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SHOTCRETE

INTRODUCCINEl shotcrete posee ventajas enormes en su calidad de proceso de construccin y de soporte de rocas; ello, sumando al avance logrado en materiales, equipos y conocimientos de aplicacin, ha hecho de esta tcnica una herramienta muy importante y necesaria para los trabajos de construccin subterrnea en particular, la tecnologa moderna del shotcrete por va hmeda y seco, ampliado el campo de trabajo de la construccin subterrnea. Proyectos que en el pasado eran imposibles de llevar a cabo, son ahora viables independientemente del tipo de terreno, hoy en da es posible aplicar esta tecnologa en cualquier condicin.

Qu significa el Shotcrete?El Shotcrete (mortero o gunita) comenz a utilizarse hace casi 90 aos. Los primeros trabajos con shotcrete fueron realizados en los Estados Unidos por la Compaa Cement-Gun (Allentown, Pensilvania) en 1907. Un empleado de la empresa, Carl Ethan Akeley, necesitaba una maquina que le permitiera proyectar material sobre mallas para construir modelos de dinosaurios, e invento para construcciones nuevas. Cement-Gun patento el nombre gunita para su mortero proyectado, un mortero que contena agregados finos y un alto porcentaje de cemento.

Definicin del ShotcreteHoy en da se utiliza el nombre de Gunita. Es una mezcla preconfeccionada, de cemento y determinados tipos de agregados mezclados con agua, el cual es lanzado por medio de una bomba proyectora empleando un flujo de aire comprimido, hasta la lancha o tobera, desde el cual el operador dirige el chorro contra la superficie de aplicacin sobre la cual se adhiere este material, dando lugar al compactamiento del mismo por la fuerza del impacto.

Donde se utiliza el Shotcrete?Se aplica shotcrete para resolver problemas de estabilidad en tneles, en galeras, piques, estaciones elctricas, etc. Y en otras construcciones subterrneas adems hoy en da esta tcnica es un factor clave para el shotcrete de rocas en aplicaciones como:

Construcciones de Tneles Operaciones Mineras Hidroelctricas Estabilizacin de tneles

El shotcrete es el mtodo de construccin del futuro debido a sus caractersticas de flexibilidad, rapidez y economa. El nico lmite para su uso es la imaginacin del hombre.

Principios del ShotcreteUsuarios importantes del shotcrete han adquirido el conocimiento de la tcnica a travs de experiencia practica , investigacin y desarrollo. Igualmente, el desarrollo de equipos y mtodos de control ha conducido a una produccin racional y a una calidad mas uniforme del producto.

Diferencia entre los Mtodos de proyeccinHay dos mtodos de shotcrete; seco (donde se aade agua para la hidratacin en la boquilla de proyeccin), y hmedo (donde las mezclas transportadas contienen agua necesaria para la hidratacin). Ambos mtodos tienen sus ventajas y desventajas, y la seleccin de uno y otro depender de los requisitos del proyecto y de la experiencia del personal encargado de ejecutarlo. Ambos sern empleados en la industria de la construccin y minera.

Mtodo va seca Control instantneo sobre el agua de mezclado y consistencia de la mezcla en la boquilla para cumplir con las condiciones variables del lugar Ms apropiado para mezclas que contengan agregados livianos, materiales refractarios y concreto que requiera resistencia temprana Puede transportarse a largas distancias Mejor control del inicio y parado de la colocacin con menor desperdicio y mayor flexibilidad

Mtodo va hmeda El agua de mezclado se controla en el equipo de entrega y puede ser medida con precisin Mejor seguridad de que el agua de mezclado es completamente mezclada con el resto de los ingredientes Menos polvo y prdida de cemento Por lo regular, menor rebote, y con ello, menor desperdicio de material Posibilidad de lograr una produccin mayor

METODO POR VIA SECAComposicin de una mezcla seca

Contenido de CementoEn la fabricacin de la mezcla seca se utiliza usualmente una proporcin de cemento que varia entre 250 y 450 kilogramos por 100 litros de agregado (arena fina o arena gruesa o confitillo) Entre 320 y 460 kilogramos por metro cbico de concreto . para estimar el contenido real del cemento del shotcrete aplicado . Es necesario considerar el rebote que es la perdida del agregado de mayor tamao lo cual conduce a un aumento del contenido de cemento si se compara con la mezcla inicial. En una mezcla regular 350 kilogramos de cemento por metro cbico, un rebote de 20% se traduce aproximadamente en 400 kilogramos de cemento por metro cbico.

Relacin Agua / CementoLa relacin agua / cemento, tiene una influencia fundamental en la calidad del shotcrete. El agua total utilizada en la mezcla seca aadida se compone del agua de mezcla aadida en la boquilla y la humedad ya presente en el agregado. A diferencia de la proyeccin por va hmeda, en la proyeccin de la va seca no hay un valor definido para la relacin agua / cemento debido aquel operario de la boquilla es quien controla y regula la cantidad del agua de la mezcla, si se agrega muy poco agua se crea inmediatamente un exceso de polvo; si se agrega demasiada agua el shotcrete no se adherir a la superficie.

Ventilacin

10cm

Almacenamiento adecuado del cemento

Contenido de Humedad NaturalOtro aspecto importante de la mezcla seca, es el contenido de humedad natural. Cuando la mezcla esta demasiada seca, la proyeccin produce una cantidad excesiva de polvo; por otra parte, si el contenido de humedad es demasiado alto el rendimiento del shotcrete disminuye drsticamente, y las maquinarias y mangueras transportadoras se taponan.

El contenido de humedad natural optimo debe oscilar entre 3 - 6%. Estos valores son determinados en la planta de tratamientos de agregados.Mezcla demasiada seca.

AditivosExisten varios aditivos cuya funcin es controlar las propiedades del shotcrete entren las mas importantes figuran los acelerantes del fraguado, estos aditivos reducen el tiempo del fraguado. El shotcrete exhibe un fraguado ms rpido y una resistencia inicial mayor, lo cual permite aplicar capas subsecuentes del shotcrete con mayor rapidez y espesores mayores. Tal como es conocido en la tecnologa de construccin acelerar la hidratacin del cemento lleva a un a reduccin de la resistencia a los 28 das, por tanto para obtener resultados de alta calidad en el shotcrete es critico aadir la menor cantidad posible del acelerante y hacerlo de manera uniforme. En cada caso debe determinarse la proporcin del acelerante segn la cantidad de cemento utilizado.

AdicionesA diferencia de los aditivos qumicos, el efecto de las adiciones es principalmente fsico, entre las ms conocidas figuran los rellenos minerales conocidos como microsilice o humos de slice.la microsilice tiene otro efecto interesante en el mtodo por va seca Al aadirse de manera apropiada, su uso puede tambin conducir a una reduccin del rebote hasta el 50 %.

Control de hidratacin por va seca

FibrasLa incorporacin de fibras sintticas o metlicas al shotcrete lleva a una mayor energa de rotura o menor retraccin del material. El uso de fibras metlicas es poco frecuente en las mezclas secas y la razn es el mayor rebote (mayor 50 %).

Fibra metlica en mezcla seca

Problemas de proceso de proyeccin de mezclas secasTodo proceso tiene sus desventajas ; las del mtodo por va seca son sus costos operativos relativamente superiores debido al desgaste y daos en la misma maquina de rotor; especialmente en los empaques de caucho y los discos de friccin.

Principio de rotor de una maquina de proyeccin en va seca.

METODO POR VIAHUMEDA

Tolva de va hmeda

EconomaLa capacidad de proyeccin ha aumentado considerablemente desde que aparecen las Maquinarias / robots de mezclado en seco, hasta los robots de va hmeda modernas. En un turno de 8 horas, la capacidad promedio de proyeccin del mtodo por va hmeda es usualmente 4 a 5 veces mayor que la del mtodo por va seca.

ADITIVOS

HORMIGONAIRE COMPRIMIDO

Aire Comprimido

Boquilla de una maquina robot en va seca

Ambiente de TrabajoLos operarios por va seca estaban acostumbrados a trabajar en medio de una cantidad de polvo, se emita polvo no solo desde la boquilla. Si no tambin desde la maquina de proyeccin como norma general. Los resultados de mediciones de polvo en el ambiente de trabajo eran ms de tres veces la cantidad permisible. El mtodo por va hmeda mejoro significativamente las condiciones de ambiente de trabajo, trayendo consigo mayor seguridad para los trabajadores de los tneles.

CalidadTodava se piensa equivocadamente que el mtodo por va hmeda no ofrece resultado de alta calidad. Lo cierto es que si se utilizan aditivos reductores de agua (baja relacin agua/cemento) y microsilice, se pueden obtener resistencias a la comprensin de hasta a 100 Mpa. 14,600Lbs/2 o 66,138Kg/cm2 aplicando shotcrete por va hmeda.

Control de hidratacin en shotcrete fabricado por va hmeda

Aplicacin Con el mtodo hmedo es ms fcil de producir una calidad constante a lo largo del proceso de proyeccin. La mezcla ya lista se descarga en una bomba y se transporta a presin a travs de manguera. A principio se usaban bombas helicoidales; hoy en da predominan las bombas de pistn. En la boquilla del extremo de la manguera se agrega aire al concreto a razn de 7 a 15 metros cbicos por minuto, y a una presin de 7 bars segn el tipo de aplicacin (manual o robot). El aire tiene la funcin de aumentar la velocidad de concreto a fin de lograr una buena compactacin y adherencia a la superficie. Un error comn que se comete con el mtodo de va hmeda es utilizar cantidades insuficientes de aire. Generalmente se agregan entre 4 y 8 m3/minuto de aire, la cual disminuye la resistencia a la comprensin y la adherencia y rebote son deficientes. Para la proyeccin robotizada se requiere hasta 15 m3/ minuto de aire.

Mtodo por proyeccin en va hmeda

Ventaj