USOS Y APLICACIÓN

Los shotcretes son mezclas cementicias especialmente dosificadas para emplearse en sostenimiento de taludes, interiores de túneles, construcción de canales, obras de arquitectura, ejecución de bóvedas y lozas de edificación operaciones de minería, hidroeléctrica, Recubrimiento de canales, Reconstrucción y reparación, Hormigón refractario, Protección contra incendios ,Ejecución de depósitos. El hormigón proyectado ofrece soluciones de gran variedad. Sostenimiento en excavaciones subterráneas, trabajos de consolidación e impermeabilización en túneles, sostenimiento de rocas y taludes, reparación de estructuras de hormigón, protección contra incendios, construcción de piscinas , depósitos , canales , etc.

y dependiendo de la graduación de los áridos se realiza la adecuada terminación superficial. Uno de sus beneficios es para la recuperación estructural en planos verticales que no se requiere moldaje, donde se logran altas resistencias iniciales.Proyectos que en el pasado eran poco viables hoy en día es posible utilizar esta tecnología. Mas de el 90% del shotcrete es utilizado en para soportes de rocas.

Con el transcurrir el tiempo han aparecido otros tipos de aplicación como es en taludes de cerros, permitiendo afianzar los terrenos e impedir deslizamientos tal como ocurre en construcción de estanques, embalses y piscinas. Una vez que se conoce el sistema se puede comenzar a dominar su técnica y su utilización se ha ido extendiendo al área de edificación como por ejemplo subterráneos de edificios de manara de efectuar excavaciones profundas en menos tiempo y de forma mas segura. El hecho de construir las redes del metro sin alterar el ritmo de la cuidad es un aspecto muy valorable , sino se trata de una forma de colocar el hormigón sino de un proyecto de gran envergadura, mas eficiente y sin interrumpir el transito pero para esto se debe contar con todos los conocimiento necesarios en la metodología que resulta muy distinta al llevarla al terreno.

Su aplicación tradicional es en faenas de sostenimiento de túneles, por su alto rendimiento de colocación hacia la parte indicada. y El transporte se realiza por camiones o por bombas de hormigón y la mezcla se protegerá de los efectos adversos del tiempo durante su transporte y en ningún caso se añadirá agua al hormigón al punto de empleo.En caso de transportes se debe prestar atención a factores que afectan a la prehidratación, dosificando con aditivos estabilizantes. Es importante que en el transporte de camiones, no se deje amasar porque fraguaría y por consiguiente la perdida del cono.

PROYECCION El hormigón se bombea mediante bomba de pistón hasta la boquilla de proyección donde se halla la reducción de la sección. En la boquilla se añade aire a una presión aproximadamente 5 – 7 bar y a razón de 7 – 15 m3 por minuto. Con ello se incrementa la velocidad del Hormigón y su compactación y adherencia a la superficie que se proyecta, asimismo en la boquilla se añaden aditivos acelerante o activadores de fraguado. Se debe cuidar que la posición de la boquilla de proyección se mantenga lo mas perpendicular posible a la superficie con objeto de disminuir el rebote. el máximo de rebote se obtiene proyectando a 45° y se disminuye hasta 90 donde se minimiza. La distancia se regula que no exceda de 1, 5 m. y se recomienda proyectar a distancias no inferiores a 0,5 m. por razón del rebote.Llegar a definir la mezcla ideal no es fácil y requiere un estudio previo en la elección de los materiales es una tarea clave .y se refiere principalmente a alcanzar resistencias a los pocos minutos de colocado, pudiendo llegar a las 24 horas los 200kgf/cm2. Lo que en el convencional se obtiene en una semana.La flexibilidad de este sistema le permite ser aplicado sobre superficies y planos de tipo: horizontal, vertical. Inclinados o sobre cabezas.

Maquinas y equipos para hormigón proyectadoLos equipos de hoy en día disponen de procedimientos mas avanzados y estudiados y se complementan con modelos autónomos para el hormigón proyectado como aire, energía eléctrica, bombas de agua , dosificadores, cintas transportadoras , carro móvil y brazos hidráulicos , lo cual permite un amovilidad fácil para cualquier trabajo .El tipo de maquinaria dependerá del tipo de hormigón que se requiera. las maquinas se adaptan por lo que 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 recomienda en lo posible la proyección automatizada por brazos robot hidráulico, con lo que se mejora la calidad del hormigón, se disminuyen los porcentajes de rebote. Se mejoran condiciones de trabajo y seguridad del mismo. Y se obtienen dispersiones menores en resultados de resistencias. El hormigón proyectado por vía húmeda es obligación la utilización de brazos hidráulicos, debido a los rendimientos que se obtienen y los empujes por los sistemas de transporte que imposibilitan su proyección manual, en cualquier caso del sistema de proyección escogido, la maquina de proyección deberá asegurar un transporte continuo, con el fin de conseguir una colocación uniforme, descartándose las maquinas estucadoras con velocidades de proyección escasas.

Shotcrete vía seca se caracteriza por el agua se agrega a la salida del piton en el extremo de la manguera de transporte.Shotcrete via húmeda se caracteriza por la mezcla incluida el agua se realiza antes de ser introducida a la proyecciónSe dispone de un tambor o rotor perforado con una serie de cilindros através de los cuales baja la mezcla procedente de la tolva de alimentación de la maquina . en la parte inferior del rotor la mezcla entra en la tubería a la cual se le añade el aire comprimido que empuja al hormigón en seco hasta la boquilla de salida adicionándose el agua en la misma boquilla (via seca ) o 4-5 m. de la misma (via semihumeda). El aditivo acelerante cuando es en polvo , se agrega directamente en la tolva de alimentación y cuando es liquido se agrega junto con el agua . las maquinas por via húmeda son similares a las de via seca con un diámetro 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, estas maquinas se limitan a un bombeo de la mezcla húmeda empujada por émbolos hasta la boquilla de salida en la cual se adiciona el aire a presión y el aditivo acelerante.

El sistema de via seca esta en retirada debido a los problemas de polucion en construccion , por lo que la mejor solución es la via humeda lo cualimplica incorporación de aditivos en obra.Se debe tener la precausion al emplear acelerantes verificar que no obstruya la boquilla en el piton y que no se mescle con otros materiales.

Recomendaciones para su aplicación

Se debe eliminar todo el resto del material suelto o semi adherido en el sustrato de colocación. Para ello se acostumbra a limpiar utilizando algunos sistemas como: chorro de aire a presión, chorro de aire y agua a presión , chorro a elevada presion , chorro de arena (para soportes de hormigón)Para vía seca en el pitón de la manguera ajustar la dosis de agua necesaria y la mejor distancia para minimizar el rebote.Hacer la proyeccion perpendicular al soporte

En aplicaciones sobre hormigón debe usarse un puente de adherencia , los insertos de necesarios debidamente anclados con resina y la enfierradura de refuerzo que arroje el calculo extructuralAl efectuar el curado con agua potable durante 7 dias seguidos (chorro de agua o aspersor) y la adición de acelerantes en terreno , necesarias para alcanzar resistencias tempranas , se hara en el extremo del piton y con un dosificador que asegure su repartición homogénea.

Si bien la relación agua cemento tiene una relación fundamental en la calidad del hormigón por vía seca , no existe un valor definido debido a factores como el operario que controla la boquilla y regula la cantidad de agua Si se agrega poca agua se crea un exceso de polvo, sise agrega demasiada , la gunita No se adherirá a la superficie.

Un aspecto importante a tener en cuenta en la elaboración de mezclas secas es el contenido de humedad natural de los áridos , si esta demasiado seca se produce una cantidad de polvo excesiva , si es elevada la humedad el rendimiento disminuye y se produce atranques de las maquinas y mangueras existe el riesgo de fraguado del hormigón en el interior de la cuba. El método seco tiene demasiadas desventajas, solo aplicable en casos excepcionales o volúmenes de hormigón poco importantes la via humeda se realiza con equipos especiales que bombean el hormigón preparado en planta con agua y aditivos que después es proyectadoen la boquilla .Equipos de proyeccion

Como ocurre con la tecnología de los materiales ha habido un desarrollo en el sector de los equipos por lo cual existe maquinaria adaptable a las condiciones en las que el hormigón se proyecta en obra, desde construcciones de tuneles hasta pequeños trabajos de reparación , la tendencia apunta hacia sistemas integrados y automtizados que garanticen la calidad y condiciones de trabajo.

equipos para la proyección de hormigón por vía seca y húmeda de forma estática o móvil e incluso equipos de proyección.

El shotcrete es el método de construcción a futuro debido a sus características de flexibilidad, rapidez y economía, el único limite es la imaginación del hombre.El conocimiento de la técnica, investigación y desarrollo de equipos y métodos nos llevan a una producción mas uniforme en calidad.Las maquinas modernas permiten aplicar mas de 10 m3 / h. lo que no se compara con la aplicación manual.

Al comparar los métodos seco y húmedo , puede concluirse que el primero debe ser utilizado para aplicaciones de volúmenes pequeños (reparaciones ) y en condiciones especiales(distancias largas) mientras que el de vía húmeda debe utilizarse en trabajo de soporte de rocas.

deguna 20 t, una bomba helicoidal con mezcladora integrada . tiene salida ajustable de 5 a 40 l/min.(variador mecánico) y presión máximo del mortero :40 bars.

Técnicas de proyección generalesEs preciso considerar a la hora de considerar la trabajabilidad de la mezcla que llega a la bomba (vía húmeda) todas las líneas que van desde la bomba hasta la boquilla deben estar fijas totalmente y lubricadas , al existir retrasos se inspecciona regularmente la trabajabilidad afín de determinar que este fresca y bombeable , en ningún caso añadir agua ni utilizar mezclas antiguas que se hayan hidratado por lo que se recomienda aditivos de control de hidratación .Por lo general el operario hace los ajustes necesarios en la boquilla para obtener los ajustes de presion y el volumen a proyectar, un operaiso experimentado entiende la necesidad de minimizar el riesgo de caida de bloques flojos y el concreto de secciones claves y para ello el operario rellena las sobreexcavacioens y zonas que tengan problemas como fisuras , fallas , esto se hace lo antes posible a fin de procurar seguridad en la obra.Luego se comienza con un movimiento metódico ascendente, se aplica en numerosas capas, se trata de estimular el endurecimiento del material, en vez de aplicar el espesor completo en una pasada de la boquilla.

Los factores que influyen en el rebote. Angulo de la boquilla y la superficie Dosificación del acelerante Distancia de la boquilla de la superficie Área de aplicación

Los operarios de boquilla deben tener experiencia previa en la aplicación del shotcrete como su aplicación en un proyecto especifico por tal motivo ha mejorado la capacitación del personal en obra y por ende la calidad del trabajo.Se debe considerar al aplicar que se debe encontrar la superficie limpia, sin material suelto o mal adherido. Al estar en contacto con terreno debe estar bien compactadoSe debe humedecer la superficie antes de proyectar el material . en terrenos arcillosos o rocas en descomposición (maicillo) no se debe humedecerLa aplicación debe ser hecha procurando la distancia en la superficie y piton (60 a 80 cm) con leves movimientos circulares , en forma perpendicular con un espesor por capas que no exceda los 40 mm. Y se debe procurar un curado húmedo por 7 dias.

En la productividad, la flexibilidad y economía del hormigón proyectado ha ganado importancia y la razón son los nuevos desarrollos y mejoras tecnológicas y económicas, tanto en aditivos y adiciones, como métodos de colocación y puesta en obra que alcanzan requerimientos de resistencia y durabilidad.

Principios:Los equipos deben estar diseñados para dos propósitos principales:

Transportar la mezcla hasta la boquilla de proyección , en cantidad necesaria.

Accionar la boquilla correctamente en relacion a la superficie aplicada

El shotcrete por vía húmeda es hoy en día el mas utilizado en estabilización de obras subterráneas. Bombas para shotcrete Pueden ser:

Bomba de tornillo y estator (tipo mono) Bomba de pistones: la tolva receptora debe tener una rejilla para

evitar el ingreso de partículas o agregados pétreos.Las bombas de pistón crean pulsaciones no deseadas en el chorro a proyectar, las que se reducen con mas emboladas por minutos, línea de descarga mas larga o inyectando aire comprimido en esa línea.

La línea de descarga y sus acoplamientos, debe ser diseñada para esta aplicación y cumplir con .

Mangueras con revestimiento interior de caucho, protegiendo las telas (refuerzos) de acero en ellas.

Presión de ruptura unas 3 veces la presión máxima de bombeo.

Sin filtraciones, evitando la perdida de agua del shotcrete. Cualquier cambio de diámetros interiores debe ser cónico. El diámetro de la manguera mínimo recomendado es de 2-1/2”.

Cámara difusora y boquilla de proyección.

La camara difusora debe estar diseñada para la adicion de: Aditivos liquidos (aceleraste o activador ) Aire comprimido , para obtener velocidad y alta compactacion Del shotcrete. Los aditivos seran mezclados con aire dentro de la camara . la boquilla se

diseña para el volumen a proyectar y debe ser suficientemente larga para emplear la energía del aire comprimiéndose la debe asegurar en la camara para evitar vibraciones y oscilaciones.

Es necesaria la adición continua de aire comprimido y como regla se dice que el caudal de aire comprimido necesario sera de 1 M3 por minuto , a 7 bares de presión manométrica por cada 1 m3. Por hora de shotcrete a proyectar.

Un insuficiente volumen de aire comprimido resultara en baja velocidad , mayor rebote y pobre compactación. Un equipo robotizado requiere un estanque para aditivo acelerante y bomba dosificadora.

La cantidad a usar no debera exceder la dosificación y según la capacidad de proyección del equipo.

El aditivo acelerante debe ser almacenado adecuadamente para prevenir contaminación y bajas temperaturas

Bomba para Aditivo.

Condiciones de Trabajo

El operario debe estar protegido contra caídas de material y debe estar lo suficientemente cerca de la boquilla para una visión sobre la aplicación.

La boquilla se podrá operar manualmente o por medios de brazo robotizado.

En la operación manual el peso del conjunto de la linea de descarga (cámara y boquilla) no deben causar problemas con la proyección.

El brazo robotizado debe permitir al operador mover la boquilla controladamente, obteniendo distancia y orientación adecuada en relación a la superficie.

También se debe tener acceso total y rapido a los controles durante la proyección.

El lugar de trabajo debe estar iluminado y ventilado, permitiendo una visibilidad del sustrato los detalles que que se refleja en una correcta aplicación.

El equipo robotizado debe ser movvil, diseñado para uso del proyecto y protegido contra el polvo y la fuente de poder (diesel o eléctrica) dependerá de las condiciones de uso.

El equipo puede también estar diseñado en el lavado del sustrato, antes de la proyección y la aplicación de membranas de curado y deberá haber un lugar disponible y sistema eficiente para el lavado de equipo después de cada aplicación

Equipos para via secaEl método esta basado en materiales premezclados con o sin fibras de refuerzo , producidos en planta premezcladota , terreno y el agua se agrega al final de la linea de descarga en la cámara difusora , que esta antes de la boquilla y el aditivo liquido se agrega con agua y la adicion de agua es controlada por el operador.El equipo alimenta directamente la mezcla seca dentro de una camara presurizada y con un flujo de alta velocidad a la linea de descarga, luego el agua se incorpora antes de la boquilla y este es proyectado y compactado contra el sustrato y el equipo comúnmente usado es el de discos dosificadores. Dos discos al interior de la camara presurizada, y al velocidad de proyeccion se puede controlar ajustando las revoluciones por minuto que giran los discos , pero los diámetros de la linea de descarga y boquilla deben ser los adecuados para la capacidad deseada.

Cámara difusora y boquilla de proyección

Están diseñadas para transformar flujo de mezcla seca logrando proyectarlo y compactarlo, para esto se agregan aditivos que modifican la calidad de la muestra , este conjunto esta equipado con un sistema de inyeccion de agua perpendicular al chorro y con una válvula de

estrangulación , que regula el paso de agua y una válvula de cierre rápido. Aire comprimidoPara la proyeccion se suministra solamente en la camara presurizada y el volumen necesario sera definida por la proyeccion requeriday el largo d el alinea de descarga.Como regl se necesitan 2 M3 por minuto de aire comprimido por cada M3 de shotcrete a proyectar por hora. La velocidad aproyectar ssera de 40 a 60 Metros /segundo , la velocidad de la mezcla sera 50% de la velocidad del aire comprimido.Para obtener un flujo d mezcla seca parejo, la línea de descarga no debera ser de un largo menor a 20 mts.La presión en la cámara presurizada debe ser de 0,6 bar, medida con la linea de descarga y sin materiales, cuando se agrega la mezcla seca y la presion aumentara 2,3 bares y en aumento en : -0,0022 bar por metro de largo de linea de descarga , -0,045 bar por metro de altura de descarga.El rango de trabajo maximo 100 metros verticalmente 30 metros verticalmente y 100 metros horizontalmenteel agua para la mezcla se agrega en la cámara difusora a una presión de 7 a 10 bar y en cantidad un poco superior a la calculada para la razón agua/cementoSeguridad en el trabajo (comentarios en la aplicación por vía húmeda)Para un a implementación segura, es necesario que el operador conozca adecuadamente el equipo, sus técnica y materiales y aditivos que se están empleando.Para protección del operario de lesiones e incomodidades causadas por el rebote, polvo, desprendimiento y otros y el siguiente equipo es mínimo:Casco de seguridad (adecuado para trabajos subterráneos)Mascara respiratoria con filtros Ropa y calzado adecuado para el trabajo de concreto.Debido a desprendimientos una persona no debería caminar nunca bajo una aplicación y debería esperar hasta que transcurran 15 min.En caso de bloqueo o tapón en la línea de descarga, se debe aliviar la presión en línea de descarga, del aire comprimido, y aditivo antes de desenganchar cualquier acoplamiento.Protección del equipo El constratista u operador ahorraran mucho dinero y trabajo de limpieza al cubrir el equipo y aplicar una pelicula protectora antes de la proyeccion , para facilitar la remocion de cemento y partículas. Por razones de seguridad antes de la operación se debe revisar todas las lineas ( descarga, aire comprimido, hidráulicas, etc) acoplamientos , valvulas y fijaciones.Espesor de capaEl shotcrete deberá ser aplicado en capas tal que no se desprenda o combe, es preferible aplicarlo en capas de espesor de 5 cms(2”) y

repasar para obtener el espesor deseado , se aprovecha la gran movilidad del equipo robotizado , reduciendo así el riesgo de desprendimiento.El shotcrete en áreas de refuerzo se debe aplicar a corta distancia para evitar nidos o vacíos detrás de la enfierradura y se debe dar atenciaon al llenado de irregularidades antes de instalar la malla o barras de acero y estas deben estar aseguradas firmemente al sustrato, para evitar vibraciones para evitar que el shotcrete se adhierra al refuerzo antes que se complete el llenado , el acelerante se debe disminuir , el volumen de aire comprimido aumentado, y la distancia de la boquilla y el sustrato disminuida

Túneles ferroviario Sostenimiento del terreno

El shotcrete Según el conocimiento actual, se base en: Fortalecer la superficie expuesta Mantener firme material suelto Formar una viga compuesta con las paredes del macizo Proteger el macizo rocoso de degradación

Temas claves del shotcreteLos aspectos más importantes para un uso efectivo de shotcrete incluyen.

Colocación rápida antes que la superficie de la excavación comience a degradarse o caerse. Requiere equipos con alto ritmo

Control de hidratación Aceleración de curado sin afectar significativamente la resistencia

del shotcrete Alta absorción de energía – solución óptima con shotcrete por vía

húmeda y fibras sintéticas estructuralesShotcrete no es infalible

Shotcrete no puede reemplazar los pernos y debe ser diseñado para funcionar como fortificación local mientras que los pernos sirven para asegurar la estabilidad mas global alrededor de una excavación.Con shotcrete por vía húmeda, se requiere menos operadores y equipos. Por la vía seca, es demasiado lento y se usa muy poco.¿Qué cantidad de refuerzo se requiere?

Depende de la calidad del macizo rocoso y el tamaño de la excavación

Buenas condiciones geotécnicas requieren poca fibra y una capa delgada de shotcrete

Malas condiciones requieren mas fibras y una capa mas gruesa El comportamiento y rendimiento del shotcrete se miden con

ensayos de absorción de energía.

No se permitirá el uso de hormigón proyectado sobre superficies congeladas o si la temperatura del material base , puede provocar el congelamiento del agua del hormigón fresco. En caso de temperaturas medias diarias inferiores a 5°C se deben tomar las precaucione spara evitar que afecten las propiedades del hormigón proyectado. El hormigón recién colocado deberá tener una temperatura minima de 10°C y para lograr la temperatura requerida se podrá calentar el agua y/o los materiales pétreos y la temperatura del agua no podrá ser superior a los 60 °C