Húmeda. VENTAJAS

 Alto rendimiento hasta 30 m3/h Se puede colocar concreto proyectado con fibras de acero. Mejor control de la dosificación principalmente la relación agua / cemento. Menor rebote de la mezcla, se estima como máximo 10%. Menos producción de polvo, por ende menos contaminación. Velocidad proyección alta 60-70 m/s • •

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DESVENTAJAS

Se requiere de una planta de concreto para el preparado de mezcla con las dosificaciones de diseño. Para el manejo de los equipos se requiere de mano de obra calificada. No se puede aplicar en secciones menores de 3.0x3.0m por las dimensiones de los equipos. Los costos son relativamente más altos que el de vía seca. •

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REBOTE DEL CONCRETO LANZADO 

El shotcrete ha introducido importantes mejoras en el mercado de construcción por su versatilidad y reducción de costes, pero la aplicación neumática necesaria para proyectar y compactar el hormigón implica desafíos como el rebote.

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  Se define como rebote de proyección, o rechazo, a la parte del shotcrete que no se adhiere a la superficie durante la aplicación, causando un desprendimiento del material.

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  La pérdida de material y la consecuente limpieza del rebote ralentizan el progreso de la obra e incrementan los costes, por lo cual es importante minimizarlo.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL REBOTE DEL CONCRETO LANZADO 

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Dureza del sustrato:  El rebote tiende a ser mayor cuanto

más duro sea el sustrato sobre el que se aplica el shotcrete. Fase de aplicación:   El rebote es mayor al inicio de la aplicación, aunque disminuye a medida que se consolida una capa de amortiguación. Plano de la superficie:  Las estimaciones varían desde 2-5% en soleras, hasta 5-10% en hastiales o 10-15% en bóvedas.

La presencia de mallazo

CLAVES PARA EVITAR EL REBOTE DE SHOTCRETE Una técnica de aplicación correcta.-  Es importante El equipo adecuado.-   Los componentes de alta tecnología de los equipos robotizados para shotcrete garantizan una mayor precisión en la aplicación, reduciendo una mayor incidencia de rebote comparado con la aplicación manual por vía seca.

mantener una distancia entre la boquilla y el sustrato de entre 1-2 m: una distancia demasiado corta generará una gran cantidad de rebote, y por el contrario, una distancia excesiva impide la compactación del hormigón. El ángulo de aplicación es también crucial: la boquilla debe de estar a 90° de la superficie de aplicación para minimizar el rebote, y es necesario realizar movimientos circulares para garantizar un resultado homogéneo.

El operario.-  El factor clave para evitar el rebote es siempre el operario, ya que la incorrecta aplicación puede causar mayores pérdidas de material y compromete la seguridad del personal en obra.

CORRECTO LANZADO DE SHOTCRETE Colocar la boquilla en Angulo de 90° con el sustrato:

el Angulo que forma la boquilla con el sustrato influye en la correcta compactación del hormigón y la cantidad de rebote provocada. Además, el hormigón debe aplicarse realizando movimientos circulares de manera uniforme a lo largo de toda la superficie para un resultado homogéneo.

CORRECTO LANZADO DE SHOTCRETE Mantener distancia entre la boquilla y el sustrato de 1 a 2m: la fuerza de impacto que

garantice la adhesión del hormigón a la superficie viene dada por la distancia entre la boquilla y el sustrato. Si la distancia es demasiada pequeña hará una gran cantidad de rebote. Si la distancia es excesiva, la fuerza del impacto será demasiado débil para que el hormigón se compacte y adhiera.

CORRECTO LANZADO DE SHOTCRETE 

La aplicación del shotcrete en las paredes del túnel debe ser de abajo hacia arriba

CORRECTO LANZADO DE SHOTCRETE 

Control de espesor de shotcrete:   en la corona el espesor  debe ser el necesario para evitar caída del shotcrete generalmente de 2” (5 cm.= en cada pasada de las paredes verticales

ENSAYOS DEL CONCRETO LANZADO   Las normas son la ASTM C 1399 (ensayo de vigas prismáticas) y ASTM C 1550 (ensayo de paneles circulares). En el primer caso, el ensayo de vigas requiere una prensa estándar, equipada con cabezales para rotura a tres luces tal como indica la referida norma, y un sistema de registro simultáneo de fuerza aplicada y deflexión central.  En el caso del ensayo para paneles circulares, además de los dispositivos de medición mencionados en el caso anterior, se requiere contar  con un marco de reacción que acomode al espécimen de ensayo y que permita la ejecución del mismo de acuerdo a las indicaciones de la correspondiente norma ASTM. 

Ensayos de Paneles Circulares ASTM C 1550  

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El equipo de registro de carga aplicada debe tener  una resolución mínima de+50 N. El marco de reacción y dispositivos de apoyo deben ser capaces de soportar carga hasta 100 KN aplicados al centro del espécimen. Los soportes del espécimen deben tener la suficiente rigidez para no desplazarse radialmente más de 0.5 mm bajo un espécimen con 40 mm de deflexión central y una carga pico de 100 KN. Así mismo dichos soportes no se desplazarán más de 0.5 mm siguiendo la dirección de la circunferencia sobre la cual se alinean dichos soportes, bajo las condiciones mencionadas anteriormente El pistón de carga consiste en un cilindro de 50 +5 mm de diámetro cuyo punto de contacto lo forma un casquete esférico de 80 +5 mm de radio. Los testigos a ensayar tendrán las siguientes dimensiones: 800 +10 mm de diámetro y 75 -5/+15 mm de espesor. La desviación estándar de un total de 10mediciones será menor a 3 mm. Cada material o mezcla a ensayar deberá contar  con al menos tres especímenes. Cada muestra consistirá de al menos 2 ensayos exitosos, considerando bajo dicha condición a aquellos especímenes que presenten al menos tres fallas radiales. Aquellos paneles que muestren una única falla a través del diámetro serán descartados.

Ensayos de Vigas Prismáticas ASTM C 1399 

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  La celda de carga a emplear  tendrá una capacidad mínima de 44.5 KN. La deflexión debe ser medida con un instrumento capaz de registrar  deformaciones con una resolución mínima de 0.025 mm.   El equipo de registro de datos debe recopilar simultáneamente la deflexión del espécimen y la carga aplicada.   El dispositivo de carga deberá contar con una placa de acero de 100 mm de ancho, 350 mm de largo y 12 mm de espesor.   Los testigos prismáticos (vigas) tendrán las siguientes dimensiones: 100 mm de ancho, 350 mm de largo y 100 mm de espesor.