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Concreto Proyectado para túneles y minas

Más rápido, económico y seguro

Tunelería y Minería

Introducción En las últimas décadas el Concreto Proyectado ha ganado importancia por razones de flexibilidad, velocidad y economía especialmente en la estabilización de túneles. Las principales razones: los avances tecnológicos y los procesos de Concreto Proyectado. Nuevos desarrollos en aditivos para concreto, adiciones, cementos y métodos de colocación están conduciendo a nuevas e innovadoras aplicaciones, permitiendo que el shotcrete sea producido por Vía Húmeda, alcanzando así los objetivos máximos de requerimientos de resistencias y durabilidad. Estas ventajas deberían ser utilizadas al máximo en todo el mundo, ya que a menudo el shotcrete es usado sólo como soporte temporal que debe cumplir con bajos requerimientos de calidad. Sin embargo, recientemente, todas las posibilidades del conocimiento del Concreto Proyectado Vía Húmeda, han sido implementadas en una amplia variedad de proyectos y aplicaciones. Clientes y diseñadores de proyectos pueden confiar en la experiencia obtenida y pueden avanzar seguros con ideas y soluciones creativas e innovadoras.

Avances tecnológicos para Concreto Proyectado Sika y la tunelería: juntos desde 1910. Desde hace casi un siglo Sika ha desarrollado tecnología para proyectos de tunelería, alcanzando una gran reputación en este tipo de proyectos. Es más: la primera patente de un equipo de proyección de concreto fue registrada en el mismo año en que Sika fue fundada, una coincidencia simbólica porque la historia de la tunelería y la tecnología del shotcrete ha estado siempre marcada por los desarrollos Sika. El uso de los productos Sika para impermeabilizar todas las estructuras del primer túnel Alpino del Gotthard es un ejemplo de esta historia exitosa. 1940 Spribag BS-12 / MS- Primeros equipos para Concreto Proyectado Vía Seca (aire comprimido). Capacidad a proyectar hasta 3 m^3 /hr. 1980 Sika®Aliva®^ - 280 / 285 Equipos a rotor para Concreto Proyectado. Vía Seca y Húmeda. 2000 Sika®^ - PM Sistemas altamente mecanizados para Concreto Proyectado Vía Seca y Vía Húmeda. 1933 Nació la marca Sigunit® Presentación en polvo. Adicionado manualmente. Dosis 3 - 7% 1960 Aluminatos alcalinos Primer acelerante líquido para Concreto Proyectado, Sigunit®^ - L Líquido. Dosis 3 - 6 %. 1980 Libre de álcalis Sigunit®^ - 49 AF Polvo El primer acelerante de fraguado libre de álcalis. Dosis 4 - 7 %. 2000 Libre de álcalis Sigunit®^ - 49 AF Líquido Acelerante de fraguado. Dosis 4 - 7 %. 1940 Neftaleno Sulfonado Melamina Sulfonada Sikament® Todavía es un superplastificante confiable en túneles. Tiempo de trabajabilidad hasta 2 horas. 1980 Copolímeros de Vinilo SikaTard® Superplastificante para shotcrete. Utilizado por décadas. Tiempo de trabajabilidad hasta 4 horas. 2000 Policarboxilatos Modificados Sika®ViscoCrete® la última innovación para Concreto Proyectado. Tiempo de trabajabilidad hasta 6 horas. Superplastificantes Acelerantes Equipos Partícula de cemento Partícula de cemento^ de cementoPartícula

La cantidad de material de rebote es un factor de costo crucial. Adicional a la carga, el transporte y la disposición del material de rebote, los costos de rebote también incluyen el Concreto Proyectado extra que se debe producir y aplicar. Parámetros que influyen en la cantidad de rebote: Espesor de la capa. Curva de gradación. Condición de substrato. Trayectoria del Concreto Proyectado. Volumen y presión del aire. Propiedades de adherencia. Resistencia inicial. Tipo de fibra. Contenido de fibra. Proceso de proyección (Vía Seca o Húmeda). 4 Nuestro compromiso con la seguridad, la salud y la protección del medio ambiente 14 8 3 VALOR pH Ácido convencional^ Acelerante pH>13 Rango de seguridadpara humanos y sistema vascularpH 3- Sigunlt AF Líquido Básico Presión de bombeo Sin SikaPump: presión variable Bar 160 120 80 40 0 Con SikaPump: presión estable Bar 160 120 80 40 0

Requerimientos del Concreto Proyectado: Calidad y Desempeño Clientes, diseñadores, constructores y autoridades de salud y seguridad, especifican estándares para trabajar con el Concreto Proyectado. Para el diseñador del proyecto, el factor más importante es cumplir con dichos estándares mientras que el contratista hace énfasis en un método de producción e instalación que garantice la calidad requerida al mínimo costo. Por otro lado, las autoridades de salud y de seguridad demandan la máxima higiene y seguridad en obra durante las operaciones de colocación del Concreto Proyectado (máxima resistencia inicial del Concreto Proyectado aplicado para la estabilización sobre cabeza, baja contaminación de polvo y mínimo riesgo de sustancias tóxicas o alcalinas). Resistencia Inicial (1) Este es un prerrequisito para el Concreto Proyectado sobre cabeza, particularmente para altos rendimientos, cuando se aplican capas gruesas o cuando se lanza en lugares con filtraciones de agua. La curva de desarrollo de resistencia en los primeros minutos tiene una fuerte influencia en la generación de polvo y en rebote. El desarrollo de la resistencia inicial se evalúa entre los 6 y los 60 minutos, luego las medidas se hacen cada hora. Resistencia Final (2) A menor cantidad de agua en la mezcla, menor porosidad de la pasta del concreto endurecido. Esto tiene un efecto ventajoso en la mayoría de las propiedades del concreto, especialmente para la resistencia a la compresión. La cantidad de agua necesaria para la hidratación del cemento equivale a una relación A/C cercana a 0.25. El agua en exceso se evapora después de la aplicación y deja poros en la pasta del concreto endurecido. Relación A/C para el Concreto Proyectado: Para bajas exigencias: < 0. Para medianas exigencias: < 0. Para altas exigencias: < 0.

Diseño de mezclas para Concreto Proyectado El diseño de las mezclas para Concreto Proyectado siempre debe adaptarse a las especificaciones del agregado y del cemento disponible para poder obtener la resistencia inicial y la trabajabilidad requeridas. Los ensayos preliminares en el laboratorio hacen más fáciles las operaciones en obra. El tipo de cemento tiene una fuerte influencia en el desarrollo tanto de la resistencia inicial como de la final, así como en las propiedades del concreto endurecido. Sika ha desarrollado SikaFume®^ para una baja permeabilidad (durabilidad) y para reducir el rebote. SikaTard®^ o ViscoCrete® (Plastificantes o Superplastificantes) se utilizan para mejorar el manejo con bajos contenidos de agua. Las fibras de acero incrementan la capacidad de carga y las propiedades de ductilidad del Concreto Proyectado. Las fibras de polipropileno son utilizadas para mejorar las propiedades de contracción inicial y obtener una resistencia más alta al fuego del Concreto Proyectado. El contenido de aire en el Concreto Proyectado fresco se incrementa para mejorar la manejabilidad. El tamaño máximo del agregado depende del espesor de capa y del acabado de la superficie requerida del Concreto Proyectado. Aproximadamente el 95% de la superficie del agregado corresponde a la fracción de la arena de 0 - 4 mm. Las variaciones en la arena tienen un fuerte efecto en las propiedades del concreto endurecido. La fracción de arena debe ser analizada con extremo cuidado durante el proceso de control de calidad. En Sika distinguimos entre agregado redondo y chancado. La mejor forma de la partícula es cúbica/esférica: esto es muy importante para la trabajabilidad. Además, el agregado debe ser duro, limpio y no debe estar desgastado por la intemperie.

Ejemplos de diseño de mezclas para Concreto Proyectado Concreto Proyectado Vía Seca 0 - 8 mm Cemento Sika Fume® Retardante SikaTard® 55% 0 - 4 mm con 4% de humedad 45% 4 - 8 mm con 2% de humedad 1 mm^3 de mezcla seca Debe ser chequeado en un ensayo de campo Contenido de cemento Para 1000 litros de mezcla seca, 280 kg de cemento es adicionado a 800 litros de agregado. Para 1250 litros de mezcla seca, 350 kg de cemento es adicionado a 1000 litros de agregado. Resultado de 1 m^3 de mezcla seca proyectada: Acelerado con Sigunit®AF Polvo (rebote 16 - 20 %) Acelerado con Sigunit®AF Líquido (rebote 20 - 25 %) Contenido de cemento en el Concreto Proyectado aprox. 280 kg 20 kg 0.3% aprox. 680 kg aprox. 560 kg aprox. 1540 kg 0.58 - 0.61 m^3 0.55 - 0.58 m^3 450 - 460 kg/m^3 Concreto Proyectado Vía Húmeda 0 - 8 mm Cemento SikaFume® Superplastificante SikaTard®^ / Sika®ViscoCrete® Retardante SikaTard® Agregado: 0 - 4 mm con 4% de humedad (60%) 4 - 8 mm con 2% de humedad (40%) Agua adicionada (A/C = 0.47) Volumen de aire (4.5 %) Fibras de acero 135 l 9 l 358 l 293 l 155 l 45 l 5 l 425 kg 20 kg 1.2% 0.3% 967 kg 791 kg 155 kg 40 kg Concreto Proyectado Densidad por m^3 1000l 2398 kg 1 m^3 de Concreto Proyectado aplicado proporciona: Acelerado con Sigunit®AF Líquido (rebote 6 - 10%) Contenido de cemento en el Concreto Proyectado Contenido de fibras de acero en el Concreto Proyectado 0.90 - 0.94 m^3 450 - 470 kg/m^3 30 - 36 kg/m^3 Es importante un contenido suficiente de finos 0.125 mm para una buena bombeabilidad. Contenido de finos recomendado (agregado total + cemento + agregados finos adicionales): Agregado Redondeado Chancado 0 - 16 mm 450 kg/m 475 kg/m 0 - 8 mm 500 kg/m 525 kg/m

Concreto Proyectado Vía Húmeda Flujo denso: Sika®Aliva®-278 / Sigunit®AF o L- Líquido El Concreto Proyectado (Vía Húmeda) es cargado en la tolva de la bomba a pistón. El suministro a la boquilla es con flujo denso. Justo antes de la boquilla el flujo denso se interrumpe por una corriente de aire a alta presión transformándolo en flujo diluido. El acelerante Sigunit®^ es adicionado al Concreto Proyectado con el aire. Ventajas: Bajo costo de mantenimiento. El equipo también se puede utilizar para bombear. Se puede colocar Concreto Proyectado con fibras de acero. Alto rendimiento hasta 30m^3 /h. Bajo consumo de aire comprimido. Desventajas: Inicio y proceso de limpieza demorosos. Flujo diluido: Sika®Aliva®-263 / Sigunit®AF o L- El Concreto Proyectado (Vía Húmeda) es cargado en la tolva del equipo de rotor. El suministro a la boquilla es con flujo diluido. Justo antes de la boquilla el acelerante Sigunit®^ es adicionado al Concreto Proyectado con aire. Ventajas: Es de fácil manejo. El concreto no tiene que ser bombeable. El inicio o pausa no requieren de prelubricación o limpieza. El Concreto Proyectado Vía Seca no requiere cambio de equipo. Se puede colocar Concreto Proyectado con fibras de acero. Desventajas: Problemas con agregado fino. Acelerante + Agua Acelerante de fraguado liquido Aire comprimidoMezcla húmeda Alimentaciónhidráulica (flujo denso)Alimentación neumática(flujo diluído)80 - 120 cm Corriente de transformación Bomba de pistón Aire para la corriente de transformación Aire Sigunitalcalino Sigunit libre de Alcali Aire comprimido Aire Bombade rotor Acelerante + Agua Acelerante de fraguado líquido Alimentación neumática(flujo diluído)80 - 120 cm Mezcla húmeda Sigunitalcalino Sigunit libre de Alcali Acelerante de fraguado líquido Alimentación neumática(flujo diluído) 80 - 120 cm Mezcla seca Bomba de rotor Acelerante + Agua Agua Aire comprimido Sigunitalcalino Sigunit libre de Alcali Concreto Proyectado Vía Seca Flujo diluido: Sika®Aliva®-263 / Sigunit®AF o L - 22 El Concreto Proyectado (Vía Seca) es cargado en la tolva del equipo de rotor. El suministro a la boquilla es con flujo diluido. Justo antes de la boquilla (la distancia depende de si el acelerantes libre de álcali o alcalino) el acelerante Sigunit® es adicionado al Concreto Proyectado con agua. Ventajas: Fácil manejo para volúmenes bajos. No necesita concreto bombeable. Máxima resistencia inicial. Desventajas: Alta generación de polvo. Costos de mantenimiento de equipos. Alto rebote.

Aditivos Plastificantes para Concreto Proyectado Tiempo de trabajabilidad de la mezcla de Concreto Proyectado Vía Húmeda. Concreto Proyectado Vía Húmeda con trabajabilidad de 3 horas con SikaTard. Largo tiempo de trabajabilidad de la mezcla de Concreto Proyectado Vía Húmeda con 0.5% SikaTard y 1% Sika ViscoCrete. 2 h 4 h 6 h 8 h 60 cm 50 cm 40 cm 30 cm 20 cm Consistencia Flujo Tiempo de trabajabilidad

Aditivos Acelerantes para Concreto Proyectado Tipos de acelerantes y sus principales propiedades Propiedades Tipo de acelerante Alcalino con base en aluminatos Alcalino con base en silicato Libre de Alcali Dosis Valor pH Na^2 O Equivalente Alta resistencia inicial a igual dosis Resistencia final Impermeabilidad Comportamiento con filtraciones Higiene ambiental Seguridad ocupacional y de transporte

Solubilidad del hidróxido de calcio Ca(O 2 H) Concreto Proyectado con Sigunit AF (libre de Alcali). Concreto Proyectado sin acelerante de fraguado. Concreto Proyectado con aditivo acelerante de fraguado convencional alcalino. Acelerante para Shotcrete Contenido de hidróxido de calcio en mmol/L x cm 2 30 25 20 15 10 5 0 2h 4h 5h 1d 3d Acelerante de fraguado libre de álcalis líquido Soporte durante la excavación de túneles. Estabilización de rocas y taludes. Concreto Proyectado de revestimiento de alta calidad. Alta resistencia inicial. Aumenta la impermeabilidad. Reduce la solubilidad. Seguridad ambiental. Para Concretos Proyectados Vía Seca o Húmeda. No cáustico. Baja reducción de la resistencia final comparada con el concreto original no acelerado. No compatible con acelerantes alcalinos. Las partes de metal en contacto con este acelerante deben ser de acero inoxidable. Sigunit®AF Líquido Acelerante de fraguado alcalino líquido Soporte durante la excavación de túneles. Estabilización de rocas y taludes. Muy altas resistencias iniciales. Bajo rebote. Puede ser proyectado sobre sustratos húmedos. Para Concreto Proyectado Vía Seca o Húmeda. Corrosivo. Reducción de la resistencia final comparado con el concreto original no acelerado. Sigunit® Líquido Acelerante de fraguado libre de álcalis en polvo Sigunit®AF Polvo Acelerante de fraguado alcalino en polvo Sigunit® Polvo Tipo Productos Uso / efecto Observaciones

Morteros Proyectados Vía Seca y Húmeda SikaShot®^ Soporte durante la excavación de túneles. Estabilización de rocas y taludes. Concreto Proyectado de revestimiento de alta calidad. Alta resistencia inicial. Aumenta la impermeabilidad. Reduce la solubilidad. Seguridad ambiental. Shotcrete de estabilización y sello de filtraciones. SikaCrete®^ - Gunita®^ Alta durabilidad. Alta resistencia a las heladas y al congelamiento/ descongelamiento. Resistente a sulfatos. Buena adherencia al sustrato. Proceso de proyección Vía Seca. Shotcrete de Sello de filtraciones modificado con un humo de sílice. SikaCem®^ - Gunita®^ Puede ser aplicado en capas delgadas. Alta resistencia a las heladas y al congelamiento / descongelamiento. Resistente a sulfatos. Buena adherencia al sustrato. Proceso de proyección Vía Seca. Shotcrete de sello de filtraciones modificada con polímeros. Sika®MonoTop®^ Reparación de estructuras de concreto. Alta resistencia a las heladas y al congelamiento / descongelamiento. Buena adherencia al sustrato. Es proyectado Vía Húmeda. Mortero listo de 1 componente. Mortero de reparación con humo de sílice y modificado con polímeros. Tipo Productos Uso / efecto

Las fibras de acero vienen encoladas (pegadas) o sueltas para Shotcrete vía Húmeda y Seca, garantizando un rápido y fácil mezclado logrando una mezcla homogénea. Las fibras de acero SikaFiber son fabricadas con varillas de acero trefiladas de alta calidad asegurando una alta resistencia a la tracción y baja deformación por su bajo contenido de carbono. Extremos conformados para obtener máximo anclaje mecánico en el concreto. Características de la Fibra de Acero SikaFiber: El rendimiento de las fibras depende de la dosificación (kg/m^3 ) y de los parámetros de resistencia a la tracción, longitud, diámetro, anclaje y forma. Un factor determinante para calificar la calidad del concreto con fibras es la relación entre la longitud y el diámetro, cuanto más alta sea esta relación l/d, mejor será el rendimiento. SikaFiber ofrece 3 alternativas: SikaFiber LHO 45/35 NB Rendimiento normal. Una relación l/d de 45 es el valor mínimo requerido para obtener un concreto dúctil. SikaFiber CHO 65/35 NB Rendimiento de alta calidad. Una relación l/d de 65 permite obtener un Concreto Proyectado de alta ductilidad. SikaFiber CHO 80/60 NB Súper rendimiento para pisos o losas industriales.

Equipos para Concreto Proyectado En una faena de Concreto Proyectado el proceso de selección del equipo y la experiencia personal son relevantes en dos aspectos importantes, como son la calidad y la productividad de la faena. Sika dispone de una variedad de equipos que aportan soluciones para abordar obras de gran envergadura, como túneles, hasta para trabajos tan delicados como una reparación estructural. Sistemas para proyectar Concreto Equipos para proyectar Concreto Brazo para Concreto Proyectado Dosificadores Tipo Equipos Uso / efecto Sika®^ - PM Sika®^ - PM 702 Sika®^ - PM407P Aliva®^ - 503 Sistemas para proyectar concreto en Vía Húmeda y Vía Seca, altamente mecanizado para túneles grandes y pequeños. Alta flexibilidad por su diseño modular. Ideal para taludes altos. Sistema autónomo para proyectar concreto. Equipos para proyectar concreto Vía Seca y Húmeda Rendimiento bajo a medio. Móvil y multipropósito. Para proyectar morteros y concretos. Brazo telescópico para Concreto Proyectado Amplio rango de operación. Máxima movilidad. Dosificadores de aditivo Alta eficiencia. Control de dosis sincronizada con el equipo de proyección. Aliva®^ - 403. Aliva®^ - 403. Aliva®^ - 246 Aliva®^ - 252 Aliva®^ - 263 Aliva®^ - 285 Aliva®^ - 302