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SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE-TUNELES Y MOVIMIENTO DE MATERIALESINGENIERIADEMINAS

INDICE

Introduccin.pg. 1Ciclo de trabajo en la excavacinpg. 2Sistemas de sostenimiento.pg. 3Historia del shotcrete.pg. 4Qu es el shotcrete?-definicinpg. 6Caractersticas y razones para usar shotcretepg. 8Materiales..pg.9Mtodos de lanzado-clasificacin..pg. 15Va seca....pg. 15Va hmeda...pg. 17Shotcrete reforzado con fibra..pg. 21Control del porcentaje de rebote..pg. 25Control de espesor..pg. 27Causas de un shotcrete de baja calidad...pg. 28Conclusiones...pg. 30Recomendacionespg. 31

INTRODUCCIN

El objetivo principal de un elemento de sostenimiento es movilizar y conservar el esfuerzo o resistencia inherente a la masa rocosa para que se autosoporte. El sostenimiento de roca generalmente combina los efectos de refuerzo con elementos tales como pernos de roca y soportes con la aplicacin de hormign proyectado, malla metlica y cimbras de acero, los cuales soportan cargas de bloques rocosos aislados por discontinuidades estructurales o zonas de roca suelta.

Por qu sostenemos?El sostenimiento en minera subterrnea es muy importante, ya que por la naturaleza del trabajo toda labor que se hace en el interior de la mina se realiza en epacios vacos, inestabilizados producto de la rotura de la roca o mineral extrado; para lograr que se mantenga nuevamente estable la zona y en condiciones de trabajarla, la zona debe de redistribuir sus fuerzas, para ello es necesario apoyar inmediatamente con el refuerzoo el sostenimiento adecuado, considerando el tipo de rocas, fallas con relleno, fallas abiertas, etc.

CICLO DE TRABAJO PARA LA CONSTRUCCION DE UN TUNEL

SISTEMAS DE SOSTENIMIENTO

Usualmente se denomina soporte de rocas a los procedimientos y materiales utilizados para mejorar la estabilidad y mantener la capacidad de resistir las cargas que producen las rocas cerca al permetro de la excavacin subterrnea. Se puede clasificar a los diversos sistemas en dos grandes grupos: LOS DE APOYO ACTIVO; que viene a ser el REFUERZO de la roca donde los elementos colocados pasan a ser parte integral del Macizo Rocoso. LOS DE APOYO PASIVO; donde los elementos colocados vienen a ser el SOSTENIMIENTO del Macizo Rocoso, son externos al Macizo y deben soportar cualquier movimiento interno de la roca que est en contacto con el permetro excavado.

HISTORIA DEL SHOTCRETE

PRIMERA MQUINA DE IMPULSIN 1907

1907 Carl Ethan Akeley. Museo de Ciencia Natural de Chicago.

1911 Cement Gun

1918 Se incorpora y propaga el procedimiento en Europa.

1930 Surge trmino Shotcrete American Railway Engineering Association.

1935 Se hacen las primeras pruebas de shotcrete a flexin

1945 George Senn. Spribag Compaa (antecesora de ALIVA) desarrolla equipo de tornillo

1957 Desarrollo de mquina de rotor. Se implanta va hmeda.

1945 va hmeda, despus de la segunda guerra mundial

1954 Definicin oficial por el Instituto Americano del Concreto (A.C.I.)

QU ES EL SHOTCRETE? DEFINICION

. GunitaEs un mortero proyectado compuesto de arena-cemento y puede contener ridos en la arena gruesa que llegan hasta 4mm. El contenido de cemento flucta entre 400 a 450Kg. /m3 de mezcla.La gunita se emplea principalmente como una impregnacin preliminar cuando se est consolidando reas con filtraciones de agua, en cuyo caso la arena deber ser de un tamao, mximo de 2mm y, obviamente, tendr una mayor cantidad de cemento del orden de 450Kg/m3. Otro uso importante de la gunita se refiere al tratamiento de zonas especiales (rocas anhidriditas, yeso, esquistos, etc.), donde sirve como filtro en el intercambio de molculas, durante el proceso de fragua del contacto rociado.La ntima unin entre la gunita y la masa rocosa asegura una mejor calidad en el acabado superficial y se encarga de que la masa rocosa participe de manera activa en el mecanismo de sostenimiento.

. Shotcrete (concreto proyectado)Es el concreto obtenido con la ayuda de una mezcla preconfeccionada, el cual es lanzado con una bomba proyectora empleando un flujo de aire comprimido, hasta la tobera, desde la cual el operador dirige el chorro contra la superficie de aplicacin sobre la cual se adhiere el material de proyeccin, compactndose al mismo tiempo por la fuerza de impacto. En el momento de su impacto sobre la superficie de aplicacin una parte de material rebota; esta prdida de material es otra de las caractersticas del concreto proyectado. La proyeccin del material se puede efectuar por va hmeda y seca. Los dos procedimientos se distinguen por la mezcla previamente confeccionada y por el empleo del equipo mecnico.

. Cmo funciona?

Cuando el concreto es lanzado desde una maquina sobre una superficie rugosa, primero se rellenan las aberturas como fracturas, fisuras cubriendo los fragmentos sueltos o parcialmente soportado previniendo el deterioro del macizo.

La adhesin depende del tamao y de la seleccin mecnica de partculas en el concreto

Primero se forma una delgada capa con el cemento y las partculas de arena menores a 0.2 mm de tamao, este material fino penetra en los poros y fracturas y provee la cimentacin para que se adhiera y compacte el resto. Durante la primera etapa el material grueso rebota y cae al piso.

La adhesin es mejor en una superficie fresca o recientemente rota, bien lavada que en superficies lisas como metal o plstico. Tambin se obtiene pobre adhesin en superficies erosionadas, arcillosas.Para asegurar una rpida colocacin, se adicionan agentes acelerantes a la mezcla.

CARACTERSTICAS Y RAZONES PARA USAR SHOTCRETE

Las principales caractersticas que indican al concreto lanzado como un elemento efectivo de sostenimiento son:

El concreto lanzado previene la cada de pequeos trozos de roca de la periferia de la excavacin, evitando el futuro deterioro de la roca.

Mantiene el entrabe de las posibles cuas o bloques sellando las discontinuidades o grietas producidas por la voladura.

En terrenos oxidados sella la roca y previene la erosin por exposicin de la roca a la humedad del aire y las aguas subterrneas.

Para controlar el agua y la formacin de hielo al desviar, drenar o parar los flujos de agua.

REBOTE

El rebote est formado por los componentes que no se adhieren a la superficie en tratamiento, existen muchos fundamentos tericos y prcticos para su evaluacin, pero en cualquier caso, el porcentaje de rebote depende de:

1. Relacin agua/cemento

Habilidad del operador Proporcin de la mezcla

2. Granulometra de la mezcla rido grueso=mayor rebote

3. Eficiencia de la hidratacin

Presin del agua Habilidad del operador

4. Angulo y distancia del impacto

Habilidad del operador Limitacin de accesosQU MATERIALES SE NECESITAN PARA UN SHOTCRETE DE CALIDAD?

Para la seleccionar los tipos de materiales deben cumplir las mismas normas que regulan el concreto convencional.

Teniendo en cuenta que:

Gradaciones gruesas obstruyen equipos e incrementan el rebote.

Gradaciones muy Finas no generan mucha adherencia y tambin cae.

Los materiales son los siguientes:arenacemento

agua

Fibra sintticaFibra metlicaaditivos

Cemento El cemento Portland corriente es empleado de acuerdo con las especificaciones aplicables al concreto ordinario. Otros cementos como los resistentes a los sulfatos, pueden ser utilizados siempre que las condiciones asi lo exijan. Interviene en pequea proporcin, pero es determinante en la resistencia del concreto. La relacin agregados-cemento deber ser del orden 4:1, variando el contenido de cemento entre 250 y 400 kilogramos por metro cubico.

En general se puede usar:

-Cemento Prtland Tipo I y III -Cementos puzolanicos -Cementos siderrgicos Adicionados

Resistencia a ataque qumico: Cuando prevalezcan las consideraciones de durabilidad usar:

-Cemento adicionado con microslica -Cemento Tipo II y V -Aditivos reductores de agua .-Incorporadores de aire

Agua

Debe cumplir con los requisitos de Agua para el amasado de concreto de acuerdo a la Norma NTP vigente se seguir la recomendacin ACI:

Se considera apta para la elaboracin de concreto toda agua sin color apreciable, ni olor desagradable, se preferir en general agua potable.

Reacciona con el cemento para hidratarlo. Acta como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del conjunto. Procura la estructura de vacos necesaria en la pasta, para que los productos de hidratacin, tengan espacio para desarrollarse.

Relacin agua cemento

La relacin agua-cemento est comprendida, generalmente, entre 0.4 y 0.45, considerndose muy baja, por esta razn se tiene resultados de valores de resistencia elevados.

RESISTENCIA RELACION AGUA CEMENTO

AGREGADOS

Calidad Misma calidad que los agregados de concreto normal, en especial:

Limpios Resistentes Duros Granulometra apropiada

Prestar atencin a:Densidad y absorcin Ya que son buenos ndices de su calidad.

Forma Deben preferirse agregados rodados redondeados a los de trituracin chancados, ya que se reduce el Rebote. Humedad La ptima est entre 3% a 6%; para va seca.

ES RECOMENDABLE QUE LA ARENA CUMPLA CON LA GRADACIN N02, SEGN ACI 506-GUIDE TO SHOTCRETE.

Aditivos

Los aditivos son productos qumicos que se aaden al concreto proyectado para modificar ciertas propiedades del mismo, mejorando la velocidad de fraguado, evitando el rechazo y contribuyendo a un estancamiento del agua de infiltracin.

Acelerantes:.Para obtener mayor resistencia rpidamente.Reduce el nivel de robote del agregado.Para obtener espesores mayores en una pasada.Para lanzar en superficies hmedas

Normalmente se coloca alr