Concreto Proyectado Sika

Concreto Proyectado en laConstruccin de Tneles

Introduccin a la tecnologa bsicade Concreto Proyectado

Jurgen HoflerJurg Schlumpf

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2Crditos

EditorPutzmeister AGMax-Eyth-StraBe 10D-72631 Aichtal

AutoresDipl.-Ing. Jurgen Hofler, Putzmeister AGJurg Schlumpf, BSC Ingeniero Civil, Sika Schweiz AG

DiagramacinMonika SchuBler, Putzmeister AGVersin Espaol - Sika Colombia S.A.Ing. Gustavo Arroyave

Impresin

c 2004 by PutzmeisterReservados todos los derechos de autor

2. Edicin 09/2004Cargo nominal: 12, - Euros

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3El concreto proyectado es una excelente herramienta para la estabilizacin y soporte deestructuras en tiempos muy cortos, as como para otras aplicaciones del concreto sin for-maleta. El concreto proyectado es tambin una interaccin entre hombre, mquina y con-creto. Es un material de alto desempeo que funciona slo bien cuando estos tres ele-mentos tienen xito. El hombre, personificado en el trabajo del lanzador, requiere granhabilidad tcnica y dedicacin al trabajo. Este debe poder confiar plenamente tanto enla mquina como en el concreto a proyectar. Es esa interaccin y calidad de los com-ponentes lo que finalmente determina el xito en la aplicacin del concreto proyectado.

En estos das de creciente movilidad y limitacin de espacio, la necesidad de infraes-tructura subterrnea contina aumentando. El concreto proyectado tiene un papel crucialpara el logro de este requisito. Este es, un mtodo econmicamente ventajoso y casiilimitado tcnicamente, lo que lo convierte en la mejor alternativa.

Sobre ste escenario, Putzmeister AG y Sika AG han constituido una alianza estra-tgica global enfocada al concreto proyectado en construccin de tneles y en minera.Dicha alianza garantiza que nuestros clientes podrn ver continuos e importantes de-sarrollos innovadores de equipos y aditivos para concreto proyectado que responden auna alta exigencia en la colocacin altamente mecanizada del concreto proyectado.

Ahora se combinan lo mejor en tecnologa de concreto y el conocimiento de equipos.

En este contexto, las dos compaas han decidido publicar este manual para facilitar alos interesados el paso al fascinante mundo del concreto proyectado en construccionessubterrneas.

Sus autores, Jurg Schlumpf y Jurgen Hofler han trabajado en ambas empresas durantemuchos aos como ingenieros en gerencia de proyectos y de producto. Se escribe estemanual no slo como una introduccin al concreto proyectado y sus aplicaciones sinocomo una profundizacin en este excelente mtodo de construccin; el libro tiene comopropsito servir como fuente de informacin confiable para nuestros clientes.

Marzo 2004

Prefacio

Expertos en concreto proyectado

51. Prefacio 3

2. Introduccin 7

3. Usos del Concreto Proyectado 10

3.1 Mtodos de construccin de tneles 113.1.1. Estabilizacin 123.1.2. Revestimiento 14

4. Tecnologa del Concreto Proyectado 16

4.1. Requerimientos del concreto proyectado 164.1.1. Materiales constitutivos 164.1.1.1. Cemento 164.1.1.2. Adiciones 174.1.1.3. Agregados 194.1.1.4. Agua 204.1.1.5. Aditivos para el concreto proyectado 204.1.2. Desarrollo de resistencia temprana 284.1.3. Resistencia final 294.1.4. Concreto proyectado reforzado con fibra 304.1.5. Concreto proyectado resistente al fuego 324.1.6. Durabilidad 33

4.2. Concreto proyectado va hmeda 364.2.1. Usos 364.2.2. Ventajas 364.2.3. Concreto proyectado va hmeda - Diseos 374.2.4. Aseguramiento de la calidad 40

4.3. Concreto proyectado va seca 414.3.1. Usos 414.3.2. Ventajas 414.3.3. Concreto proyectado va seca - Diseos 424.3.4. Contenido de humedad de los agregados 43

1. Contenido

65. Aplicando el concreto proyectado 44

5.1. Seguridad 445.2. Sustrato del concreto proyectado 455.3. El concreto proyectado 465.4. Configuracin de la boquilla 485.5. Evaluacin de la resistencia temprana 515.6. Rebote 535.7. Generacin de polvo 545.8. Sombras en el concreto proyectado 555.9. Mecanizacin / automatizacin 55

6. Procesos de proyeccin 56

6.1. Proceso de proyeccin va hmeda 576.1.1. Ventajas 586.1.2. Equipos 606.1.3 Dosificadores 64

6.2. Proceso de proyeccin va seca 656.2.1. Ventajas 666.2.2. Equipos 67

7. Productos Sika Putzmeister para el concreto proyectado 69

8. Indice 70

1. Contenido

7Durante el siglo pasado, el concreto proyectado ha reemplazado los mtodos tradicio-nales de revestimiento de tneles y se ha convertido en una alternativa muy importanteen la estabilizacin de tneles excavados. La construccin moderna de tneles sinconcreto proyectado es inconcebible. El concreto proyectado es un trmino nico quedescribe varios componentes de una tecnologa completa.

El material del concreto proyectado. El proceso de proyeccin El sistema del concreto proyectado (equipos)

Esos tres componentes definen toda una tecnologa que tiene una larga tradicin, enormepotencial innovador y gran futuro. El material del concreto proyectado se utiliza en undiseo de mezcla de concreto que esta determinado por los requerimientos de aplica-cin y los parmetros especificados. Como regla general, esto significa una reduccinen el tamao mximo del agregado a 8 mm o mximo 16 mm, un aumento en el con-tenido de cementante y el empleo de aditivos especiales para concreto proyectado quecontrolan las propiedades del material. Se us por primera vez en 1914 y desde enton-ces ha sido desarrollado y mejorado permanentemente a lo largo de las dcadas re-cientes.

2. Introduccin

Fig. 1 Sika-PM500 PC - Unin temporal para el tnel base TRANSCO tramo Sedrum Gotthard

82. Introduccin

Existen actualmente dos procesos diferentes para la aplicacin del concreto proyectado:

Concreto proyectado va seca Concreto proyectado va hmeda

Los requerimientos principales de la mezcla se centran en la manejabilidad (bom-beabilidad, proyeccin del concreto) y en la durabilidad:

Alta resistencia a temprana edad Buena bombeabilidad (suministro de flujo denso) Adecuadas caractersticas de fraguado del concreto Diseo de mezcla adecuado para lanzar Manejabilidad adecuada para el operario (largos tiempos abiertos) Rebote mnimo

El proceso de lanzado determina su colocacin. Despus de producido, el concreto setransporta por medios convencionales al equipo de lanzado. El concreto o el morteroproyectados es llevado al frente de trabajo por medio de tubos o mangueras sellados yresistentes a la alta presin y es lanzado y compactado. Los siguientes son lo mtodosdisponibles para esta etapa del proceso:

Concreto proyectado va hmeda (flujo denso) Concreto proyectado va seca (flujo diluido) Concreto proyectado va hmeda (flujo diluido)

Antes de ser lanzado, el concreto pasa a travs de la boquilla a alta velocidad. Se formaun chorro de alta presin y los otros componentes importantes de la mezcla son adi-cionados, tales como el agua en el caso del concreto proyectado va seca, aire compri-mido en el proceso de flujo denso y acelerantes del fraguado cuando se requieren. Lamezcla de concreto proyectado preparada se lanza sobre el substrato a alta presin loque hace que se densifique tan poderosamente que se forma al instante una estructurade concreto completamente compactada. Dependiendo del tiempo de fraguado, puedeaplicarse a cualquier elevacin, incluso verticalmente sobre cabeza.

El proceso de concreto proyectado tiene mltiples aplicaciones. Se usan el concreto oel mortero proyectados para reparaciones de concreto, tunelera y minera, estabiliza-

92. Introduccin

cin de taludes y hasta en diseos artsticos de edificios. La construccin en concretoproyectado tiene varias ventajas:

Aplicacin a cualquier altura, ya que el concreto se adhiere inmediatamente y sos-tiene su propio peso.

Puede aplicarse sobre superficies irregulares. Buena adherencia al substrato. Configuracin totalmente flexible del espesor de capa en sitio. Es tambin posible reforzarlo (refuerzo de fibra o malla). Pueden lograrse revestimientos con rpida capacidad de soporte a cargas, sin for-

maletas o tiempos de espera prolongados.

El concreto proyectado es un mtodo de construccin rpido, flexible y econmico, pe-ro requiere un alto grado de mecanizacin y operadores especializados.

Fig. 2:aplicacin de concreto proyectado va seca

Fig. 3:aplicacin de concreto proyectadova hmeda

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La construccin con concreto proyectado es usada en diversos tipos de proyectos. Laflexibilidad y economa de este material sobresale en edificaciones superficiales, tne-les y en construcciones subterrneas especiales, de hecho en toda la industria de laconstruccin. Los siguientes usos son los ms difundidos:

Estabilizacin de excavaciones entunelera y construccin subterrnea.

Revestimiento de tneles y cmarassubterrneas.

Estabilizacin en la construccin deminas y galeras.

Reparacin de concreto (reemplazode concreto y reforzamiento).

Restauracin de edificios histricos(estructuras de piedra).

En trminos de importancia, encabezan la lista la tunelera, la minera y la reparacinde concretos. En tunelera y minera, los usos principales son la estabilizacin de la ex-cavacin y los arcos de revestimiento temporal o permanente. El concreto proyectadose emplea tambin en otros trabajos, a menudo, por ejemplo, se llenan grandes cavi-dades con concreto proyectado. Este material ha confirmado y reforzado su posiciona-miento junto con las dovelas de revestimiento de tneles (entubado) y el anillo interiorde concreto, como los principales mtodos de colocacin de concreto. Las limitacionesde su utilizacin radican en aspectos tcnicos y econmicos, comparando con los otrosprocesos de colocacin del concreto y/o mtodos de construccin.

3. Usos del concreto proyectado

Trabajos de sello de filtraciones. Estabilizacin de zanjas. Estabilizacin de taludes. Revestimiento protector. Capas de desgaste. Estructuras especiales portantes

livianas. Aplicaciones artsticas.

Fig 4: Laboratorio mvil de concreto proyectado

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3.1 Tipos de construccin

El concreto proyectado se utiliza en todo tipo de tneles: vehiculares, ferroviarios, dre-naje de aguas y estructuras militares subterrneas, adicionalmente est la estabiliza-cin de taludes. Ya sea en la construccin de tnel bajo una edificacin o excavando atravs de algn obstculo, el mtodo de construccin es determinado por la capacidadde soporte de la roca y la estabilidad del sustrato a travs del cual se hace pasar eltnel. La diferencia constructiva principal est entre la excavacin de la seccin com-pleta y la excavacin parcial en muchas formas y mtodos diferentes. Si no es posiblela excavacin de la seccin completa, debido a la estabilidad de la roca, el perfil final seexcava a menudo en varias fases.

En construccin subterrnea son requisitos la estabilizacin y revestimiento debido aque a menudo se inducen altos esfuerzos y deformaciones en la excavacin reciente.Frecuentemente es permitida una deformacin predeterminada de la seccin excavaday slo despus es hecha la estabilizacin dando un sello no positivo. Esto ayuda a quelos esfuerzos sean distribuidos alrededor de la seccin de la excavacin y en el reaalrededor del frente de la excavacin.


Fig. 5 Avance de las paredes de la galera:iniciando con las paredes de las galeras (1,2),seguido por la excavacin de la corona (3)luego la banca y la solera (4) incluyendo unsoporte seguro en cada caso.

Fig 6. Mtodos de avance.

Corona

Banca

Solera

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3.1.1 Estabilizacin

El concreto proyectado es el material perfecto para estabilizar excavaciones. Su flexi-bilidad nica en la eleccin del espesor a ser aplicado, la formulacin del material(fibra), el rendimiento, su desarrollo de resistencia a muy temprana edad (en seco y/ohmedo) y la capacidad que tiene de ser proyectado en cualquier momento sobre elconcreto existente, hacen del concreto proyectado el material ms adecuado para es-tabilizar excavaciones.

Debe diferenciarse entre excavacin total y parcial segn la capacidad de soportarcarga y la estabilidad del sustrato. La excavacin se hace mediante sistema de voladu-ra o por mtodos mecnicos. Conforme con el viejo adagio en tunelera: est oscuroenfrente de la pica, a menudo sondeos preliminares o tneles piloto estrechos prece-den la construccin principal en condiciones de terrenos difciles. Esos tneles de ex-ploracin son incorporados con frecuencia en la excavacin del tnel futuro o sonempleados como tneles paralelos para diferentes propsitos. En todas estas aplica-ciones se usa el concreto proyectado para estabilizar si la superficie excavada no es losuficientemente estable. Se puede conformar muy rpidamente con concreto proyec-tado una capa de bajo espesor en forma de una piel delgada. Si las propiedades desoporte de carga del concreto proyectado no son suficientes, se puede mejorar la ca-

Fig 7. Escudo delantero operado por la alianza tem-poral para la red ferroviaria subterrnea de Munich,paquete U2, con sistema de proyeccin con movi-miento hacia arriba como sistema adicional deestabilizacin.

Fig 8. Acciones para el soporte de la roca.

Tuberas de relleno

Anclajesuplementario

Solera CurvaMicropilotes

Enfilaje

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pacidad de soporte con refuerzo (fibra /acero de refuerzo). Cuando se utilizan anillos deacero y malla, el concreto proyectado se convierte en el entramado entre las vigas.Utilizando pernos las propiedades de soporte de carga del concreto proyectado puedenser vinculadas con las propiedades de soporte de carga mejoradas del sustrato que seencuentra cerca de la excavacin. Si hubiera una alta penetracin de agua y/o impor-tante fractura de la roca, la inyeccin e impermeabilizacin preliminar con gunita y loscanales de drenaje crean las condiciones para la aplicacin de la capa de concretoproyectado.

Como en todos los mtodos de construccin, en la obra subterrnea se ha evolucionadohistricamente de acuerdo con las condiciones locales, en este caso las geolgicas decada regin. Debido a esto y a la variedad de proyectos involucrados (en seccin tras-versal y longitudinal), se han desarrollado diferentes mtodos constructivos.En excavacin parcial estos mtodos son el Mtodo Austriaco de Construccin de T-neles (ATM), el mtodo de ncleo Alemn y el mtodo de apuntalamiento Belga. Laseccin completa se divide en secciones menores que se estabilizan temporalmente ysolamente se unen al final para completar la seccin. En el mtodo de seccin comple-ta, los equipos parcial o completamente mecanizados tienen un enorme potencial dedesarrollo. A largo plazo las restricciones de uso de los equipos de perforacin de t-neles (TBM) se reducirn solamente a los aspectos econmicos. Los equipos de apli-cacin de concreto proyectado se instalarn permanentemente en las mquinas deperforacin de tneles.

Fig. 9 Perfil de excavacin. Fig. 10 Mtodo de ncleo Uetliberg

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Fig. 11 TMB - Robot de lanzado con brazo telescpico

3.1.2 Revestimiento

El revestimiento final de un tnel es la carta de presentacin permanentemente visibledel contratista de tneles. La excepcin es el revestimiento final con enchape. Tanto elconcreto de revestimiento interior como el concreto proyectado se utilizan para un re-vestimiento final durable. Entre ms alta sea la especificacin de uniformidad del aca-bado del concreto, mas probable es el empleo de concreto de revestimiento estructuralcon formaletas anulares interiores. Los acabados interiores con formaleta son consi-derados estticamente superiores. Aunque son necesarios equipos nuevos en gran escalapara este revestimiento, el costo puede compensarse por la economa, dependiendo dela longitud del proyecto. Este mtodo constructivo demanda formaletas anulares inter-nas masivas y equipos para el suministro de concreto, compactacin y movilizacin deformaletas. El concreto producido convencionalmente requiere alta energa de com-pactacin ya que el concreto de revestimiento interior generalmente tiene un espesorsignificativo, usualmente es complicado el acceso, lo que implica que deben ser usa-dos los llamados vibradores de formaletas, aunque ellos tienen en profundidad un efectolimitado y por lo tanto se requiere un trabajo muy intenso y estarn sujetos al desgastelo que resulta en contaminacin auditiva adicional significativa.

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Una innovacin importante es el concreto autocompactante (SCC) el cual tiene unaconsistencia de flujo libre (manejabilidad) que facilita el llenado de las formaletas su-primiendo el proceso de compactacin mecnica completamente.

Si no existen especificaciones extremas de uniformidad el concreto proyectado es tam-bin apropiado para el revestimiento final. Antes del montaje de la membrana impermea-bilizante, la superficie del concreto proyectado a menudo se empareja tanto como seaposible, con una gunita ms fina, con lo que se mejoran bastante las condiciones parala colocacin de las membranas impermeabilizantes sin arrugas.

Revestimiento final durable Ventajas del mtodo seleccionado

(Mtodo de construccin)Revestimiento en concreto Utilizacin de la instalacin existente paraproyectado concreto proyectado.

Ms econmico en tneles cortos. No se necesitan instalaciones adicionales. Funciona como revestimiento final y estabilizacin. Una sola operacin completa.

Revestimiento en concreto Mucha mayor precisin en la uniformidad delconvencional acabado del concreto:

Condiciones de aire comprimido en el tnel. Mejor visibilidad. Apariencia ms atractiva. Instalacin ms sencilla.

Homogeneidad de la calidad del concreto msclaramente controlada sin el parmetro de laaplicacin del proyectado.Sin el requerimiento de resistencia a muytemprana edad, hay mayores opciones en lamezcla de concreto para los requerimientos dedurabilidad.

Comparacin del revestimiento final con concreto proyectado y con concreto convencional

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4.1 Requerimientos del concreto proyectado

En este capitulo se describen todos los requerimientos para mortero y concreto pro-yectado de manera simple y de fcil comprensin. Armados con esta informacin, losmateriales pueden seleccionarse correctamente. Bsicamente, esto involucra la elec-cin entre los procesos de proyeccin en seco o en hmedo, el diseo correcto de lamezcla, la correcta ponderacin del desarrollo de la resistencia temprana del material yla durabilidad del material proyectado, basado en los requerimientos.

4.1.1 Materiales constitutivos

El concreto es un sistema de tres materiales: cemento, agregados y agua. Para exten-der sus propiedades y aplicaciones potenciales puede fcilmente convertirse en unsistema de cinco componentes, resultando en una interaccin compleja especialmentecuando se combinan con los parmetros de aplicacin del concreto proyectado. Porconsiguiente es importante con el concreto proyectado no cambiar demasiados par-metros al mismo tiempo durante la etapa de pruebas. Solamente la solucin tcnica-mente correcta y econmicamente viable dejar satisfechos a todos.

4.1.1.1 Cemento

El cemento acta como un aglutinante en la mezcla de concreto proyectado que uney fija las partculas de agregado a travs de la matriz. El cemento tambin es el lubri-cante principal del concreto proyectado, tiene un fraguado hidrulico y por lo tanto esparcialmente responsable de las propiedades mecnicas del concreto endurecido. Sinembargo, aqu hay un requerimiento importante que no es condicin en concreto es-tructural. El cemento para el concreto proyectado siempre debe empezar a fraguarextremadamente rpido y producir muy alta resistencia temprana.

El cemento que no reaccione bien al combinarse con acelerantes de fraguado o con a-ditivos de reaccin lenta, no es apropiado para la produccin de concreto proyectadopara estabilizacin del terreno.

El contenido total de finos en una mezcla de concreto proyectado depende de muchosfactores y puede ser evaluado como sigue:

4. Tecnologa del concreto proyectado

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Agregado 0-8 mm 0-16 mmRedondeado 500 kg/m3 450 kg/m3

Triturado 525 kg/m3 475 kg/m3

Tabla de contenido total de finos en un metro cbico de concreto proyectado.

4.1.1.2 Adiciones

Las adiciones se emplean en concreto proyectado para una variedad de requeri-mientos por lo que cambian considerablemente sus caractersticas:

Para lograr un balance adecuado de finos < 0,125 mm (relleno) Para mejorar propiedades de durabilidad especficas (resistencia a filtraciones a la

accin de agresores) Para aumentar la capacidad de retencin de agua (estabilizacin de la mezcla) Para reducir la presin de bombeo durante el suministro (lubricante)

Se emplean muchos tipos diferentes de finos. Un factor importante en la seleccin delas adiciones es el econmico y por lo tanto la disponibilidad local de estos materia-les es la razn por la cual se prefieran tipos diferentes en sitios diferentes.

Efecto Tipo de aditivo Observaciones

Hidrulico Cementoso Tipo y calidad influencian la manejabilidad y desarrollode resistencias

Hidrulico latente Escoria Retarda el desarrollo de resistencias e incrementa ladurabilidad.

Puzolnico Microsilica Mejora la durabilidad, mejora el comportamiento de ad-Ceniza volante herencia y con l las propiedades mecnicas.

Reduce el valor del pH del agua intersticial del concretoy por lo tanto debe ser limitada su cantidad.

Inerte Polvo de roca No desarrollan resistencia por ellos mismos pero ayudan(ej. filtro de caliza) con el mejoramiento de la matriz.

Efectos de las adiciones en el concreto y el mortero proyectado

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MicroslicaEl humo de slice es SiO2 amorfo, subproducto de la produccin de silicio. El materialtiene una superficie especifica enorme y es altamente reactivo, por lo tanto es tcnica-mente apto para una variedad de requerimientos. Este no tiene efecto adverso en laresistencia temprana. El humo de slice es la adicin ideal pero su costo es alto.

Ceniza volanteLa ceniza volante se obtiene de los filtros en la generacin de la electricidad con carbnpulverizado. La ceniza volante es barata y mejora la manejabilidad. Es tambin ade-cuada para requerimientos especficos de durabilidad. La homogeneidad del productoes un factor importante al evaluar la ceniza volante.

EscoriaEsta se genera en la fundicin de hierro mineral. Tambin es barata y es un excelenterelleno, pero reduce la resistencia a temprana edad. La durabilidad del concreto pro-yectado a menudo puede ser mejorada con escoria.

Caracterstica Cemento Humo de Ceniza Escoria Polvo de RocaSlice Volante Molida

Caractersticas delconcreto frescoManejabilidad ++ ++ +++ + +++Capacidad de retencinde agua. ++ +++ + + +++

Desarrollo deresistenciasResistencia muytemprana hasta 4 h. +++ + - - +/-Resistencia tempranahasta 12 h. ++ ++ - - +/-Resistencia final ++ +++ ++ +++ +/-

DurabilidadResistencia al agua ++ +++ ++ ++ +Resistencia a los sulfatos - ++ +/- +++ +/-Resistencia AAR - +/- +/- +++ +/-

Caractersticas del concreto y el mortero proyectado con adiciones

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4.1.1.3 Agregados

Los agregados (partculas de piedra) constituyen el esqueleto de la matriz de concretoproyectado. Aproximadamente 75% del volumen es arena y grava. La composicingeolgica del agregado tiene una fuerte influencia en la manejabilidad y otras propie-dades del concreto endurecido. Los agregados tienen diferentes funciones:

Parmetros principales que influencian la homogeneidad de la mezcla de concretoproyectado.

Parmetros que determinan el requerimiento de agua. Llenante de menor costo en la matriz de concreto proyectado. Consecucin de propiedades mecnicas (resistencia a la tensin, flexin y resisten-

cia a compresin). Fuerte influencia en la manejabilidad de la mezcla (formas de las partculas y finos). Alta influencia en la durabilidad requerida (porosidad y pureza).

Por estas razones debe drsele al agregado la ms alta importancia, pero tristementeno siempre es el caso. Si el contenido de finos < 0.125 mm cambia solo en un mnimoporcentaje, una mezcla que es extremadamente manejable puede fcilmente conver-tirse en una que es imposible de bombear, o si el porcentaje de componentes blandosen el agregado es demasiado alto su resistencia al congelamiento puede anularsetotalmente. En lo que se refiere a la tecnologa del concreto, las curvas granulomtricas

Fig. 12: Distribucin de tamao de partculas de fracciones individuales.

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para agregado de tamao mximo=16 mm son buenas en general, pero en trminosdel proceso global de aplicacin de concreto proyectado el tamao de las partculashasta 8mm ofrece mayores ventajas. Las curvas granulomtricas para las aplicacionesseca y hmeda de concreto proyectado se muestran en 4.2.3 y en 4.3.3.

4.1.1.4 Agua

El agua en el concreto proyectado se dividen en agua aadida durante su produccin yhumedad presente en el agregado. La consistencia (plasticidad) de la mezcla la regulael agua y los aditivos. El agua de mezclado no debe contener ningn componente queretarde o acelere la hidratacin. Estos son ejemplos de sustancias nocivas:

Aceites y grasa Azcares Sales Cloruros Sulfatos

El agua natural subterrnea, el agua lluvia, el agua de ros y de lagos normalmente esadecuada. El agua marina no debe utilizarse debido a su alto contenido de cloruros. Elagua potable siempre es adecuada para la produccin de concreto proyectado.

4.1.1.5 Aditivos para el concreto proyectado.

Los aditivos para el concreto se utilizan para mejorar y/o cambiar las propiedades delconcreto que no pueden ser controladas correctamente, por los componentes cemento,agregados y agua. Los aditivos pueden ser tambin adicionados al concreto proyectadodurante el proceso de proyeccin para regular el inicio del fraguado. Los aditivos paraconcreto hacen que el concreto sea un sistema complejo de mltiples materiales.

Los aditivos para concreto proyectado se adicionan como porcentaje del peso o volu-men del cemento. Estos se adicionan en un rango aproximado de 0.5% a 6%. Esto dacantidades de 2 kg/m3 a 30 kg/m3, que estan en el rango de las milsimas partes delvolumen total de concreto. Todos los aditivos usados son puestos en el concreto du-rante su produccin, en la planta de mezcla, despus de la medicin inicial de agua.Una excepcin es el acelerante del fraguado, el cual se adiciona inmediatamente antesde proyectar.


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Especificaciones del Parmetros de Aditivos para el logroconcreto proyectado control del objetivo

Resistencia a la compresin Caractersticas del fraguado Agentes controladores deldel concreto flujo FM

Resistencia a la tensin Aditivosy a la flexin AdicionesDurabilidad Fibras de Refuerzo

Agentes de curadoBombeabilidad Manejabilidad Estabilizadores de mezcla STCapacidad para ser lanzado AdicionesConfiguracin del proyectadoTiempo de manejabilidad Tiempo de manejabilidad Acelerantes de fraguado

Retardantes de fraguadoDesarrollo de resistencia Tiempo de fraguado (aceleracin Adiciones

del endurecimiento)

Especificaciones para la utilizacin de concretos y morteros proyectados.

La ecologa y la seguridad de los aditivos parael concreto proyectado son evaluadas y clasifi-cadas por el sello de calidad EFCA (FederacinEuropea de Aditivos para el Concreto).

Los diferentes aditivos de concreto proyectadose enumeran a continuacin y se describen suspropiedades.

Acelerante:Los acelerantes controlan el tiempo de fraguado del concreto proyectado despus desu aplicacin, se utilizan en forma lquida o en polvo. Un factor importante para el con-trol del tiempo de fraguado del concreto proyectado es la estabilidad en la dosificacindel acelerante, razn por la cual la utilizacin de estos aditivos debe hacerse desdeunidades dosificadoras que garanticen baja variabilidad de la dsis acorde con el flujode concreto (sincronizacin). En trminos de calidad, la nica excepcin, es en aplica-ciones menores. Los acelerantes de fraguado se clasifican segn su composicin qu-mica y por consiguiente con su manera individual de accin y efecto en el fraguado delconcreto.

www.fshbz.chwww.efca.info

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Tipo Producto Uso/efecto Observaciones

Acelerante de fraguado Sigunit AF Estabilizacin sobre cabeza Para el proceso de proyectadolquido, libre de lcalis Lquido en tneles va seca o hmeda

Estabilizacin de roca y No corrosivo taludes Baja reduccin de resistencia Revestimiento final de alta final comparado con concreto calidad original no acelerado Muy alta resistencia No compatible con temprana acelerantes alcalinos incrementa la impermeabi- Partes metlicas en contacto lidad al agua con este acelerante deben ser Reduccin de lcalis de acero inoxidable Mejor seguridad ocupacional

Acelerante de fraguado Sigunit AFpolvo, libre de lcalis Polvo

Acelerante de fraguado Sigunit AF Estabilizacin sobre cabeza Para el proceso de proyectadolquido, alcalino Lquido en tneles va seca o hmeda

Estabilizacin de roca y Corrosivo taludes Reduccin de resistencia final Muy alta resistencia temprana comparado con concreto Bajo rebote original no acelerado Puede ser proyectado sobre sustrato hmedo

Acelerante de fraguado Sigunit AFpolvo, alcalino Polvo

Tabla de los diferentes tipos de acelerantes y sus propiedades principales

Propiedad Tipo de aceleranteAlcalino Alcalino Libre de lcalisBase Aluminato Base Silicato

Rango de dosificacin 3-6 % 12-15 % 4-7 %Valor de pH 13-14 12-13 3Equivalente Na2O 20 % 12 % < 1 %Resistencia muy temprana a la misma dosis ++++ ++++ +++Resistencia final + +++Impermeabilidad al agua ++ +++Lixiviacin -- -- -Salud ocupacional --- - +++Seguridad ocupacional y transporte -- - +++

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Esta tabla permite visualizar que solamente los acelerantes de fraguado que no contie-nen lcalis deberan utilizarse en concreto proyectado de alta calidad y durable, te-niendo en cuenta la seguridad de las personas. Los acelerantes de fraguado libres delcalis ofrecen una mejora en la seguridad.

Fig. 13: Lista de acelerantes de fraguado

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3Acido

Bsico

Valor pH

Seguridad en el trabajo:Debido al valor del pH de aproximadamente 3, el aire del tnel no contiene neblina,agua o aerosoles casticos, por lo que no producen daos en la piel, membranasmucosas u ojos.

Ambiente Seguro:Cuando se usen acelerantes libres de lcalis, los residuos no se deben descargar enel terreno ni en los drenajes de agua por que son sustancias altamente alcalinas.

Manipulacin segura:Los acelerantes de fraguado libres de lcalis no son peligrosos durante el transporte,almacenamiento o dosificacin.

Acelerante convencionalpH>12

pH>3-8Rango de Seguridad para

el tejido humano y elsistema vascular

Aceletantes libres deAlcalis pH>3

Neutral

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Calidad confiable del concreto:La utilizacin de acelerantes libres de lcalis minimiza el efecto del endurecimientoacelerado del concreto y mejora la impermeabilidad del concreto proyectado y porconsiguiente su durabilidad.

Disposicin segura:Los acelerantes libres de lcalis no introducen ningn lcali soluble adicional den-tro del concreto. Esto reduce bastante el riesgo de infiltracin en drenajes.

Se definen los acelerantes como libres de lcalis si el contenido equivalente delcalis con respecto a su peso es < 1%.

Se definen los productos como alcalinos cuando su valor de pH est entre 7 y 14.

Aditivos para concreto proyectado:Mientras que las resistencias a muy temprana y temprana edad del concreto proyecta-do se controlan colocando acelerantes directamente en la boquilla, los otros aditivos sondosificados durante su produccin en la planta de mezcla. Los productos lquidos debenadicionarse con el agua lo ms pronto posible. Los aditivos son aun ms efectivos siellos se incorporan despus del agua de amasado. El tiempo de mezclado para lograr lamxima eficiencia depende del desempeo del producto y de su composicin qumica.Como regla general, un tiempo de mezclado de 60 segundos despus de la dosificacindel aditivo es suficiente. Algunos productos tales como agentes que incorporan airenecesitan un mnimo de 90 segundos de mezcla pero estos rara vez se emplean enconcreto proyectado. Los aditivos se utilizan en concreto proyectado principalmentepara mejorar el fraguado del concreto y para controlar las propiedades del concretofresco (manejabilidad/tiempo de manejabilidad). Hay muchos productos disponibles paraestos fines.Los productos ms importantes empleados en concreto proyectado son los agentes decontrol de fluidez y aditivos que retardan la iniciacin de la hidratacin.

Agentes de control de fluidez:Mejor conocidos como plastificantes y superplastificantes. Los superplastificantes seemplean para controlar el contenido de agua especificado (relacin a/c) mientras quese garantiza simultneamente la consistencia requerida del concreto fresco (plastici-dad). Dos intereses diametralmente opuestos en apariencia: Un contenido bajo de agua (relacin a/c) que garantice la calidad. Una consistencia plstica del concreto fresco para una buena manejabilidad de la mezcla.

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Tipo Producto Uso/Efecto Observaciones

Superplastificantes Sika Tard Alta reduccin de agua Efectos ptimos cuando seSikaViscoCrete Mejor manejabilidad adiciona despus del agua

Manejabilidad con tiempo de la mezcla. controlado La dosis ptima depende del Rpido aumento de resistencia tipo de cemento. Mejores propiedades de re- Para propiedades especficas, traccin y fluencia plstica son esenciales pruebas preli- Mayor impermeabilidad minares con el cemento y los

agregados a ser usados.

Retardadores SikaTard-930 Manejabilidad ajustable Nos es necesario limpiar las bombas y las mangueras durante la etapa de retardo.

Humo de slice Sikacrete-L Mayor homogeneidad del Adicionado en la planta decoloidal SikaFume concreto fresco mezclaHumo de slice Mayor Impermeabilidad Es necesario un curado ptimoen polvo al agua ya que el concreto con humo

Mejor adherencia entre de slice se seca mucho ms el agregado y el cemento rpidamente en la superficie. endurecido Mayor resistencia a las heladas y al congelamiento /descongelamiento. Menor rebote

Humo de slice en Sikacrete-PP1 Como SikaFume, adems: Como para el SikaFume.polvo modificado Reduccin significativacon polmeros de agua

Para especificaciones de muy alta calidad

Ayudantes de SikaPump Mejora en homogeneidad La adicin aumenta la potenciabombeo y Sika Stabilizer y cohesin internas para de la mezcladora y la consisten-estabilizadores mezclas de concreto no cia del concreto no ajustar

apropiadas mediante la adicin de agua. Aumenta el redimiento del proyectado con menor consumo de energa, an en las mezclas con agregados triturados.

Tabla resumen de aditivos de concreto proyectado

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se logran con superplastificantes, los cuales controlan la manejabilidad mediante dis-persin de los finos en una mezcla de concreto proyectado en vez de aadir agua.Existen diferentes generaciones de agentes de control de fluidez y difieren en su capa-cidad para reducir de agua y las caractersticas del proceso. A diferencia de losplastificantes para concreto convencional los productos para concreto proyectado de-ben tener un largo tiempo de manejabilidad, muy buena bombeabilidad y capacidad decombinarse bien con los acelerantes.

Estabilizadores de consistencia / retardantes de fraguado:Se pueden adicionar productos especiales a la mezcla de concreto proyectado paracontrolar (retardar) la hidratacin. Estos permiten que el tiempo de manejabilidad delconcreto proyectado pueda cambiarse a voluntad, de tal manera que no varie el rangode 1 a 2 horas. El tiempo puede ajustarse segn las condiciones regulando la cantidadde estos retardantes. Las propiedades de los superplastificantes a menudo se combi-nan con los efectos de los retardantes.

Fig. 14: Equipos para la medicin del fraguado


27

Fig. 15: Tiempo de manejabilidad de mezclas de concreto proyectado por va hmeda.

Ayudantes de bombeo:Para mejorar la bombeabilidad, a menudo se agregan aditivos especiales a las mezclasque permite solucionar la variabilidad de los finos, una forma difcil o una pobre capa-cidad de retencin de agua de los componentes < 0.125 mm que son tan importantespara el proceso. Los ayudantes de bombeo promueven la cohesin interna e incrementanla cantidad de pelcula lubricante.

Presin de bombeo con /sin agente de bombeo

Fig 16: Sin SikaPump:presin de bombeo discontinua

Fig.17: Con SikaPump:presin de bombeo continua


60 cm

50 cm

40 cm

30 cm

20 cm

2h 4h 6h 8hTiempo de manejabilidad (h)

Cons

iste

ncia

, Flu

jo (c

m)

Concreto proyectado va hmedacon manejabilidad de 3 horascon SikaTard-203

Largo timpo de manejabilidadde la mezcla de concretoproyectado va hmeda con0,5% SikaTard-930 y 1%Sika ViscoCrete

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4.1.2 Desarrollo de la resistencia temprana

Debe tenerse en cuenta las variables que inciden en el desarrollo de la resistenciatemprana. Dependiendo del requerimiento del concreto o mortero proyectado, debehacerse una distincin entre:

Desarrollo de resistencia a muy temprana edad en el rango de unos pocos minutos has-ta una hora.

Desarrollo de resistencia temprana en el rango de una hora hasta mximo un da.

Luego vendr el desarrollo de resistencia normal, comparable con la del concreto es-tructural. El desarrollo de la resistencia est influenciado por los siguientes factores:

Contenido y tipo de cemento Contenido de agua Temperatura del concreto y del ambiente (sustrato) Espesor de la capa En el concreto proyectado existe adems, la fuerte infliuencia del acelerante, que tiene el

propsito de aumentar significativamente la resistencia desde los primeros minutos has-ta las primeras horas.

El concreto proyectado se utiliza principalmente para estabilizacin pero tambin confrecuencia para el relleno de cavidades. El desarrollo de resistencia muy temprana ytemprana es especificado para soporte de roca y suelo sobre cabeza.

Desarrollo de resistencia a muy temprana edadEn los primeros minutos despus de la aplicacin del concreto proyectado, la adheren-cia es decisiva, una cantidad exacta de aire tiene una gran influencia, este determina larata de aplicacin (espesor), poco aire implica baja compactacin lo cual influye negati-vamente en el desarrollo de resistencia final del concreto, mucho aire produce polvo yalto rebote que genera prdida de importantes componentes como las partculas deacelerante y cemento lo cual va en contra de un optimo desarrollo de resistencias. Laemisin de polvo debe ser evitada tanto como sea posible por razones de higiene ocu-pacional (proteccin de la salud). Sin embargo, nunca es posible aplicar ms concreto


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proyectado del que el sustrato es capaz de absorber. El desarrollo de resistencia muytemprana define la velocidad de colocacin y por lo tanto el desempeo del contratista.

Desarrollo de resistencia tempranaUna resistencia a la comprensin medible se obtiene despus de aproximadamenteuna hora (en casos especiales o en estabilizacin inmediata despus de tan slo unospocos minutos). Este desarrollo de resistencia determina cuando se puede continuarperforando. El desarrollo de resistencia temprana determina el avance del tnel.

4.1.3 Resistencia final

Junto con las resistencias muy temprana y temprana requeridas especficamente en elconcreto proyectado, hay requerimientos mecnicos para el concreto proyectado en-durecido, as cmo los hay para el concreto convencional, generalmente a los 28 das.El nivel de resistencia se basa en los requerimientos de diseo. La resistencia a lacomprensin se mide sobre ncleos tomados de la estructura o de paneles proyecta-dos. Muestras en cubos del concreto se utilizan para controles, pero estas no repre-sentan el concreto proyectado aplicado ya que las caractersticas pueden cambiar con-siderablemente debido al proceso de proyeccin. Los acelerantes de fraguado em-pleados y la habilidad del operador de la boquilla o lanzador tienen una enorme in-fluencia en la resistencia final obtenida. El concreto proyectado normalmente esta di-seado como una piel delgada con capacidad de soporte de carga y por lo tanto deberposeer cierta ductilidad. Esta puede lograrse con malla de refuerzo, pero la utilizacinde fibras para refuerzo de mortero y concreto proyectado es ideal para la obtencin deun material flexible. El concreto proyectado reforzado con fibras de acero es un mate-rial de sobresaliente desempeo y capacidad de carga.

Las propiedades del concreto proyectado se evalan en muestras extraidas directa-mente de la estructura o de paneles de prueba tomados paralelamente durante la apli-cacin bajo condiciones de mxima similitud y luego llevadas para muestreo si afectala estructura. Se emplean tambin paneles proyectados con dimensiones definidas enla prueba de placa para determinar la resistencia a la tensin y la ductilidad del con-creto proyectado reforzado.


30


4.1.4 Concreto proyectado reforzado con fibra

El concreto proyectado reforzado con fibra se ha vuelto ahora mucho ms importantedebido al desarrollo de nuevos y mas efectivos tipos de fibra, su disponibilidad cre-ciente y su inclusin en varios estndares. Puede considerarse que acta en perfectacombinacin con el concreto proyectado. Lo mismo que el concreto convencional, elconcreto proyectado es un material frgil con resistencia limitada a la tensin y a laflexin pero con excelente resistencia a la compresin. Ciertamente es posible reforzarconcreto proyectado con refuerzo de acero convencional, pero su instalacin es muydispendiosa, toma mucho tiempo y frecuentemente en condiciones crticas en cuanto aseguridad industrial. Adems las barras de refuerzo no se adaptan bien al espesor decapa flexible de diseo del concreto proyectado. Por ello tiene sentido utilizar concretoproyectado reforzado con fibra. Sus principales ventajas son:

Distribucin homognea del refuerzo de fibra en el concreto proyectado. Incremento en la ductilidad del concreto proyectado. Alta resistencia a la tensin y flexin. Mayor seguridad debido a la deformacin postfisuracin. Aumento de la resistencia al impacto. Mejora de la adherencia. Reduccin de la fisuracin por retraccin temprana. Mayor resistencia al fuego.

Fig 18: Superficie de falla de dos prismas Fig 19: Fibras de acero

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Aunque, en principio, todos los tipos de fibra son adecuados para el concreto proyec-tado, cuando se emplea en tuneleria, la fibra de acero es generalmente ms apropiada.La fibra de carbono tiene propiedades ideales pero es completamente inviable econ-micamente para utilizacin en concreto proyectado convencional. La fibra de vidrio esadecuada solamente en aplicaciones especiales de partcula fina y tiene que satisfacerrequerimientos especiales por su comportamiento a largo plazo. La fibra polimrica seusa principalmente en reparaciones de concreto ya que mejora la cohesin interna delconcreto proyectado y reduce la fisuracin por retraccin durante el desarrollo de re-sistencia temprana. Las fibras plsticas mejoran la resistencia al fuego del concreto engeneral. Generaciones modernas de fibras plsticas han aparecido ahora en las apli-caciones tradicionales de la fibra de acero.

La fibra de acero sobrepasa a las barras de refuerzo y a la malla en costo en casi todoslos casos.

Las siguientes pautas aplican en la produccin de concreto proyectado reforzado confibra: La consistencia del concreto fresco debe ser ms plstica de manera que pueda

bombearse. Como la superficie especfica es ms grande, el requerimiento de pelcula lubricante

y adhesiva es mayor y por consiguiente el contenido de cementante debe aumentar. Las propiedades adhesivas se mejoran mediante el uso de humo de slice.

Fig 20: Prueba de placa SIA162/6, fibra de acero Dramix RC-65/35-BN

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Fuer

za (k

N)

0 5 10 15 20 25 30 35

32.2 kg/m325.9 kg/m317.0 kg/m3

Deformacin (mm)

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El sitio para agregar la fibra depende del tipo de fibra y puede cambiarse si ocu-rriera algn problema.

Recuerde que las fibras tambin se pierden con el rebote y que por lo tanto el con-tenido y la eficiencia en el concreto proyectado estn determinados por este factor yno por la dosis terica de fibra de acero.

4.1.5 Concreto proyectado con resistencia al fuego mejorada.

La resistencia al fuego del concreto y el mortero proyectado puede mejorarse medianteformulaciones de mezcla complejas. Estos materiales son suministrados generalmentecomo mezclas de morteros listos y son muy costosos. Con ellos es posible satisfacercasi cualquier especificacin de resistencia al fuego. Para obtener estas formulacionestodos los componentes deben seleccionarse por su resistencia al fuego y se obtienensoluciones especificas para el agregado en particular.

Sin embargo, puede mejorarse considerablemente la resistencia al fuego a bajo costoincluyendo una capa de sacrificio o desgaste, adicionada con una fibra plstica espe-cial (fibra PP); despus del fuego, al descender la temperatura, slo una capa delgadadebe reemplazarse.

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Tem

pera

tura

(oC)

Tiempo (min.)0 20 40 60 80 100 120

Temperatura del horno1 30 mm2 50 mm3 100 mm

Fig 21: Resistencia al fuego del concreto proyectado con fibras PP evaluado por RWS/ especificacin TNO

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4.1.6 Durabilidad

La cantidad de agua en una mezcla afecta en mucho todas las propiedades del concre-to endurecido y es el factor que ms influye en la durabilidad. El concreto proyectadono es la excepcin, a ms bajo contenido de agua en una mezcla, mayor es la durabilidaddel material, pero solamente si se combina con un curado adecuado. El parmetro deanlisis es la relacin agua/cemento o la relacin agua/cementante. Esta relacin estmuy influenciada por el agregado por lo cual los lmites de contenido de agua estn enfuncin de los materiales disponibles.

Relacin agua/cemento < 0.55 para concreto con especificacin baja Relacin agua/cemento < 0.50 para concreto con especificacin media Relacin agua/cemento < 0.46 para concreto con especificacin alta

Tanto el contenido de agua, como el de agregado y el de aglutinante influencian la du-rabilidad. Adems, el concreto proyectado est sujeto a la influencia del fraguado tem-prano y muy temprano, lo cual es usualmente controlado mediante un acelerante defraguado o un cemento especial. Los acelerantes de fraguado tradicionales reducen laresistencia final, esta es una de las razones que favorece la utilizacin de aceleranteslibres de lcalis en la produccin de concreto proyectado durable. El uso de humo deslice incrementa la densidad de la micro estructura del concreto y aumenta la adhe-rencia entre el agregado y la matriz de cemento endurecida. Un concreto proyectadoformulado correctamente puede satisfacer todos los requerimientos de durabilidad quese buscan en el concreto convencional.

De la misma forma que con el concreto colocado convencionalmente, el concreto pro-yectado es tan bueno como sea su curado; sin embargo, el proceso de curado es mu-cho ms difcil, fundamentalmente porque las corrientes de aire actan en la superficiesecando el concreto proyectado durante las primeras horas, mientras que el concretofundido en sitio esta protegido por la formaleta. El humedecimiento regular de la su-perficie ayuda, pero es muy complicado llevarlo a la prctica en el tnel, el cubrimientocon una mquina de curado mvil es tambin difcil en la construccin con concretoproyectado. Hay productos llamados agentes de curado interno recientemente desa-rrollados; estos pueden agregarse al concreto proyectado durante su produccin y unavez integrados desempean la funcin de curado.

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COMPONENTE DESIGNACIN PRODUCTO CONTENIDOCementante CEM I 42,5 o 430 kg/m3

CEM I 52,5CEM III/A 32,5 oCEM II/A-D 52,5Humo de slice SikaFume 30 kg/m3

Agregado Arena 0 / 4 mm 60 %redondeada/trituradaGrava 4/ 8 mm 40 %redondeada/triturada

Contenido de agua A/C 0,46 211 l/m3

Aditivos para el concreto Superplastificante SikaViscoCrete 1.20 %proyectado Retardante SikaTard 0.30 %

Ayudante de bombeo SikaPump 0.50 %Acelerante Sigunit-L-AF 3.00% a 6.00 %

Ejemplo de diseo de mezcla para concreto proyectado de alto desempeo

PARAMETRO OBJETIVO MEDIDA PRODUCTOAumentar la resistencia Contenido reducido de agua SikaViscoCreteFMa la compresin Utilizacin de humo de slice SikaFume-TUMejorar la impermeabilidad Contenido reducido de agua SikaViscoCreteFMal agua Utilizacin de humo de slice SikaFume- TUMejorar la resistencia al Contenido reducido de agua SikaViscoCreteFMcongelamiento Utilizacin de humo de slice SikaFume- TUMejorar la resistencia Contenido reducido de agua SikaViscoCreteFMa Sulfatos Utilizacin de CEM resistente

a sulfatos y/o uso de humo de slice SikaFume- TU Dosificacin minimizada de acelerante Sigunit-L-AF

Aumentar la resistencia AAR Contenido reducido de agua SikaViscoCreteFM Utilizacin de cementante con bajo equivalente Na2O Utilizacin de agregados con bajo potencial AKR Dosificacin minimizada de acelerante Sigunit-L-AF

Medidas para cambiar las caractersticas del concreto proyectado

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Como en cualquier otra actividad en la que est involucrado el factor humano, la calidaddel concreto proyectado colocado depende de la gente, en este caso del operador de laboquilla y del supervisor de turno. Ninguna de las medidas preliminares puede alcanzarsus propsitos a menos que se implementen correctamente en sitio. Pero a los operariosdebe drseles las condiciones de trabajo adecuadas.

Fig. 22: Anlisis de seccin delgada, LPM AG Suiza

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4.2 Concreto proyectado va hmeda.

El concreto proyectado va hmeda implica el suministro de una mezcla lista y maneja-ble de concreto compuesta por agregado, cemento, agua y aditivos de concreto proyec-tado. Para la proyeccin por va hmeda el concreto se mezcla con aire y con acelerantesde fraguado. El concreto proyectado va hmeda puede transportarse en flujo denso oflujo diluido. El concreto proyectado por flujo denso es el proceso ms reciente y permitealto desempeo.

4.2.1 Usos

El concreto proyectado va hmeda se emplea siempre que se especifique alta calidaddel concreto endurecido y que se requiera alto rendimiento. Este proceso es de lejos elms popular en tunelera mecnica. Sin embargo, la eleccin del proceso est determi-nada por las preferencias del contratista.

Las principales ventajas del proceso de concreto proyectado va hmeda son:

Alto rendimiento en trabajos de concreto proyectado. Mejoras sustanciales de las condiciones de trabajo en el rea de proyeccin. Mayor durabilidad debido al control de la cantidad de agua de la mezcla.

4.2.2 Ventajas

Las ventajas en el proceso de proyectado va hmeda cubre varias reas diferentes. Elconcreto proyectado va hmeda es el mtodo ms moderno y eficiente.

Aumento del rendimiento, hasta 25 m3/h en algunos casos. Nivel de rebote reducido en un factor de 2 a 4. Mejoras sustanciales en las condiciones de trabajo debido a una menor emisin de

polvo. Reduccin de costos por desgaste en el equipo de proyeccin. Bajo requerimiento de aire durante la proyeccin. Mejor calidad del concreto proyectado colocado (contenido constante de agua).

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El concreto proyectado va hmeda flujo denso demanda ms trabajo al comienzo (arran-que) y al final (limpieza) de la proyeccin, que en el proceso va seca. Tambin el tiempode manejabilidad es predeterminado durante la produccin y el concreto debe aplicarsedentro de este lapso, sino habr un desperdicio de concreto.

4.2.3 Diseo de la mezcla de concreto proyectado en hmedo

El diseo de la mezcla del concreto proyectado va hmeda depende de los requeri-mientos de la especificacin y de la manejabilidad esperada, en otras palabras de los si-guientes parmetros:

Las especificaciones del concreto endurecido (resistencia a la compresin/durabilidad).

El concepto logstico a utilizarse (mtodos de manejo/condiciones de temperatura). Las condiciones especificadas del material colocado (desarrollo de la resistencia

temprana y muy temprana). Los costos de la mezcla de concreto proyectado va hmeda.

Con base en todos estos parmetros se seleccionan el tipo de cemento y su contenido,el tipo de agregado y su gradacin, el contenido de agua y el tipo y cantidad de aditivos.Las mezclas se evaluan mediante ensayos que confirman el diseo o se adaptan deacuerdo a los resultados.

Formulaciones tpicas de concreto proyectado va hmeda se detallan ms adelante.

Los agregados disponibles localmente son el principal factor para determinar la es-cogencia de la curva de gradacin. La curva que mejor satisface los requerimientosmencionados debe establecerse por ensayo y experiencia con el material granular dis-ponible. La sustitucin del agregado es tan slo una opcin en circunstancias excep-cionales por los costos (transporte de grandes cantidades). Los diagramas a continua-cin dan ejemplos para definir la curva de gradacin con base en la gradacin de loscomponentes individuales.

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Mezcla de concreto proyectado va hmeda flujo denso 0-8 mm

Cemento 425 kg 135 ISikaFume HR / -TU 20 kg 9 ISikaTard (FM) / SikaViscoCrete (FM) 1.2%SikaTard 930 (VZ) 0.3%Agregado:0 4 mm con 4% humedad (60%) 967 kg 358 I4 8 mm con 2% de humedad (40%) 791 kg 293 IAgua agregada (A/C = 0.47) 155 kg 155 IVacos de aire (4.5 %) 45 IFibra de acero 40 kg 5 IConcreto proyectado 1000 IDensidad por m3 2398 kg1 m3 de concreto proyectado colocado en la paredAcelerado con SigunitAF lquido (rebote 6 10%) 0.90 0.94 m3

Contenido de cemento en concreto proyectado 450 470 kg/m3

Contenido de fibra de acero en concreto proyectado aprox. 30 kg/m3

Diseo de mezcla de concreto proyectado va hmeda, flujo denso

Mezcla de concreto proyectado va hmeda flujo diluido 0-8 mm

Cemento 400 kg 127 ISikaTard (FM) / SikaViscoCrete(FM) 1.2%SikaTard 930 (VZ) 0.3%Agregado0 4 mm con 4% humedad (50%) 891 kg 330 I4 8 mm con 2% de humedad (50%) 891 kg 330 IAgua agregada (A/C = 0.47) 168 kg 168 IVacos de aire (4.5%) 45 I

Concreto proyectado 1000 IDensidad por m3 2350 kgDiseo de mezcla de concreto proyectado va hmeda flujo diluido

39


Figura 23: Curva de gradacin de concreto proyectado va hmeda flujo denso

Figura 24: Curva de gradacin de concreto proyectado va hmeda flujo diluido

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4.2.4 Aseguramiento de calidad

El contratista debe suministrar un plan de aseguramiento de calidad como parte de losensayos de calificacin (ensayos iniciales) y tambin para el aseguramiento de calidadregular. Debe incluir todos los parmetros relevantes de calidad y confiabilidad de unamanera lgica y debe estructurarse de manera prctica para que resulte un trabajo efi-ciente en costos y de esta manera implemente efectivamente el plan propuesto. El ase-guramiento de la calidad deber definir el proceso completo.

Proceso Etapa Parmetro de prueba Frecuencia

Componentes Agregados Humedad Cada suministro/bachadaCurva de gradacin PeridicamenteComposicin departculas Peridicamente

Cemento/adiciones Documentos de suministro Cada suministro/bachadaAditivos de concreto Documentos de suministro Cada suministro/paquete

Produccin de Planta de mezcla Equipos de Segn plan deconcreto pesaje/mezcla mantenimiento

Produccin de concreto Consistencia en la produccin Cada suministro/bachada(carga de la mezcladora)Inspeccin del concreto PeridicamentefrescoContenido de aguaDensidad del concretofrescoTemp. (concreto/aire)ConsistenciaContenido de aire

Transporte Equipo de Mantenimiento Segn plan de mantenimientomantenimiento

Aplicacin Equipos para la Mantenimiento: Segn plan de mantenimientoproyeccin de Partes de desgasteconcreto Aire / concreto

Dosificacin del aceleranteConcreto proyectado Consistencia Diariamente

Resistencia muy temprana Segn veloc. de colocacinResistencia temprana Segn veloc. de colocacinResistencia final Segn veloc. de colocacinDurabilidad Segn veloc. de colocacin

Aseguramiento de calidad

41


4.3 Concreto proyectado va seca

El concreto proyectado va seca es una mezcla lista de concreto compuesta por agrega-do, cemento, cualquier aditivo para concreto proyectado sin agua. Esta mezcla lista esto completamente seca (polvo seco) o est humedecida por la humedad del agregado.Para la operacin de proyeccin, el concreto proyectado va seca se mezcla con agua yacelerantes de fraguado en la boquilla y luego se aplica. En el proceso de lanzado vaseca en lugar de aceleradores de fraguado pueden usarse cementos especiales de r-pido endurecimiento que fraguan en muy corto tiempo despus de humedecerlos conagua. El proceso de flujo diluido debe emplearse para el suministro del concreto pro-yectado va seca. Este es un proceso que ha demostrado por mucho tiempo ser exitosoy est continuamente en desarrollo y mejoramiento.

4.3.1 Usos

El concreto proyectado va seca se emplea siempre que se requieran bajos rendimien-tos y cuando es esencial alta resistencia a muy temprana edad, por ejemplo, para elsello preliminar de filtraciones de agua; sin embargo, la eleccin del proceso est de-terminada por las preferencias del contratista.Aplicaciones del concreto proyectado va seca y mezclas de gunitas listas: Reparaciones de concreto. Sello preliminar contra alta penetracin de agua. Obras menores de proyectado. Obras de impermeabilizacin. Conceptos logsticos no dependientes del tiempo (almacenamiento local).

4.3.2 Ventajas

Las ventajas del concreto proyectado va seca radican en su flexibilidad. Es el mtodotradicional para aplicar el concreto proyectado y el ms conocido en el mundo.

Alta resistencia muy temprana para sello preliminar o estabilizacin. Tiempo de almacenamiento (disponibilidad) casi ilimitado incluso en silos. No hay desperdicio de concreto.

42


Con el concreto proyectado va seca se afectan los costos por el alto rebote, la emisinde polvo y los costos de las piezas propensas al desgaste.

4.3.3 Diseo de la mezcla de concreto proyectado va seca

El diseo de la mezcla del concreto proyectado va seca depende de nuevo de los reque-rimientos. Sin embargo, adems de las especificaciones de resistencia temprana, lanecesidad de optimizar la generacin de polvo y el rebote son esenciales para que elconcreto proyectado va seca sea econmicamente eficiente.

Con base en todos estos parmetros se seleccionan el tipo de cemento y su contenido, eltipo de agregado y su gradacin, el contenido de agua (humedad) y el tipo y cantidad deaditivos para concreto proyectado. Las mezclas se evalan mediante ensayos que con-firman el diseo o se adaptan de acuerdo a los resultados; formulacin tpica de concre-to proyectado va seca se detalla ms adelante.

Mezcla de concreto proyectado va seca 0-8 mmCemento 288 kg.SikaFume- HR / - TU 20 kg.SikaTard 930 (VZ) 0.3%55% 0 4 mm con 4% de humedad aprox. 680 kg.45% 4 8 mm con 2% de humedad aprox. 560 kg.Densidad de la mezcla seca m3 *aprox. 1540 kg.*Debe ser verificadaContenido de cementoPor cada 1000 lts de mezcla seca, se agregan 280 kgs de cemento a 800 lts de agregadoPor cada 1250 lts de mezcla seca, se agregan 350 kgs de cemento a 1000 lts de agregado1 m3 de concreto proyectado en la pared da:Acelerado con SigunitAF Polvo (rebote 16 20%) 0.58 0.61 m3

Acelerado con SigunitAF Lquido (rebote 20 25%) 0.55 0.58 m3

Contenido de cemento en el concreto proyectado es aprox. 450 kg/m3

Diseo de mezcla de concreto proyectado va seca

El agregado disponible localmente es el principal factor para determinar la escogenciade la curva de gradacin. La curva que mejor satisface los requerimientos mencionadosdebe establecerse por ensayo y experiencia con el material granular disponible. Mezclaslistas secadas en horno de productores de mortero proyectado se utilizan frecuente-mente en concreto proyectado va seca y particularmente para las aplicaciones de mor-

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tero proyectado va seca, es decir gunitas. Estas gunitas son suministradas en sacos omediante equipo de silos y se almacenan en silos intermedios antes de su utilizacin, demanera que no es dependiente del agregado que pueda obtenerse localmente. Para laproduccin en sitio el diagrama de la figura 25 sirve para definir la curva de gradacinbasada en la gradacin de los componentes individuales.

4.3.4 Contenido de humedad de los agregados

En el proceso va seca, la humedad inherente del agregado es clave para la generacinde polvo y la capacidad de bombeo. Si el material est demasiado seco se generangrandes cantidades de polvo. Por otro lado, si el material est muy hmedo, se bloquea(se tapa) el sistema de bombeo. El contenido de humedad de los agregados debe sermantenido entre 2% y 5% por medio de instalaciones de humedecimiento especiales.Mezcla seca producida localmente en la planta mezcladora siempre posee alguna hu-medad ya que es muy difcil conservar el agregado completamente seco. Los morteros yconcretos proyectados listos para usar deben ser previamente humedecidos para redu-cir el polvo generado.

Figura 25: Curva de gradacin del concreto proyectado va seca

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5.1 Seguridad

La seguridad es un concepto bsico en la industria de la construccin, pero particular-mente en la colocacin del concreto proyectado, ya que combina maquinaria altamenteeficiente (hidrulica/neumtica/electrnica) con un mtodo de aplicacin en el cual selanza el concreto con aire. Sus usuarios y la gente en la vecindad inmediata debenestar protegidos. Los riesgos son:

Transporte: El concreto proyectado es transportado en vehculos grandes, usual-mente en espacios confinados con poca luz. Las precauciones personales inclu-yen: hacerse visibles con suficiente anticipacin; vestir ropas protectoras de altavisibilidad; contar con iluminacin apropiada en el vehculo (y limpiar los focos);seal de alarma audible para dar reversa.

Transferencia del concreto: Vigilancia para prevenir el acceso a la unidad trans-portadora; equipo de proteccin personal (gafas protectoras contra salpicaduras).

Acarreo del concreto proyectado, acelerantes de fraguado y aire hasta el sitio dela aplicacin: mantenimiento frecuente del equipo de acuerdo con un plan (parti-cularmente deben verificarse los tubos y mangueras de transporte); entrenamientoapropiado del personal tcnico y de los mecnicos; equipo de proteccin para elpersonal; iluminacin adecuada del lugar.

En la aplicacin del concreto proyectado: el equipo del personal (a prueba de im-pacto, gafas protectoras, casco, guantes, mascarillas de respiracin, protectoresde odos, botas de seguridad e indumentaria que proteja todo el cuerpo); entradaprohibida a reas desprotegidas o recientemente proyectadas; iluminacin apropiada.

Personal no activo debe permanecer fuera del rea de lanzado. Si estn, debenutilizar el mismo equipo protector del personal activo.

Uno de los riesgos ms serios es sin duda el concreto recientemente lanzado o unsustrato inestable que pueda caer sobre los trabajadores, la mala utilizacin de equipoe instalaciones elctricas, hidrulicas y neumticas y la negligencia cuando se olvidacolocarse los elementos de proteccin personal como las gafas protectoras.

5. Aplicando el concreto proyectado

45


5.2. Sustrato de concreto proyectado

El vnculo entre el concreto proyectado y el sustrato resulta efectivo solamente si la ca-lidad de las dos superficies de contacto es buena. El alto contenido de cementante y lavelocidad de impacto del lanzado, hacen que el concreto proyectado tenga las condi-ciones apropiadas para un adecuado anclaje y una alta adherencia, por consiguiente laotra cara del contacto, es decir el sustrato, generalmente es el factor clave en la unin.Cuando el concreto hace las veces de sustrato debe tener una superficie rugosa, lo cualse obtiene con un acabado de concreto proyectado rstico. La superficie debe estar,adems, libre de partculas con baja adhesin, sta debe remojarse para prevenir queel rea de adhesin se seque debido al efecto de absorcin del concreto. Lo mismoaplica en principio para las superficies recientemente excavadas, la fuerza de la ope-racin de limpieza depende de la cohesin interna del sustrato y el requerimiento deagua se basa en la humedad inherente en la superficie de adhesin. El sustrato debeestar siempre libre de polvo.

Limpiar la superficie de contacto (polvo/secciones sueltas). Sustrato hmedo (de acuerdo con la capacidad de absorcin del sustrato). Aplicacin correcta del concreto proyectado/mortero (perpendicular al sustrato).

Para optimizar las operaciones, la superficie puede limpiarse con un compresor de airedesde la unidad de lanzado, luego enjuagarse y remojarse con agua corriente. Esta ta-rea debe hacerse inmediatamente antes del lanzado para prevenir que se forme unacapa aislante de polvo inmediatamente despus. Lo mismo aplica si el concreto pro-yectado se pone capa por capa. Es necesario presellar o descargar agua a travs de loscanales de drenaje si hay una penetracin elevada de agua.

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5.3 Lanzado

El concreto y/o mortero proyectados se aplica por capas, bien sea en la misma opera-cin mediante lanzado repetitivo sobre la misma rea o en una operacin subsecuente.Despus de una larga pausa debe limpiarse y remojarse nuevamente la superficie. La can-tidad de material que deben aplicarse en cada operacin dependen de varios factores:

Adherencia de la mezcla de concreto proyectado (cemento/tamao maximo de partcula / acelerante). Naturaleza del sustrato o de la capa que conforman la base. Proceso del lanzado. Volumen de Lanzado. Direccin del lanzado (hacia arriba/horizontalmente). Obstrucciones (refuerzo/agua).

Se requiere un enfoque diferente para las diversas direcciones del lanzado.

Al lanzar hacia abajo, se puede aplicar capas de cualquier espesor. Hay que asegurarsede que el rebote sea embebido o desechado para que no se quede sobre la superficie.

Al lanzar horizontalmente se puede ir alcanzando el espesor gradualmente en capasdelgadas o el espesor completo puede aplicarse lanzando de abajo hacia arriba endireccin inclinada. Aqu nuevamente debe retirarse el material que rebota en el fondoantes de aplicar la siguiente capa.

Figura 26 Lanzado aplicado manualmente Figura 27 Brazo automtico del lanzado en operacin.

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Al lanzar en la clave, el peso del material y la adherencia del concreto proyectado seanulan entre s de manera que debe trabajarse con capas ms delgadas. Como reglageneral, un volumen menor de lanzado y capas ms delgadas generan menos rebote loque a la final da mejor resultado. El rebote no constituye problema en este caso.

El concreto proyectado debe aplicarse en ngulos rectos con respecto al sustrato o alconcreto colocado. Esto maximiza la adherencia y la compactacin y minimiza el rebo-te. El concreto o mortero proyectado se aplican de manera mecnica o manual conmovimientos circulares uniformes sobre la superficie. Es particularmente difcil y re-quiere experiencia lanzar sobre refuerzos porque las cavidades son muy frecuentesdebido a los desniveles en el lanzado. Este problema se evita utilizando concreto pro-yectado reforzado con fibra de acero.

La distancia ptima para lanzar es de 1.2 a 1.5 m pero a menudo se hace dentro delrango de 1 a 2 m. A distancias mayores aumentan el rebote y la generacin de polvocon lo que se reduce la eficiencia de la aplicacin.

Figura 28 Manejo de la boquilla para regularizar la superficie lanzada.

Pequeos movimientos circulares

Figura 29 La influencia del ngulo de lanzado en el rebote.

Correcto

Incorrecto

Rebote Demasiado Mucho Poco

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5.4 Configuraciones de la boquilla

Estas configuraciones determinan la manera en que pueden mezclarse e introducirsedentro de la manguera principal los elementos necesarios para la aplicacin. A conti-nuacin se relacionan los elementos que intervienen en los diferentes procesos antesde la aplicacin:

Lanzado de concreto va Lanzado de concreto va Lanzado de concreto va hmeda flujo denso hmeda flujo diluido seca flujo diluido

Aire (medio de transporte) Acelerante de concreto proyectado Agua (medio de transporte) (con aire como medio transportador). Acelerante de concreto Acelerante de concreto proyectado. proyectado.

La configuracin de la boquilla depende del proceso y los acelerantes elegidos. Losalcalinos se agregan preferiblemente de 2 a 5 m antes del extremo de la boquilla ya queestos requieren cierto tiempo de reaccin con el concreto para obtener mejores resis-tencias tempranas. A causa de la discontinuidad del chorro generada por la bombaduplex, los acelerantes alcalinos liberan vapor y aerosol de agua custica dentro deltnel, la aplicacin de 2 a 5 m antes de la boquilla compensa las pulsaciones y aglutinael acelerante. As se reduce significativamente el polvo. Los problemas debidos al va-por de agua custica y aerosoles se eliminan con la utilizacin de acelerantes alcalinos,estos son muy reactivos y deben por lo tanto adicionarse justo antes de la boquilla. Elcorto tiempo al lanzar hace que se reduzca mucho la cantidad de polvo.

La boquilla concentra el chorro y es responsable de la configuracin del lanzado. Lasboquillas de alta calidad estn diseados para dejar todo el material sobre el sustrato,sin prdidas. Al mismo tiempo las partculas deben distribuirse de manera uniformesobre el corte transversal del chorro de concreto lanzado.


Figura 30. Pobredistribucin del lanza-do en seccin trans-versal del chorro

Figura 31. Buenadistribucin del lanza-do en la seccin trans-versal del chorro

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La boquilla es uno de los elementos ms importantes del sistema de lanzado y repre-sentan la principal parte del proceso. La mezcla de aire, concreto y acelerantes de fra-guado se hacen en la boquilla.

Diferentes ventajas resultan del nuevo concepto de boquilla que hemos desarrollado. Lareduccin del dimetro de la salida permite optimizar el consumo de aire y al mismotiempo satisfacer regulaciones de proteccin de la salud las cuales deben ser observa-das estrictamente. Una ventaja adicional es en el caso en que las obstrucciones de laboquilla son lanzadas por el inyector, as se previene el taponamiento de la apertura atravs del cual el aire y el acelerante son alimentados a la corriente del concreto. Alsepararse la boquilla puede ser limpiada y fcilmente montada reduciendo los costos dedesgaste de las piezas, la boquilla es manufacturada con un mnimo de material me-diante un proceso sencillo.


Fig. 32 Nuevo concepto de boquilla

Fig. 33 Boquilla tradicional

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Fig. 34 Diagramatelescpico o de la boquilla

Explicacin del diagrama:1) Movimiento del brazo telescpico: l = longitud del recorrido2) /4) Movimiento automtico de la boquilla: 2) lanzamiento +/-15 2)/4) = movimiento circular3) Angulo de erguimiento de la boquilla4) Angulo longitudinal de la boquilla5) Contornos tangenciales de la superficie = meneo rotativo vertical u horizontal6) Altura de alineacin en el corte trasversal


Longitud de

Recorrido

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5.5. Evaluacin de la Resistencia temprana

Se emplean tres mtodos para medir el desarrollo de resistencia del concreto proyec-tado. Estos permiten que se evale el desarrollo de resistencia mecnica por mediosprcticos.

Etapa de desarrollo de resistencia Mtodo de Prueba Rango de AplicacinResistencia muy temprana Mtodo de penetracin con aguja 0 a 1 N/mm2

Resistencia temprana Mtodo de disparo de proyectil (broca) aprox. 1 a 15 N/mm2

Resistencia Resistencia a la compresin de Ms de 10 N/mm2

una muestra cilndrica.

Resistencia muy temprana

Este mtodo mide la fuerza requerida para introducir una aguja con dimensiones de-finidas dentro del concreto proyectado. Se puede deducir la resistencia por la fuerzaque opone. Es un mtodo que se adeca para niveles de resistencia logrados inmedia-tamente despus de la aplicacin de hasta 1 N/mm2.

Desarrollo de resistencia inicial

Con este mtodo (el mtodo de disparo de proyectiles del Dr. Kusterle), se disparanpuntillas estandarizadas contra el concreto proyectado con una pistola Hilti DX 450L.Se puede obtener la resistencia a la compresin, determinando la profundidad de pe-


Fig. 35 Resistencia muy temprana de 0 a 1 N/mm2

con el mtodo de penetracin con aguja.Fig. 36 Resistencia muy temprana de 1 a15 N/mm2 con el mtodo de proyectil.

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netracin y la fuerza para extraer la puntilla. Puede determinarse el cambio de la resis-tencia utilizando diferentes tipos de puntilla y municin. El Dr. G. Bracher ha simplifi-cado ste mtodo de manera que puede determinarse la resistencia a partir, nica-mente de la profundidad de penetracin.

Desarrollo de Resistencia

Ms all de los 10 N/mm2, la resistencia a la compresin puede obtenerse fallando n-cleos directamente con una prensa hidrulica. Este mtodo se emplea principalmentepara verificar la resistencia final a los 28 das, o edades posteriores.

Fig. 37: Prueba de compresin de un ncleo.


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5.6 Rebote

Unos de los desafos ms complejos en el lanzado del concreto proyectado es reducir lacantidad de material de rebote. Son tantos los factores que influyen en l que es ex-tremadamente difcil efectuar un control sistemtico. Desde luego que el factor pri-mordial, es el operador de la boquilla. La cantidad de material que rebota dependeenormemente de la habilidad y experiencia del operador. Esto, claro est, es de vitalimportancia econmica y logstica, ya que por cada tonelada de material rebotado seduplica la cantidad de trabajo.

Los factores que influyen en la cantidad de rebote son: La experiencia y pericia del operador de la boquilla. Direccin del lanzado (hacia abajo, hacia arriba u horizontalmente). Unidad de lanzado (presin del aire, boquilla, volumen lanzado). Proceso de lanzado (en seco/en hmedo). Diseo del concreto proyectado (agregado, gradacin, acelerante, fibra, cementante). Concreto proyectado (resistencia muy temprana, adherencia, espesor de las capas). Condicin del substrato (uniformidad, adherencia).


Fig. 38: Evaluacin del concreto proyectado para controlar el rebote.

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El rebote cambia durante el proceso de lanzado. En los primeros minutos lo que re-bota principalmente es el agregado debido a que es preciso hacer una capa de adhe-rencia sobre el substrato, luego, todo los componentes de la mezcla rebotan durante laoperacin de lanzado. Puede controlarse la cantidad de material rebotado efectiva-mente con la adherencia del concreto proyectado.

Calidad del Material RebotadoPuede estimarse grosso modo la cantidad de material de rebote cuando no existenmediciones en las condiciones que prevalecen en el lugar, asi: Para concreto proyectado en seco el rebote es de 20% a 30% en aplicaciones ver-

ticales hacia arriba. Para concreto proyectado va hmeda el rebote es de 5 a 15% en aplicaciones ver-

ticales hacia arriba.

Reutilizacin/desechoEn principio, el material rebotado de concreto proyectado es concreto reciclable contodos los componentes de la mezcla original. Sin embargo, puede estar contaminadopor las condiciones reinantes en el medio. De la misma manera que con el concreto estruc-tural, una pequea proporcin, mximo de un 10% a un 20% del material rebotado enel proceso de lanzado, puede reutilizarse sin ningn problema , siempre y cuando seacorrectamente tratado.

5.7 Generacin de Polvo

Cualquier tipo de aplicacin de concreto proyectado genera polvo. Sin embargo, difie-ren en mucho, los tipos y cantidades de polvo generado. Este es un problema impor-tante del concreto proyectado va seca porque los componentes tienen una tendencianatural a generar polvo. La cantidad de polvo que se produce puede reducirse median-te prcticas adecuadas. Entre las medidas para reducir cantidades de polvo emitido enel lanzado del concreto por va seca, estn:

Utilizacin de agregados ligeramente hmedos (en vez de secados al aire). Sellamiento del sistema de transporte. Parmetro de la boquilla correctamente ajustados y coordinados (sincronizacin),

(minimizacin del aire), agua, acelerante (minimizados). Utilizacin de acelerantes de fraguado libres de lcalis.


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Empleo de brazos de lanzado para volmenes de salida superiores a 6m3/h. Aditivos para concreto proyectado que aglutinan el polvo.

A pesar de todas esas medidas precautelativas, en el lanzado de concreto proyectadoen seco se produce de dos a tres veces ms polvo que en lanzado en hmedo. Paramejorar la seguridad, deben emplearse nicamente acelerantes libres de lcalis.

5.8 Sombras en el Lanzado

En las reparaciones de concretos y morteros proyectados, los vacos en el materialaplicado, tales como los que se encuentran detrs del refuerzo constituyen un pro-blema importante y se han convertido tambin en un desafo en la construccincon este material. Un lanzador bien experimentado podra llegar a reducir las som-bras del lanzado escogiendo una secuencia apropiada. Es pues esencial tener comocriterio principal para una alta calidad del concreto proyectado, la experiencia ypericia del lanzador.

5.9 Mecanizacin / automatizacin

Cualquier operacin repetitiva demanda, cada vez, mayor automatizacin. Hace unos100 aos, el mortero de rpido fraguado Sika-1 se aplicaba a mano entre las juntas delas paredes de mampostera, hechas en piedra bruta, por innumerables trabajadoresde los tneles, mientras que hoy dia pueden aplicarse rpidamente a escala industrial,enormes cantidades de concreto proyectado y mortero de alta calidad, mejorados conaditivos, con unos cuantos especialistas empleando mquinas y sistemas de concretoproyectado de alto rendimiento. Se ha avanzado mucho en la tecnologa de concretoproyectado y sta abarca casi todas las operaciones relacionadas con este material,desde la produccin hasta la aplicacin. El futuro de las operaciones en aos veniderosest orientado al desarrollo de mayor automatizacin, especialmente para facilitar lacarga de la boquilla por el operador. El propsito es enfocar la experiencia del operadoren el concreto proyectado y relevarlo de las mltiples secuencias mecnicas que pue-den automatizarse. Slo pueden ser adecuados para construccin de tneles, esosdesarrollos nuevos que posean diseos robustos y extremadamente fuertes as comoformas tan simples como sea posible; de otra manera no tendrn oportunidad de so-brevivir.


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El proceso de lanzado define el acarreo del concreto o mortero proyectado desde quees transportado del vehculo que lo suministra hasta la boquilla de lanzado. Ya se havisto que hay diferencia entre el concreto proyectado en seco y en hmedo, esta dife-rencia tambin aplica para los procesos, porque se transporta y se lanza de mododistinto debido a las propiedades del material.

Tipo de Concreto Proyectado Mtodo de suministro Boquilla

Concreto proyectado va seca Flujo diluido A adicionar en la boquillaMortero proyectado va seca inmediatamente antes:Gunitas Agua

Acelerante de fraguadoConcreto proyectado va hmeda Flujo denso A adicionar en boquilla oMortero proyectado va hmeda inmediatamente antes:

Aire comprimidoAcelerante de fraguado

Flujo diluido A adicionar en la boquilla oinmediatamente antes:Aire comprimidoAcelerante de fraguado

Resumen de procesos de concreto proyectado.

Los dos procesos tienen ventajas especficas, lo que da lugar a sus usos respectivos.Las caractersticas de estos sistemas se comparan en trminos generales en la tablaque sigue:

6. Proceso de Lanzado

En seco

Alta

Alto

Bajo

Bajo

Baja

Bajo

Alto

Alto

En Hmedo

Formacin de polvo

Rebote

Rendimiento

Costos de equipo

Bajos volmenes

Seccionestransversales pequeas

Altos volmenes

Seccionestransversales grandes

Criterios principales al seleccionar la tcnica de lanzado.

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6.1. Proceso de Lanzado va Hmeda

El suministro por flujo denso es estndar y muy comn para el concreto proyectado vahmeda, pero este material puede suministrarse tambin mediante flujo diluido em-pleando mquinas adecuadas. El llamado concreto bombeable en flujo denso, se su-ministra mediante:

Bombas dplex Bombas helicoidales Bombas de prensa (bomba de rotor)

Para concreto proyectado flujo denso el mtodo de suministro ms comn es el que sehace con bomba dplex. Se carga el material en la bomba desde una tolva alimentadoray se pasa a travs de mangueras y tubos. La diferencia principal con respecto al con-creto bombeado tradicionalmente estriba en que se requiere que la pulsacin sea lo

Fig. 39 Concreto proyectado va hmeda, flujo denso.


AceleranteAcelerante defraguado lquido

Mezcla hmedaAire comprimido

Aire

Sigu

nit A

lcal

ino

Nuev

otra

nsfo

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or

Sigu

nit A

lcal

i fre

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Alim

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ujo

dens

o)

Alim

enta

cin

neum

tic

a(fl

ujo

dilu

ido)

80 c

m -

120

cm

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ms baja posible a fin de conseguir un lanzado constante en la boquilla. Para alcanzaresto se usan varias maneras de mejorar la tasa de alimentacin y reducir las interrup-ciones.

El aire comprimido se incorpora en la boquilla, desde el compresor de aire mediantemangueras separadas. El dosificador incorpora el acelerante en la boquilla, tambinmediante mangueras separadas. Se sincroniza la dosificacin con la cantidad de con-creto de manera que la cantidad presente de acelerante de fraguado se mantengaconstante.

Se necesitan mquinas de rotor de diseo especial para la suministro de concreto pro-yectado va hmeda mediante flujo diluido.

Fig. 40. Concreto proyectado va hmeda flujo diludo.


Acelerante Acelerante defraguado lquido

Mezcla hmeda

Airecomprimido

Aire

Sigu

nit A

lcal

ino

Sigu

nit A

lcal

i fre

e

Alim

enta

cin

neum

tic

a(fl

ujo

dilu

ido)

80 c

m -

120

cm

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6.1.1. Ventajas

Las ventajas del concreto proyectado va hmeda son muchas y muy variadas. El lan-zado va hmeda es el mtodo ms moderno y eficiente para colocar concreto proyec-tado.

Rendimiento mayor hasta de 25m3/h en algunos casos. Cantidad reducida de material de rebote un factor de 2 a 4. Notoria mejora de las condiciones de trabajo por la menor generacin de polvo. Menores costos de desgaste para el equipo de lanzado. Menor consumo de aire comprimido al lanzar con flujo denso. Mejor calidad del concreto proyectado (contenido constante de agua).

El concreto proyectado va hmeda flujo denso demanda ms trabajo al principio (arran-que) y al final (limpieza) del lanzado que en el proceso en seco. Adems, el tiempo detrabajabilidad de la mezcla se prefija durante la produccin y por tanto el concreto pro-yectado debe aplicarse dentro de ese tiempo, si no, se desperdiciar el concreto.

Los usos ideales para el concreto proyectado va hmeda se basan en las ventajas delproceso:

Rendimiento entre alto y muy alto. Especificaciones mecnicas del concreto endurecido entre altas y muy altas. Requerimiento de durabilidad alto.


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6.1.2. EquiposEn el lanzado de concreto proyectado en hmedo, se emplean mtodos manuales ymecnicos, pero tradicionalmente se aplica con mquina. Los grande volmenes y lasenormes secciones trasversales que se elaboran, requieren que el trabajo sea mecani-zado. Cuando se trabaja con mezclas hmedas, se usan principalmente sistemas deconcreto proyectado con bombas dplex. A diferencia de las bombas de concreto tra-dicionales, estos sistemas deben satisfacer el requerimiento adicional de mantener elflujo de concreto tan constante como sea posible y por lo tanto continuo, a fin de ga-rantizar una aplicacin homognea del lanzado.

Descripcin funcional de PUTZMEISTER, bombas de doble pistnLas bombas de concreto operan hidrulicamente con motores diesel o elctricos y bom-bas de aceite. Los mbolos de suministro estn vinculados hidrulicamente a travs decilindros comunicantes. Estos operan mediante halado-empuje. El mbolo en reversagenera un vaco que se equilibra con el material que fluye dentro del cilindro al mismotiempo, el embolo de avance, empuja el material (concreto proyectado) dentro de lasmangueras. Al final de la bomba que retrocede, el interruptor pivotea y los mboloscambian su direccin de movimiento.

El alma de una bomba consiste en un cilindro comunicante, un cilindro de alimentacincon mbolo de reparticin, tanque de agua entre los dos, tolva de concreto con agita-dor, tubera de intercambio, palanca y cilindro de reversin para la tubera de inter-cambio.

Fig. 41 Bomba Putzmeister de doble pistn

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Fig.44 Sika PM622 PCD

Fig.42 PutzmeisterBomba estacionaria deconcreto Sika-PM702 E

Fig.43 Sika PM407 P

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Fig.45 Sika PM 500 con el diagrama de rango

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De igual forma que en los mtodos de aplicacin de concreto proyectado, el proces

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Concreto Proyectado Sika