Ntc Aplicaciones Curso Taludes
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CURSO CONSOLIDACIÓN DE TALUDESCURSO CONSOLIDACIÓN DE TALUDES
E.U.T.I.M. MieresJulio 2006
Pablo Vázquez Fernández Director ComercialIngeniero de Minas
Luis Carlos Zapico Director de ProducciónGeólogo
·Fabricación de Resinas
·I+D+I
·Distribución en España y Portugal
•Asesoría Técnica•Aplicación de Productos
INYECCIONESDefinición
Introducción en el terreno (a presión y caudal relativamente regulado y con magnitudes muy diferentes) de un material que, bien rellenando huecos o cavidades, bien desplazando el terreno existente, o bien creando (por mezcla con el original) un nuevo material, que consiga una mejora de las características geotécnicas resistentes de la zona tratada, reduzca su permeabilidad o disminuya su deformabilidad.
A. Bielza Feliú 1999
Tipos de Inyección
• IMPREGNACIÓN
Inyección de un material (cementoso, resinas, soluciones químicas...) que durante el tiempo que permanecen “fluidos”, penetran por las discontinuidades del terreno, y posteriormente solidifican aportando al terreno una “consistencia”
• FRACTURACIÓN
Inyección de productos (agua, cementos, soluciones químicas,...) a alta presión que pretenden la apertura controlada y limitada de fracturas que al penetrar los productos en una o dos fases (agua a presión y luego cementos), solidifican y rigidizan el terreno.
• COMPACTACIÓN - DESTRUCTURACIÓN
Inyección de productos (cementos), que persiguen la formación de un bulbo de este material tras el desplazamiento del terreno, o la mezcla con este (Jet Grouting).
Tipos de Materiales de Inyección
• LECHADAS EN BASE CEMENTO
- Mezclas de Cemento – Bentonita- Suspensiones Arcilla – Cemento- Mezclas de Cemento Especial. Microcemento
• RESINAS
- Mezclas de Acrilamida- Resinas Fenoplásticas- Resinas Aminoplásticas- Resinas Acuarreactivas- Resinas Organominerales
Suspensiones(Fluidos de Binghamian)
Soluciones(Fluidos Newtonianos)
Emulsiones de Gaseosas
Inestable EstableSoluciones Colloidales
Soluciones
PurasResinas Espumantes
Tipo de Mezcla
Cemento Puro
Cemento y
Bentonita o Arcilla
Deflocu-lantes
y Bentonita
Gel de Silicato Sódico de Alta
Resisten-cia
Gel de Silicato Sódico
de Resis-tencia Media/Baja
Resinas Organicas
Base Cemento
Organicas
Coefficente
de
permeabilidad
K (m/s)
- >5.10-3 >5.10-4 >5.10-4 >10-4 >10-4 - -
Tipo de Terreno
Fracturas con
apertura media alta
gravasArena
GruesaArena Fina
Arena Fina
Arena Fina
Grandes Cavida-
des
Cavida-des con circula-ción de agua
Cuadro de Aplicaciones
Mezclas de Cemento - Bentonita
- Agua y Cemento, Bentonita y adicionalmente Áridos
ESTABILIDAD:1 litro, al cabo de 2 horas, el volumen superior de agua clara que sobrenada es menor al 5% del volumen total
BENTONITA: Se añade para conseguir la Estabilidad de la solución (2 a 5%)
- Otros Aditivos:Acelerantes o Retardantes: Tiempo de FraguadoLubricantes: FluidezColoides: Limitan la segregaciónMateriales ExpansivosEstabilizantes: Productos para reducir la cantidad de agua en la mezcla
Suspensiones Cemento - Arcilla
Podrán utilizarse materiales arcillosos en las lechadas hechas a base de cemento,con el fin de reducir la sedimentación, y variar la viscosidad y la cohesión de la lechada, consiguiéndose, además, una mejora de la bombeabilidad.
Se podrán utilizar arcillas naturales de carácter eminentemente plástico y estructura laminar, activadas o modificadas, por su mejor calidad en cuanto al efecto superficie de sus partículas, así como por la mayor regularidad de sus propiedades.
En todo caso deberá conocerse la mineralogía, granulometría, humedad y límite líquido del material arcilloso que se utilice
MicrocementoLechadas con cemento de tamaños hasta 6 micras, para inyección en suelos y terrenos arenosos.
Con la adicción de un superfluidificante, se consigue una gran penetración en el terreno, aumentado sus propiedades mecánicas, y disminuyendo la permeabilidad del terreno notablemente.
Útil en materiales de tamaño muy fino (arena fina, e incluso limos)
Resinas
Soluciones de productos Orgánicos en agua o en un disolvente de carácter acuoso o no acuoso, capaces de producir la formación deun sólido dotado de propiedades mecánicas adecuadas.
APLICACIONES
- Inyección de consolidación e impermeabilización
- Relleno de cavidades
- Reparaciones en obras
Mezclas de Acrilamida
Mezclas de Acrilamida al 95% y un agente que permite enlazar las cadenas
Son fluidos de muy baja Viscosidad, lo que permite una penetración rápida y profunda, con un tiempo de gelificación que puede ser controlado mediante el porcentaje de agente enlazante añadido
Alto Coste
Altamente Tóxicas
Resinas FenoplásticasResulta de la reacción entre un FENOL y un ALDEHIDO.
Producto final de Alta Resistencia a Compresión
Afectadas por los ciclos Sequedad/Humedad
Toxicas por inhalación (para su aplicación en espacios cerrados, requieren equipos autónomos de respiración o ventilación forzada)
Algunas de estas resinas, son IGNÍFUGAS y ANTIESTÁTICAS y pueden utilizarse en Atmósferas Potencialmente Explosivas.
Resinas AminoplásticasResultan de la reacción entre una UREA y un FORMALDEHIDO
Son Tóxicas y Corrosivas, por el catalizador de carácter altamente ácido
Producto resultante INERTE, aunque la posibilidad de la existencia de Formaldehidos libres, sin reaccionar, puede ser peligrosa en terrenos susceptibles de afectar a acuíferos que puedan movilizar y llevar a la superficie las moléculas.
Resinas Acuarreactivas
Expansivas (x15) y No Expansivas (x2)
Polimerizan al entrar en contacto con el Agua
Más común Poliuretano (mejores propiedades mecánicas, y mayor variedad de aplicaciones)
- Monocomponentes
- (Poliurea + Poliol) + AGUA =
Copolímero de Poliretano Polurea + CO2
Lográndose el efecto espumante
Resinas AcuarreactivasPRECAUCIONES:
- Mezcla con el reactivo (agua) incompleta
- Bolsas de material sin reaccionar
- Reacción Exotérmica. Tª > 95ºC Puede generar incendios en terrenos con alto contenido enMateria Orgánica como Pizarras Bituminosas y/o Carbón
- No Ignífugo
Caso Particular: POLIURETANOS BICOMPONENTES
Poliuretanos Bicomponentes- No son Acuarreactivos; Resina+Catalizador, pero la presencia de agua cataliza la reacción
- Baja Viscosidad: Alta penetración
Viscosidad a 25 ºC de 480 a 400 mPa.s
- Alta velocidad de reacción
Inicio 70 sg
Final 180 sg
- Alto poder Adhesivo
Test de adherencia sobre hormigón
(Ref. Norma DMT) después de 3 h. 2 MPa
Poliuretanos Bicomponentes- Mezcla controlada de reactivos
- Tª Reacción > 80ºC
- Elástica. Módulo Elasticidad >10 Mpa.
APLICACIONES
- Consolidación Gravas y Arenas NO SATURADAS EN AGUA
- Consolidación Rocas muy Fracturadas (Fracturas >0.01 mm)
- Consolidación de Estratos Incompetentes
- Consolidación Minería Carbón
Resinas Organominerales- Bicomponentes
· Inorgánico: Fosfatos o Silicato Alcalino
· Orgánico: Poliisocianato
- No afectados por la presencia o ausencia de AGUA
- Alta velocidad de Reacción >45 sg. La Velocidad es Función de la TEMPERATURA
- Excelentes Propiedades Mecánicas
Resinas Organominerales
CLASIFICACIÓN SEGÚN TIPO
NO EXPANSIVAS
EXPANSIVAS
· 65 L Rellenan 1 m3
en 4 min.
Resinas Organominerales
CLASIFICACIÓN SEGÚN APLICACIÓN
CONSOLIDACIÓN
Consolidación de Techo de Arenisca y Frente de Carbón
Resinas OrganomineralesCLASIFICACIÓN SEGÚN APLICACIÓN
RELLENO
- Muy Rápido: Hasta 1 m3 en 4 min.
- Ligero: Con expansión máxima 1m3 65 Kg
- La presencia de AGUA no afecta a la reacción
- Equipo de Aplicación reducido, ligero y de gran movilidad
Ideal para tratamientoinmediato de SOCAVONES
Equipo de Aplicación
INYECCIONES DE CEMENTO
-Mezclador Coloidal
-Agitador
-Bomba
-Líneas Circulación
-Manómetros y Caudalímetros
-Mangueras y Obturadores
Equipo de Aplicación
INYECCIÓN CON TUBOS-MANGUITO (Microcemento)
-Perforación-Encamisado-Relleno con mortero pobre-Inyección con doble obturador a distintos niveles a través del Tubo-Manguito
Equipo de Aplicación
INYECCIONES DE RESINA
-Bomba de Inyección.
Distintos tipos en función del número de Componentes, y del Caudal y Presión necesaria
Ambos tipos se componen de un Motor Neumático o Eléctrico, que transmite el movimiento a los elementos de Bombeo (Pistones o Bombines Rotativos)
Equipo de Aplicación
Lineas de Circulación: Latiguillos de alta presión, doble camisa de malla de acero (200 bar). Hasta 200 m.
Pistola de Inyección:- Válvulas Cierre- Antirretornos- “Y”- Mezclador Estático- Lanza de Inyección
Jet GroutingInyección Radial de Fluidos a muy alta velocidad, para desagregar el terreno, sustituyendo parcialmente el material erosionado y mezclándolo con un agente de cementación para formar un nuevo material.
Con este Sistemas realizamos una mejora de las propiedades geomecánicas y físicas del terreno de la zona inyectada, y hasta una distancia de ½ del diámetro de la columna a su alrededor.
Aplicaciones:- Recalces de estructuras - Cimentaciones- Soporte de excavaciones - Mejoras del terreno- Obras auxiliares en túneles - Estabilización de laderas- Control de agua freática
Jet GroutingHabitualmente, este método se aplica a terrenos de granulometrías finas (Arena Gruesa a Limo) y Uniformes, pero actualmente, la técnica ha permitido la aplicación en Terrenos tales como MORRENAS Glaciares, Rellenos Antrópicos, Arcillas, etc..
CASOS PRÁCTICOS
Consolidación Talud en Luarca
Consolidación Frente en Mina de Carbón
Relleno Cavidades y Consolidación de estratos
LUARCABarras Autoperforantes prolongables mediante ManguitosHuecas. Permiten inyección posteriorPerforación y Colocación en 1 fase
Límite Elástico 180 KNPeso aproximado 3,0 Kg/m lLargo: L= 2.000 mm.
L= 3.000 mm.L= 4.000 mm.
LUARCA
Anclaje / Micropilote tipo unidadTITAN30/16
TITAN30/11
TITAN40/16
TITAN52/26
TITAN73/53
TITAN103/78
TITAN105/53
Diám. exterior nominal mm 30 30 40 52 73 103 105
Diám. exterior efectivo mm 27,2 26,2 37,1 48,8 69,9 100,4 98,5
Diám. interior mm 16 11 16 26 53 78 52
Carga admisibletracción y compresión
kN 100 150 300 400 554 900 1500
Peso kg/m 3,0 3,5 6,9 10,5 12,8 24,7 43,2
a
ct
er
í
st
ic
a
s
té
cn
i
ca
LUARCA
Temperatura base
Tiempo de fluidez
Tiempo solidificación
Dureza Shore
25 ºC 40ºC
2´00” ±±±± 30” 1´30” ±±±± 20”
1´00” 1´00”
D60
15 min 24 h 7 dias 28 dias
Resistencia Uniaxial 30 N/mm2 83 N/mm2
Resistencia Flexotracción 16,7 N/mm2
Adhesión 30ºC 4,3 N/mm2 3,7 N/mm2 4,5 N/mm2 4,7 N/mm2
Deformación 30ºC 560 Nmm 270 Nmm 300 Nmm 350 Nmm
Módulo elasticidad 240 Mpa
Pesos Específico 1300 Kg/m3
Resina Organomineral NO EXPANSIVA
Propiedades Mecánicas
Frente de MinaConsolidación del Frente, Techo y HastialesResina de Poliuretano Bicomponente MARITHAN
1. BASE COMPONENTS RESIN CATALYST
Density at 25°C (g/cm³) 1,04 1,23
Viscosity at 25°C (mPa.s) 200 210
Mixing ration (in volume) 1 1
Shelf life at 20°C (months) 6 6
2. POLYMERIZED PRODUCT
Application temperature (°C) 25 25
Initial viscosity (mPa.s) 250 250
Start of reaction (min.) 0:45 0:45
End of foaming (min.) 2:10 2:10Expansion ratio 2 2Compressive strength at 10%deformation (MPa)
>10 >10
Bonding strength (MPa) >1 >1
Relleno de CavidadesProblemas:
- Estabilidad en los Estratos del techo- Formación de “Montaduras” en los tajos
Solución:
Se plantea como solución la inyección de Resinas para prevenir los desprendimientosy rellenar las montaduras
- Consolidación de los Estratos con MARITHAN
- Relleno de Cavidades con ROCSIL FOAM
Relleno de Cavidades
1. BASE COMPONENTS RESIN CATALYST
Density at 20°C (g/cm³) 1,2 1,5
Mixing ratio (in volume) 4 1
Shelf life at 20°C (months)- In cans 3 12- In containers 1 12
Storage temperature (° C) 5 - 20 5 - 40
2. POLYMERIZED PRODUCT
Application temperature (°C) 25 25
Reaction time (min.) 5:00 5:00Expansive ratio 20-30 20-30
Compressive strength at 10%deformation (MPa)
0,1 - 0,2 0,1 - 0,2
Fire classificationNo flame
propagationNo flame
propagation
ROCSIL FOAM