Luciano Lpez VinateaGerente de Construccin Subterranea Los Expertos en Construccin SubterrneaMBT UNICON S.A. Marzo 2003

Qumicos para la ConstruccinLder Mundial en el Mercado con una Lnea Completa de Productos Qumicos, Sistemas y Servicios para la Construccin

1998: DM 2.5 mil millones6460 Empleados

MBT Master Builders TechnologiesLa ms avanzada Tecnologa en Aditivos para concreto y Aplicaciones en la Construccin SubterrneaMEJORARPROTEGERREPARAR

Nuestra MisinSER LIDER EN LA TECNOLOGIA DEL CONCRETO PARA EL USO SUBTERRANEO

(MINERIA y CIVIL)

1907 Dr. CarlE. Akeley

1911 Cement Gun

Gunita

Difusin en

Amrica

1918 Propagacin por toda Europa

1930 surge el trmino shotcrete

Pruebas de resistencia del concreto lanzado

1950 George SeanMquina de tornillo

1957 Maquina de rotorMeyco GM 57

1954 Definicin oficial por el A.C.I.

Surge despus de la segunda guerra mundial el concretolanzado va hmeda

1971 se desarrolla el concreto lanzado con fibra en USA1973 primera aplicacin del CLCF por el cuerpo de ingenieros en la presa Ririe en Idahofinales de los 70s primer uso de silicafume en Noruega1983 primer uso de silicafume en canada puerto de Vancouver

Concreto lanzado hoy

Qu es el concreto lanzado?Segn el A.C.I. 506 R es un mortero o concreto transportado por algn medio, va hmeda o va seca, a travs de una manguera y proyectado neumticamente a gran velocidad contra una superficie

El concreto lanzado es simplemente un sistemade colocacin de concreto

Dnde usamos el concreto lanzado?El concreto lanzado lo utilizamos para resolver problemas en tneles y en otras construcciones subterrneasTnelesMinasProyectos hidroelctricosEstabilizacin de taludes

Ms del 90% del concreto lanzado lo usamos para soporte de roca

Dnde usamos el concreto lanzado?En obras civiles tales como:CimentacionesRecubrimientos de canalesReconstrucciones y reparacionesConcretos refractariosProteccin contra fuego y corrosinFachadas y enjarre de murosHasta donde tu imaginacin llegue

Diferencias entre el concreto lanzado y el concreto tradicionalEl Concreto Lanzado se coloca y se compacta simultneamenteEl concreto tradicional primero se coloca y despus se compacta generalmente por vibracinEn el Concreto lanzado el tamao mximo del agregado es 3/8 En el concreto tradicional se pueden utilizar tamaos

Diferencias entre el concreto lanzado y el concreto tradicionalEn el concreto lanzado existe el reboteEl concreto lanzado tiene mayor adherencia a la superficieEl concreto lanzado maneja relaciones a/c bajas, generalmente 0.45El concreto lanzado generalmente requiere mayores cantidades de cemento

Concreto lanzado Dos mtodosVa secaVa hmeda

Concreto lanzado va seca

Concreto lanzado va secaa) Preparacin de la mezclab) Alimentacin de la mquina lanzadorac) El equipo introduce el material a la manguerad) Se transporta el material a la boquilla mediante aire comprimidoe) Se adiciona agua en la boquillaf) Se lanza a gran velocidad contra la superficie

Equipo

Ventajas y desventajas de la va secaVENTAJASEquipo ms econmicoDistancias ms largas de transportePeso bajo de la lneaLimpieza fcilConveniente para aplicaciones de poco volmenDESVENTAJASRebote altoMayor generacin de polvoRelacin a/c variableMayor desgaste del equipoBajo rendimiento de produccinRequiere mayor consumo de aireMenos adecuado en la aplicacin de fibras

Concreto lanzado Va hmedaa) Preparacin de la mezcla (Rev 4 - 8 )b) Alimentacin de la mquinac) El equipo introduce el material a la manguera d) Se transporta el material por flujo denso o diludoe) Se le adiciona en la boquilla aire a presin y aditivo acelerante f) Se lanza a gran velocidad

Concreto lanzado Va hmeda

Equipo

Equipo

Boquilla Va hmeda

Ventajas y desventajas de la va HmedaVENTAJASRelacin a/c controladaMenor reboteMenor polvoMayor rendimientoUtiliza una nueva tecnologa de aditivosIdeal para la aplicacin con fibrasDESVENTAJASEquipo caroDistancias ms cortas de transporteLimpieza de bombas y lneasLnea ms pesada

Propiedades fsicas del concretoEstado fresco - trabajabilidad y tiempo de trabajabilidadEndurecimiento -Fraguado inicial y final, sangradoEndurecido - Resistencia, permeabilidad, durabilidad

Propiedades del concreto lanzadoResistencia a la compresin 200 y 480 kg/cm2Mdulo de elasticidad 17x103 a 41x 103Densidad entre 2100 y 2400kg/m3Contraccin por secado entre 0.06% y 0.1%

Componentes del concreto

Diagramm1

180055

22020

42514

06

400.5

201

150.5

303

Weight

Vol %

Tabelle1

AgregadosAguaCementoAireFibrasAdicionesAditivosAcelerantes

Weight1800220425040201530

Vol %55201460.510.53

Tabelle2

Tabelle3

MaterialesAgregadosAguaCementoAditivos y adicionesFibras

AgregadosEs un material de construccin unido a un todo cohesivo por medio de la pasta de cemento sin ser completamente inerte donde sus propiedades fsicas y qumicas influyen en el comportamiento del concreto

Funciones de los agregadosProporcionar un relleno econmicoProveer una masa de partculas aptas para resistir la accin de cargasReducir los cambios de volumen

AgregadosExisten diferentes fuentes de donde se obtienen los agregados: naturales, triturados o mixtos. Por lo tanto se deben realizar pruebas preliminares para evaluar su comportamiento.

AgregadosSe deben de realizar estudios de los agregados para determinar sus caractersticas entre ellos se pueden mencionar: absorcin, forma, tamao, distribucin granulomtrica, composicin, humedad, prdida por lavado, y contenido de materia orgnica entre otras.

Deben cumplir los requerimientos de la norma ASTM C 33

PropiedadesGranulometraForma y texturaContenido de humedadLimpieza

GranulometraLa curva granulomtrica debe de estar dentro del rea segn especificaciones ACI 506 - Specification for Sprayed Concrete.Exceso de agregado grueso puede provocar segregacin, mala lubricacin y menor trabajabilidad (Adems de incrementar el rebote).

GranulometraEn el concreto lanzado con fibra el material fino es importante tanto para la bombeabilidad y compactacinSin embargo, el contenido de material fino que pasa la malla 0.125 mm debe ser mnimo de un 4 - 5% y mximo entre 8 - 12%.

GranulometraEl menor contenido de agregado grueso Menor rebote Mayor relacin a/c Menor compactacin Mayor costo

Limites granulomtricos ACI 506-R

Mallas

Mezcla 1

Mezcla 2

Mezcla 3

3/8

No.4

No.8

No.16

No.30

No.50

No.100

-

-

100

95 100

80 100

50 85

25 60

10 30

2 10

-

100

90 100

70 85

50 70

35 55

20 35

8 20

2 10

100

80 95

70 90

50 70

35 55

20 40

10 30

5 17

2 - 10

Petrografa/QumicaContenido de materiales (re)activosMica -> ExpansinAzcar-> Retardo Posible reaccin Alcali-Agregado

Posibles reacciones con aditivos o aceleradores o algunos tipos de cemento (como la produccin de H2S con cementos con escoria)

FormaForma y textura superficial del agregado afectan la trabajabilidad del concreto.La forma puede ser redondeada, irregular y angular.Si se tiene la misma trabajabilidad, la relacin agregado/cemento decrese de la forma redondeada a la angular.La forma de la partcula en el agregado fino afecta ms la trabajabilidad que el agregado grueso.workabilityw/c = 0.50 max= 20 mm Coarse Fine1 round irreg.2 irreg. irreg.3 angul. Irreg.workability

Humedad del agregadoEste alerta del contenido de humedad del agregado Determine el contenido de humedad y la absorcin de los agregados periodicamente Es necesario hacer correcciones en el diseo de mezcla por diferentes contenidos de humedad en los agregados.

BombeabilidadDemasiado finosTiende a bloquearMuy pocos finosTiende a bloquear

Mucha aguaTiende a bloquear (segregacin)Muy poca aguaTiende a bloquear Y nosotros queremos colocar el concreto lanzado sin bloqueos!

Agua

AguaCasi cualquier agua natural que sea potable y que no tenga sabor u olor pronunciado con un Ph. De 7 y que no contenga sustancias disueltas se puede usar en el concretoFormada por el agua de mezcla y la humedad de los agregados

UsosElaboracin del concretoCurado del concreto

Cantidad de AguaCantidad 180 l a 240 l (normalmente) Ms agua: Mayor a/c & revenimiento/fluidez, menor resitenciaMayor fluidez puede ocasionarSegregacin que puede bloquear tu bombaFraguado ms lento que el esperado cunado lanzamosConcreto con la mnima cantidad de aguaReducida Rel. Agua / cemento Mejoras en la resitencia final y en otras propiedades del concreto (Porosidad, permeabilidad, durabilidad, etc)

Contenido de aguaEl agua puede contener impuresas disueltas tales como:ClorurosSulfatosOrgnicos.... pH del agua de mezclado

EfectosLa mala calidad del agua puede:a) Impedir o retardar el fraguadob) Disminuir la resistenciac) Reducir la durabilidadd) Corrosin del acero de refuerzo e) Causar eflorescencias, manchado, etc.

Cemento

Los diferentes tipos de CementoEl tipo de cemento afecta el grado de hidratacin, la resistnecia principalmente a tempranas edades y el comportamiento con los diferentes aditivos. Normalmente se recomienda Cemento Portland Ordinario (CPO).Con CPO se manterdrn resistencias similares despes de un periodo de tiempo largo (> 90 das).Cuando se use Cemento Resistente a los sulfatos, se puede esperar un mayor tiempo de fraguado y de endurecimiento.

CementoPropiedades fsico-qumicasTipos

Contenido de CementoEl contenido de cemento en el concreto lanzado est generalmente entre 350 y 500 kg/m3 Cuando el contenido de cemento no es muy alto (menor que 380 kg/m3) tiene un efecto negativo en la trabajabilidad. Cuando el contenido de cemento es alto, influye significativamente a la mezcla. Tambin la finura del cemento afecta la trabajabilidad por el incremento en la demanda de agua.

... = f (contenido de cemento)Contenido de cemento(kg/m3)375410450

Desarrollo de Temp. en el concreto Tomada despues 8h (C)30.233.437.1 Resistencia a 240 min (MPa)3.03.95.2 Resistencia Final (28das, MPa) 33 - 43 49 - 52 53 - 64

Influencia del contenido de cementoContenido de cementoBajoAlto Rel. a/c Resistencia a compresinDurabilidadBombeabilidadCosto/m3Costo/m tnel Sales for MBT

TrabajabilidadGranulometriaForma y texturaTemperaturaContenido de agua

Aditivos y adiciones

Aditivos y AdicionesSon sustancias orgnicas y/o inorgnicas en estado lquido o slido, diferentes al agua, agregado y cemento que modifican algunas propiedades del concreto ya sea en estado fresco, endureciendo o ya endurecido, dependiendo de las necesidades particulares en la obra

Aditivos para concreto lanzado va HmedaPlastificantesSuperplastificantesAceleradores tradicionalesAceleradores no alcalinosControl de hidratacinControl de consistenciaMejorador del concretoFibras

AireNormalmente se tiene un contenido de aire entre 2-6 % en la mezclaAl colocar el concreto se perder entre 50 - 80% del contenido inicial de aire Mucho aire en la mezclaPrdida de revenimiento/fluidez con el tiempoProblemas con el bombeoBajas resistencias

AditivosPlastificantes/Superplastificantes se emplean para mejorar la trabajabilidad y cohesin del concreto en estado plstico. Se emplean para hacerlo bombeable Plastificantes a base de lignosulfonatos reducen la tensin superficial del agua , pero tienen un efecto retardante, que en altas dosificaciones se debe tomar en cuenta.

Control de HidratacinEl control de hidratacin consiste en un estabilizador y un superplastificante que se adicionan a la mezcla hmeda durante el mezclado y son capaces de inhibir el proceso de hidratacin del cemento Portland por ms de 72 horas sin cambiar la calidad final del concreto.

Control de HidratacinEl segundo componente es un activador y se adiciona en la boquilla para reactivar y acelerar la mezcla estabilizada.

Control de HidratacinDebido al empleo del sistema de conctrol de hidratacin en proyectos con grandes volmenes de concreto lanzado va hmeda se pueden tener significantes ahorros, por ejemplo:No hay rechazos de concreto por la edadReducin en reboteMenor rebote que limpiarReduccin en limpieza de equipos

Control de Hidratacin No es necesario lavar el concreto en el equipo y mangueras cuando ocurren interrupciones, o al final del turno de trabajo, disminuyendo los desperdicios. Menores defectos en el concreto colocado debido a que no ha ocurrido ninguna pre-hidratacin del cemento. El costo de horas extras y tiempos muertos en planta y en personal pueden disminuirse programando adecuadamente la entrega del concreto lanzado en el sitio de colocacin.

AdicionesFly ash,Escoria granulada de alto hornoMicrosilice.

Todas ellas deben de cumplir con las normas, estandares o regulaciones donde se aplicar el concreto lanzado.

AdicionesFly ash es una puzolana inorgnica que mejora la trabajabilidad y bombeabilidad en el estado plstico del concreto y afecta positivamente la resistencia final, as como la permeabilidad y resistenica alciclos de hielo-deshielo.

AdicionesEscoria granulada es un cementante hidrulico que afecta las propiedades del concreto lanzado de manera similar que el fly ash.Las adiciones Cementantes pueden usar se como remplaso de cemento pero no deben de exceder las proporciones relavilas en listadas a continuacin.

AdicionesCantidad Maxima de adiciones (por peso):Cemento Portland:Silica fume15%Fly ash30%GGBS30% Cem Portl./Fly ash:Fly ash15% Cemento Portland con escoriaFly ash20%

MicrosliceEs una puzolana inorganica altamente activa que se adiciona al concreto para mejorar la trabajabilidad, bombeabilidad, resitencia, permeabilidad y resistencia a cilos de hielo y deshielo.

Ventajas de la microsliceMenor permeabilidadMayor resistencia a la compresin y flexinMayor resistencia a los ciclos de hielo y deshieloReduce penetracin de cloruros

Ventajas de la microsliceMejora la adhesinMejora la cohesinMayor espesor de capasMejora la resistencia al lavadoDisminucin del rebote

AcelerantesAluminatos de potasio o sodioSilicatos de sodioLibre de lcalis

AluminatosParticipan en el proceso de hidratacin del cemento (C3A y Yeso)Contribuyen a resistencias a tempranas edadesUsosRoca suave con grandes deformacionesEspesores mayores de 15 cm

AluminatosDesventajasBajas resistencias finales > 20% a 30%Sensibles al tipo de cementoPh >13 agresivo con la piel, ojos, etc.Uso de equipo de seguridadNo recomendamos su uso

Silicato de sodioDan un momentneo efecto de pegado (

Silicato de SodioPh < 11.5 Menor contenido de lcalisUsosSoporte temporalSoporte permanenteReparacin

Silicato de SodioDesventajasEspesor 8 a 15 cm maxSu uso depende de la temperatura (No < 5)Utilizacin de equipo de seguridad

Libres de AlcalisEcologaSaludRequisitos de durabilidadReducen el riesgo de reaccin alcali - agregadoMayor resistencias final 15 a 50% en comparacin con los otros aceleradores

RefuerzoMalla electrosoldadaVarillas de refurzoFibrasAceroSinteticas

Fibras en concreto lanzadoDosificacin Normalfibras de acero:30 - 50 kg fibras Plasticas:6 - 12 kg Mejoran:Ductilidad,absorcin de energa, resistenica a flexin, reducen elagrietamiento,

Precaucin:Rebote mayor de fibras Bombeabilidad ms problematica Requieren de un mayor revenimientoOportunidad:Pueden remplazar a la malla de acero

Fibras de AceroPara reforzar, costo directo de las fibras es 50 a 60% de la malla de aceroSe puede aplicar el concreto lanzado en una capaMenor volumen de concreto debido que se adapta a la forma irregular del sustrato

Qu es el diseo de mezcla?Es el proceso de seleccin y combinacin de los ingredientes para el concreto lanzado, cemento, agua, agregados y aditivos en proporciones predeterminadas para lograr un prposito particular : No son materiales combinados al azar

Qu es el diseo de mezcla?Determinando sus cantidades relativas con el proposito de producir un concreto lanzdo ecomonico. Segn especificaciones,con criterios de salud y seguridad, con propiedades tales como, trabajabilidad, desarrollo de resistencia y durabilidad.

El proceso del diseo de mezclaPropiedades del concreto fresco:trabajabilidad - bombeabilidadPropiedades del concreto endureccido:Resistnecia - DurabilidadSitio de produccinControl de CalidadAgregados disponiblesRequerimientos de resistenciaCriterios comunmente aceptados de salud y seguridadEspecificacionesMezcla de concretoControlRealidad

EspecificacionesLeer toda la informacin proporcionada (todas las especificacnes) antes de comenzar el proceso Escuchar lo que el constructor tiene en mente y su restriccciones. Checar los materiales disponibles. ! Hasta entonces, no antes ! Comenzar tu propio proceso de diseo.

Diseo de mezcla de concretoPalabras claveRecubrimiento Temporal BombeabilidadRapidez de colocacinDesarrollo rpido de resistenciaDuctilidadResistencias a un dia >10 MPaResistencia finalCostoAlto desempeoAplicacinRecubrimiento Final BombeabilidadConcreto de alto desempeoDurabilidadDuctilidadPermeabilidadResistenciaCostoAplicacinSombras detrs de refuerzo

AditivosAcelerantesCementosAgregadosFibrasAdiciones++++

Componentes del diseo de Mezcla

Est siempre alerta!Disee almenos 2 mezclasNo te olvides que sea bombeableMide la resistencia a 7 o 28 dias en el testigo de concretoReduce tu valor final entre un 5 % a 30 %O evalua la resistencia a 7 dias Tendrs una idea sobre la resistencia del concreto colocado.

DosificacinEs proceso de pesar o medir volumtricamente los materiales

MezcladoEs el proceso de incorporar los materiales entre si hasta lograr una mezcla homognea

Por qu curar el concreto ?Mejora la calidad del concretoMayor hidratacin Superficies ms estables (adherencia)Reduce permeabilidad (agua, sustancias qumicas, ...)

incrementa la resistencia qmica Reduce las contraccines (por secado) y agrietamientos

Penetracin de agua en mortero mortero solo5kg/m3 MEYCO TCC735 (Cortesia de ReGr)

Bondades del MEYCO TCC 735Mejor adherencia de la segunda capa Mejor resistencia quimica Reduce la conctraccin Facil de aplicar Actua desde el primer segundo

Preparacin antes del lanzado

Condiciones climticasClima froNo aplicar concreto si la temperatura del aire es 5 C y disminuyendoNo aplicar concreto lanzado sobre superficies congeladasMantener la temperatura de la mezcla 10 Cproteger al concreto contra congelamiento hasta que tenga una temperatura mnima de 4 MpaUsar agua caliente en la mezcla

Condiciones climticasClima ClidoMantnga la temperatura del concreto lo ms bajo posibleUse agua fra en la mezclaEmple humectantes para enfriar el ambiente y controlar la evaporacin

Condiciones climticasVientoNo aplique el concreto lanzado durante vientos fuertesPonga barreras protectorasCausa prdida de finosCausa gran evaporacinPuede ocasionar agritamiento por contraccin plstica

Condiciones climticasLluviaNo aplicar concreto lanzado bajo lluvias fuertesNo aplicar concreto lanzado sobre superficies mojadas o con agua corriendoProteja al concreto lanzado de la lluvia

Preparacin de la superficieSuperficies de tierra Compactar y rellenar irregularidadesDar nivel y pendienteHumedecer las superficies antes del lanzadoNo aplicar concreto lanzado sobre materiales congelados

Preparacin de la superficieSuperficies RocosasRemueva partculas inestables, sueltas, polvo y lodoLavar la superficie, excepto rocas arcillosas

Preparacin de la superficieSuperficies de Concreto y mamposteraRemover partculas sueltas o deterioradasSaturar con agua previo a la aplicacincondicin SSS antes de la colocacin

Preparacin de la superficieCimbrasVerifique que son estables, solidadas y sujetas adecuadamenteaplicar agentes desmoldantes para su fcil recuperacinVerifique que esta limpia

RefuerzoVerifique que las varillas esn colocadas adecuadamenteverifique que el acero no est contaminadoverifique que esta el acero bien sujeto y que no vibrar durante la colocacin del concretoverifique que tiene el recubrimiento especificado

GeneralUna buena colocacin requiere:Buena compactacinBuen recubriemiento del acero ( si est presente)Superficie limpia y slida

Colocacin vertical

Colocacin Vertical

Colocacin sobre cabeza

Colocacin inferior

La perpendicularidad se aplica tambien a robots

Movimiento Circular

VelocidadAdherenciaDensidadResistenciaDurabilidadPermeabilidad

VelocidadVa Seca 90 a 120 m/s (300 a 400 fps)Va hmeda +/- 45 m/s (+/- 150 fps)

Velocidad = Compactacin

Baja Velocidad

Baja Velocidad

VelocidadSe incrementa la velocidad de impacto mediante:Incrementando el volumen de aireReduciendo la distancia de la boquilla a la superficieIncrementando el flujo de material en el concreto lanzado va hmeda

ReboteMaterial del concreto lanzado que es rechazado de la superficie receptoraPartculas parcialmente cubiertas con cementoMayor rebote en la va seca

ReboteDepende de:Tipo y composicin de agregadosSuperficie de aplicacinVelocidad de proyeccinHabilidad del lanzadorEspesor de capa

Rebote

Rebote90 % rebote ocurre durante el 10% de la aplicacinVelocidad - adherencia - reboteVelocidad - distancia - rebote

Adecuada Preparacin...

No es siempre suficiente !

Aplicacin sobre una superficie No durable!!!

Concreto Estructural

Concreto Refractario

Concreto Estructural

Minera

Albercas

Tneles

Domos

Canales

Taludes

Taludes

Concreto Arquitectnico

Elementos para un buen concreto lanzadoAdecuada iluminacin, visibilidad y accesoPreparacin adecuada de la superficieControl en la velocidad de impacto, plasticidad, reboteControl ngulo de la boquillaPlanear la secuencia de colocacinAdecuado curado y proteccin del concretoPersonal calificado

RecuerdeLas propiedades y el comportamiento del concreto lanzado dependen enormemente de las condiciones de colocacin, del tipo de equipo, la experiencia y capacidad del personal, por lo tanto un concreto lanzado, an el mejor elaborado, puede presentar problemas cuando se aplica a una superficie no durable o preparada inadecuadamente

CONCLUSIONMETODO DE SISTEMA TOTAL

Productos, Equipo, Tecnologa, Servicio, Investigacin y Desarrollo, Profesionalismo

Nosotros reducimos el costo total