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DEFINICIÓN E HISTORIA 1.1 CONCRETO LANZADO

El ACI define concreto lanzado como un mortero o concreto transportado a través de una manguera y proyectado neumáticamente a alta velocidad sobre una superficie. Dicha superficie puede ser concreto, piedra, terreno natural, mampostería, acero, madera, poliestireno, etc. Se considera que si la mezcla a lanzar cuenta sólo con agregados finos se llama mortero lanzado y si los agregados son gruesos se denomina concreto lanzado. Por otra parte el concreto con agregado fino es conocido como "gunite" y cuando incluye agregado grueso se designa como "shotcrete". Aunque también se conoce como "gunite" al concreto lanzado por la vía seca y como "shotcrete" al concreto lanzado por la vía húmeda.

1.2 HISTORIA DEL CONCRETO LANZADO

1.2.1 EL SHOTCRETE EN EL MUNDO

1920: Patente en Alemania 1930: La American Railway Engineering Association introduce el nombre genérico de "Shotcrete" 1940: Uso inicial de agregado grueso en concreto lanzado 1945: El ACI adopta el término "Shotcrete" 1950: Nace el Comité ACI 506 Desarrollo de la pistola tipo rotatoria en Michigan 1955: Introducción del método de vía húmeda 1970: Primer uso práctico de concreto lanzado con fibra de acero por el US Army Corps of Engineers

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1975: Primer uso de concreto lanzado con microsílica en Noruega 1980: Primer uso de microsílica en Norteamérica (Vancouver, BC) Introducción de materiales pre-ensacados 1985: Primer uso de aire incluido en concreto lanzado vía seca 1998: Formación de la American Shotcrete Association

1.2.2 EL SHOTCRETE EN EL PERÚ

El concreto es el material de construcción más usado y difundido en nuestro país y en el mundo, en términos relacionados a la concentración de población, idiosincrasia de desarrollo y obras de infraestructura privada y estatal. En el caso de las actividades mineras, que constituyen un rubro fundamental en la economía peruana, el uso del concreto o de mezclas cementicias, se ha constituido en un quehacer rutinario y cada vez más importante. En efecto, si evaluamos cómo se distribuye el consumo de cemento en el país, diríamos que las minas peruanas consumen casi tanto cemento como la industria del premezclado o los contratistas formales en la industria de la construcción, con necesidades en el campo de la tecnología del concreto cada vez más exigentes y especializadas en la medida que las labores de explotación minera se han expandido, innovado y sofisticado. En este sentido el concreto lanzado, también llamado shotcrete, en que por medios neumáticos se proyecta a alta velocidad un concreto o

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un mortero sobre una superficie, representa uno de los principales rubros en las actividades mineras subterráneas.

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CLASIFICACIONES DEL CONCRETO LANZADO SEGÚN SU APLICACIÓN

2.1 CONCRETO LANZADO O SHOTCRETE VÍA SECA

El concreto lanzado o shotcrete por el denominado sistema de vía seca, data de fines de los años cincuenta en nuestro país, teniendo sus antecedentes en los túneles de los primeros proyectos hidroeléctricos que se ejecutaron, expandiéndose luego con gran profusión a las actividades mineras como elemento de sostenimiento en los socavones. La tecnología de este tipo de concreto ha tenido un desarrollo lento a nivel mundial en comparación a otros avances en los concretos convencionales, principalmente por tener connotaciones difíciles de superar ya que el diseño de las mezclas es eminentemente artesanal y por ser muy variable en su calidad depende de la voluntad del operador en la aplicación del agua, en consecuencia no mantiene una constante relación Agua/Cemento. El rebote irregular ocasiona una estructura de mezcla de gradación discontinua y finalmente la compatibilidad entre los diversos tipos y marcas de cementos y los acelerantes ultrarrápidos han sido un problema de difícil solución. La manera como se realiza el shotcrete vía seca en nuestro medio y a nivel mundial en la actualidad no difiere, sustancialmente, de como se hacía hace 20 o 30 años pues el concepto básico no ha cambiado; sin embargo, si han cambiado las exigencias de los procesos con shotcrete en las minas en términos de rapidez, niveles de resistencia estructural, mayores rendimientos para mantener la rentabilidad de la operación, protección ecológica del medio ambiente y seguridad para el personal.

2.2 CONCRETO LANZADO O SHOTCRETE VÍA HÚMEDA

Una alternativa viable desde hace dos décadas ha sido el sistema de shotcrete vía húmeda, cuya concepción es muy parecida a la del concreto bombeado convencional, con mayores presiones de operación y el uso de un acelerante ultra rápido en la fase final, pero con las ventajas y beneficios de una mezcla standard. La mayor traba a su uso generalizado fue que los equipos eran muy grandes y costosos, y se dependía del tiempo de vida útil de la mezcla

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fresca (normalmente 90 minutos) como límite de empleo práctico. Esto ocasionó que su empleo fuera desechado en las actividades mineras pues las usualmente secciones pequeñas y los tiempos que insumen las labores en los túneles hacían preferir el método tradicional de la mezcla seca. Desde hace una década el shotcrete vía húmeda ha tenido tres innovaciones fundamentales que han dado un giro de 180 grados a los conceptos que dificultaban su difusión: 1. El diseño y desarrollo de equipos de aplicación cada vez más

pequeños, eficientes e incluso automatizados, que eliminan los reparos en cuanto a costo y tamaño, aportando el elemento de seguridad para el operador (robot) y la posibilidad de incluir en las mezclas microsílice y/o fibras de acero con sus bondades inherentes.

2. La aparición de los aditivos de inhibición de hidratación (Sistema

DELVO-MBT), que junto a los superplastificantes de tercera generación permiten regular el fraguado inicial, extendiéndolo por la cantidad de horas necesarias para completar todas las operaciones, manteniendo la mezcla fresca y con la facilidad requerida para su aplicación por el equipo de lanzado en el momento que se desee.

3. El lanzamiento de los acelerantes ultrarrápidas no alcalinos para

shotcrete vía húmeda, (Sistema MEYCO-TCC-MBT) son amigables con el medio ambiente, no son agresivos para los operadores y permiten reducir el rebote a niveles inferiores al 5% sin sacrificar resistencia final.

La tendencia actual, a nivel mundial, se orienta al cambio hacia la vía húmeda, pues con la tecnología moderna, las ventajas que se logran, en rendimientos de colocación (hasta 20 m3/hora), resistencias superiores y uniformes con la posibilidad de reducir espesores de revestimiento, disminución del desperdicio en por lo menos 2/3, y la protección del personal y el medio ambiente, hacen que el balance costo-beneficio sea notablemente favorable en comparación con el método tradicional. El caso más saltante del empleo de shotcrete vía húmeda en nuestro país en actividades mineras es el de la mina Cobriza, en que Unión de Concreteras S.A. (UNICON) ha producido y colocado desde Mayo del 2,000 a la fecha 4,900 m3 de shotcrete vía húmeda empleando tecnología de última generación de Master Builders Technologies con excelentes resultados técnicos y económicos.

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Finalmente, resumimos en un cuadro comparativo las características de ambos sistemas.

Método Vía Seca Método Vía Húmeda

1. Control instantáneo sobre el agua de mezclado y consistencia de la mezcla en la boquilla para cumplir con las condiciones variables del lugar

1. El agua de mezclado es controlada en el equipo de entrega y puede ser medida precisamente

2. Más apropiado para mezclas que contengan agregados livianos, materiales refractarios y concreto que requiere resistencia temprana

2. Mejor aseguramiento de que el agua de mezclado es completamente mezclada con el resto de los ingredientes

3. Puede ser transportado a largas distancias

3. Menos polvo y pérdida de cemento

4. Mejor control del inicio y parado de la colocación con menor desperdicio y mayor flexibilidad

4. Normalmente tiene menor rebote que significa menor desperdicio de material

5. Pueden lograrse resistencias mayores

5. Puede lograrse una producción mayor

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MÁQUINAS Y EQUIPOS PARA CONCRETO LANZADO

Los equipos de concreto lanzado disponen hoy en día de los procedimientos más avanzados y estudiados, y se complementan con modelos autónomos que disponen de todos los servicios complementarios para el hormigón proyectado como aire, energía eléctrica, bombas de agua, dosificadores, cintas transportadoras, carro móvil y brazos robot hidráulicos, lo cual permite una movilidad fácil para el desarrollo de cualquier trabajo. El tipo de máquina empleado en la práctica dependerá del tipo de hormigón que se requiera, pero casi todas las máquinas permiten que se adapte en alguna medida su producción. Las propiedades del hormigón pueden modificarse cambiando la salida acoplada al rotor, el tamaño de la manguera, o el diámetro de la boquilla o pistola. En general se recomendará, si es posible, la proyección automatizada por medio de brazos robots hidráulicos. Con su utilización se mejorará la calidad del concreto, se disminuirán los porcentajes de rebote, se mejorarán en gran medida las condiciones de trabajo y la seguridad del mismo, además de obtenerse dispersiones menores en los resultados de resistencias de dicho concreto.

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Aplicación del concreto lanzado con brazo robotizado En el concreto lanzado por vía húmeda, es obligada la utilización de dichos brazos hidráulicos, debido a los rendimientos que se obtienen y a los empujes soportados por los sistemas de transporte que imposibilitan su proyección manual. En cualquier caso, independientemente del sistema de proyección escogido (vía seca, vía húmeda, vía semihúmeda), la máquina de proyección deberá asegurar un transporte continuo del hormigón con el fin de conseguir una colocación uniforme del mismo, descartándose así las máquinas estucadoras con velocidades de proyección escasas. Las máquinas de concreto lanzado por vía seca semihúmeda de flujo diluido, disponen de un tambor o rotor perforado con una serie de cilindros, a través de los cuales baja la mezcla procedente de la tolva de alimentación de la máquina. En la parte inferior del rotor, la mezcla entra en la tubería de transporte, en la cual se le añade el aire comprimido que empuja al concreto en seco hasta la boquilla de salida, adicionándose el agua en la misma boquilla (vía seca), o a 4-5 m de la misma (Vía semihúmeda). Las máquinas de concreto lanzado por vía húmeda flujo diluido, son similares a las de vía seca, con un diámetro de los cilindros algo superior para permitir la bajada del hormigón ya húmedo (cono 10-12 cm), por lo cual ya no se le adiciona el agua en la boquilla de salida.

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Las máquinas de concreto lanzado hormigón proyectado por vía húmeda flujo denso son adaptaciones de las bombas de hormigón tradicionales. Estas máquinas se limitan a un bombeo de la mezcla húmeda (cono 10-12 cm), empujada por émbolos hasta la boquilla de salida, en la cual se le adiciona el aire a presión y el aditivo acelerante. 3.1 MODELOS DE LANZADORAS DE CONCRETO.

3.1.1 LANZADORAS MODELOS SOVA & 209:

Ideal para concreto lanzado vía seca de taludes, muros de contención, túneles, albercas, cisternas, canales, reparación estructural. Materiales refractarios, recubrimientos, etc. Capacidad hasta 6.9m3/h. Motor de aire de 5hp o eléctrico de 3hp. Salida de ¾ “ hasta 1 ½”; TMA desde 1/8” hasta 3/8”. Distancia de transporte horizontal de 305m y vertical 91m.

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3.1.2 LANZADORAS MODELOS LOVA &215.

Ideal para concreto lanzado vía seca de taludes, muros de contención, túneles, albercas, cisternas, canales, reparación estructural. Materiales refractarios, recubrimientos, etc. Capacidad hasta 11.5m3/h. Motor de aire de 9hp o eléctrico de 5hp. Salida de1“ hasta 2 ½”; TMA desde 1/4” hasta 3/4”.

3.1.3 PENATRON 3003

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Ideal para bombeo de concreto, inyección a presión de lechada y concreto lanzado vía húmeda en albercas, losas, cimentaciones, minería, materiales refractarios, etc. Cuatro modelos: C50HP, C50HPS, C70 Y C70S. Sistema hidráulico "circuito cerrado". Capacidad de 38 a 54 m3/h y presión de 1,125 a 1,867psi. Motor diesel Deutz de 106 y 152HP. Salida de 5"; TMA de 1”

3.1.4 PENATRON 4030

Material autonivelante de alta resistencia y baja viscosidad ideal para sellado de grietas, reconstrucción de juntas y reparación de pisos de concreto en bodegas, frigoríficos, congeladores, maquiladoras, etc. Fraguado rápido, listo al tráfico en 10 a 15 minutos. Puede mezclarse con arena sílica para un fácil y económico bacheo de pisos de concreto.

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VENTAJAS DEL CONCRETO LANZADO

A diferencia del concreto convencional, el cual es colocado y luego compactado (vibrado) en una segunda operación, el concreto lanzado es colocado y compactado al mismo tiempo, debido a la fuerza con que es proyectado desde la boquilla.

Evita la colocación de cimbras y tiras de corte

Diseño de formas libres

Ideal para estructuras de pared delgada

Baja permeabilidad

Alta resistencia, adhesividad y durabilidad

Disminución de grietas por temperatura

Puede dársele cualquier acabado y coloración

Acceso a sitios difíciles (pueden alcanzarse hasta 300m horizontales y 100 m. verticales)

El concreto lanzado es un concreto estructural que difiere del concreto convencional en la manera que es aplicado y muchas veces con mejores resultados

Una de las mejores ventajas del concreto soplado es que no se tiene que mezclar el material en donde lo aplicará. Esta parte del trabajo se puede lograr trayendo el material en camiones con el concreto premezclado. Sin embargo, si se decide por esta opción va a tener un período limitado de tiempo en el cual tiene que aplicar el cemento soplado. La cantidad de personal que pueda usar para ese proyecto será también una limitante en el tiempo para formar y detallar el diseño de imitación de rocas. 5.1 VENTAJAS AL USAR UN ACELERADOR LIBRE DE ÁLCALIS:

Gracias a la mayor resistencia y densidad de la matriz de cemento, se obtiene un rápido desarrollo de la resistencia durante las primeras horas, unido a óptimas propiedades adhesivas.

Gracias a la mayor resistencia y reducido rebote, se obtiene un óptimo resultado desde el punto de vista económico.

Puede ser usado tanto para vía seca como para vía húmeda.

Mayor resistencia final.

No agrega álcalis adicionales a las aguas subterráneas.

Producto no riesgoso para la salud en su uso, almacenamiento y transporte.

No irritante para los ojos.

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No dañino en contacto con la piel o cuando es inhalado. 5.2 BOMBEO DEL CONCRETO LANZADO

Dependiendo del tamaño del proyecto, se puede tener diferentes necesidades al respecto del equipo de bombeo. Las bombas vienen en tamaños portátiles, en tamaños tales que hay que estirarlos con vehículo, al igual que máquinas de tamaño impresionante que son parte de un camión. Si se necesita bombear concreto soplado a través de distancias grandes, se necesitará bombas hidráulicas de pistón (hydraulic swing tube piston pumps). "Con estas bombas se puede ingeniár un metodo para bombear concreto premezclado a distancias extremas debido a la presión que logran los pistones (hasta 2,200 psi)," explica Tripp Farrell, gerente de ventas de Blastcrete Equipment Co. El volumen que estas bombas pueden manejar va de 3 a 50 yardas cúbicas, añade el. Una característica importante de este tipo de bombas es que ellas pueden revertir el flujo, dice el, "lo cual es extremadamente importante cuando se bombean mezclas que requieren de aplicarse en forma intermitente".

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APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO El método para colocar el SHOTCRETE o concreto reforzado con fibras proyectado es aplicar suficiente velocidad para lograr la apropiada compactación en el sitio. Algunos de los usos del Shotcrete son:

Estabilización de taludes y muros de contención

Albercas, cisternas, lagos artificiales y canales

Silos, domos y paraboloides

Rehabilitación y refuerzo estructural

Recubrimientos sobre panel de poliestireno

Concreto refractario para chimeneas, hornos y torres

Aplicaciones Mineras

Soporte de terreno

Sostenimiento de excavaciones

Construcción de pantallas, chimeneas de ventilación, muros, etc.

Obras Civiles

Caminos, ferrocarriles, canales, alcantarillado, túneles, etc.

Cámaras subterráneas

Proyectos Hidroeléctricos (Casa de fuerza, cámaras de lodos, chimeneas de compensación, etc.

Apuntalamiento

Muros anclados al terreno

Portales de túneles

Calzadura de edificios

Ampliación de estribos de puentes

Shotcrete con fibras

Estabilización de taludes

Reparaciones

Actualización Sísmica

Esculturas y Piscinas