7/21/2019 Shotcrete Parte I
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SHOTCRETE EN MINERIA
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INTRODUCCIN
Definicin
Historia
Shotcrete como elemento de soporte
Materias primas para el shotcrete
Mtodos de shotcrete
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Intro du ccin - Definicin
Shotcrete es un concreto
proyectado, es unsistema especial decolocacin
Diferencias:
tiene rebote
la compactacin esinmediata
la adherencia a la superficiees mayor
relaciones a/c bajas (< 0.45)
requiere mayorescantidades de cemento
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Shotcrete:
De acuerdo al ACI es definido como: Mortero o concretoaplicado neumticamente, proyectado a alta velocidad-.
Concreto lanzado:De acuerdo a la Federacin Europea de Productores yAplicadores de productos especiales para estructuras (EFNARC),es una mezcla de cemento, agregados y agua proyectadosneumticamente desde una boquilla dentro de una masa
uniforme de concreto. Concreto lanzado normalmente incorporaaditivos y puede tambin incluir fibras (metlicas o sintticas) ouna combinacin de estos.
Intro du ccin - Definicin
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El costo final tambin es un parmetro que debera serconsiderado , esto no viene siendo enfocado correctamente en laminera. La clave de los costos son:
Los costos de los materiales (fcil de calcular)
Los costos logsticosLos costos de capital en equipos y operacin
Los costos en la labor (incluye el transporte hasta el sitio)
Aplicacin eficiente (nunca considerada, especialmente el
rebote)La influencia en el ciclo de minado (costos relativos)
Intro du ccin- Definicin
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Intro du ccin - Definicin
Concreto lanzado o shotcrete es aplicado
en dos diferentes procesos (mtodos),definidos como va seca y hmeda (se vermas adelante)
Va hmeda, es una tcnica que contienecemento, agregados, agua y son dosificadosy mezclados en plantas ( mezcladoras) yllevados a travs de una lnea de bombeodesde el mezclador hasta la boquilla, dondese mezcla con el aditivo acelerante, que es
impulsado neumticamente hacia lasuperficie en un flujo continuo. La mezclanormalmente incorpora aditivos y tambinpuede incluir otras adiciones como fibras,micro slice u otros.
Va seca, es una tcnica que contienecemento, agregados, mezclados
manualmente, en mezcladoras. Impulsadospor aire desde la boquilla del equipo a travsde una manguera desde la tasa del equipolanzador hasta la boquilla, all se une con eladitivo acelerante y es impulsadaneumticamente hacia la superficie. Lamezcla tambin puede incorporar aditivos,fibras u otros.
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1907Dr. Carl E. Akeley
1911Cement Gun
1918Propagacin portoda Europa
Intro du ccin - Historia
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1930 surge eltrmino shotcrete
1935 pruebas deshotcrete a la
flexin
Intro du ccin - Historia
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1945 va hmeda,despus de lasegunda guerramundial
1954 Definicin oficial porel Instituto Americano delConcreto (A.C.I.)
Intro du ccin - Historia
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1957, desarrollo de los equipos por rotor Meyco y Aliva. Estosdesarrollos es probablemente el resultado del uso de shotcrete enAustria en un tunel carretero en los aos 50.
Alrededor de 1965, Se usa shotcrete en Boliden Mine en Suecia, en vaseca
1968, Primera aplicacin minera de shotcrete como elemento de soporte
en Hecla Mining Company en USA1975, los noruegos los primeros en conocer los beneficios de lamicrosilice
1977, los noruegos introducen las fibras de acero por primera vez comoreemplado de las mallas
1994, MBT introduce los acelerantes libres de alcalis1999, Meyco empieza a construir un robot con operacin a controlremoto
Introduccin-Historia
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Int rodu ccin-Shotcrete como elemento de sop orte
Shotcrete en minera es muyefectivo para el soporte de roca.
Para que el shotcrete sea eficientey productivo como soporte sedeben considerar todos losaspectos que lo involucra.Frecuentemente en la minera seusan tcnicas mal empleadas oinapropiados sistemas de soporte,debido en muchos casos al
desconocimiento, conveniencia ola resistencia al cambio.
Se muestra la performance quedebera cumplir un concretolanzado a los 28 das despus decolocado.
ParametroRango a los
28 das
Resistencia a lacompresin (Mpa) 30 a 80
Resistencia a la
flexion (Mpa)
3 a 8
Adherencia(Mpa) 0.5 a 1.5
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Int rodu ccin-Shotcrete como elemento de sop orte
Shotcrete en minera es tpicamente usado para:
Soporte temporal
Soporte permanente
Para proteger rampar o accesos principales
Reforzamiento de pilares o su reemplazo
Paredes para soporte de backfill
Soporte en piques
Soporte en general
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APLICACIONES
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Int rodu ccin-Shotcrete como elemento de sop orte
Shotcrete es un soporte pasivo (por definicin) pero el hecho queeste adherido a la roca y tenga una resistencia a la prueba pull-outcontrasta con el sistema pasivo por excelencia (pernos y malla).
En las tpicas aplicaciones minera el shotcrete se coloca unos 5 a 10
cm, el shocrete no puede considerarse como un soporte de arco, sinembargo ofrece un buen soporte principalmente porque:
Cubre las fisuras, fallas
Reduce el intemperismo
Ofrece confinamiento a la superficie de la roca
Un pobre diseo o una mala aplicacin puede ser peligroso ycostoso!, la principal razn por shotcrete pobre es la ignorancia!
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Int rodu ccin-Shotcrete como elemento de sop orte
Un shotcrete pobre puede resultar de:
Un mal diseo de mezcla
Inadecuado servicios
Ineficiente control de calidad
Falsa economa
Lugar, equipo, materiales, personas inadecuados (principalmentetemas logisticos)
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Materias pr imas para el sh otcr ete
Gradacion
Petrografia
Forma
Humedad
Agregados
Tipo
Composicion
Finura
Cantidad
Cemento
Contenido deMinerales
pH
Agua
Micro Silica
Puzolanas
Flyash
Fibras
Adiciones
Plastificantes
Estabilizadores
Agentes de Bombeo
Curador
Integral
Aditivos
Tipo
Cantidad
Contenido Alcali
Lugar de Adicion
Acelerantes
Diseno Concreto Lanzado
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Agregados
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AGREGADOS - GRANULOMETRA
0
20
40
60
80
100
0 0.25 1 4 16
ISO Tamano (mm)
Porcenta
jequepasa
(%e
npeso)
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La curva de gradacin debe estar comprendida en el rea especificada (ACI 506-EFNARC)
Mucho agregado grueso puede provocar segregacin, mala lubricacin y baja trabajabilidad (Setraduce tambin en incremento del rebote)
En el caso de hormign con fibras el material fino es importante para la bombeabilidad y lacompactacin
El material fino que pasa el tamiz 0.125 mm debe estar mnimo entre 4-5% y mximo entre 8-12%
0
20
40
60
80
100
0 0.25 1 4 16
ISO Tamano (mm)
Porcentajequepasa
(%e
npeso)
AGREGADOS
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AGREGADOS
Cuanto menor sea el porcentaje de agregado de tamao grande:
Menor el reboteMayor la relacin a/cMenor la compactacinMayor el costo
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Particle Size (mm)
0
5
10
15
20
25
30
0 to 0.125 0.125 to 0.25 0.25 to 0.5 0.5 to 1 1 to 2 2 to 4 4 to 8 8 to 16
P
ercentage
distributio
n
foreach
particlesize
Austrian Grading
Norwegian Grading
S A N DFine Medium Coarse Fine Medium
G R A V E L
60% Gravel, 40% Sand
30% Gravel, 70% Sand
Curva granulomtrica - distribucin de partculas
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Banda g. - va seca v/s hmeda
3
8
12
21
35
60
100
18
34
49
62
73
100
11
22
37
55
73
100
26
50
72
90
100 100 1000.
125
0.
25
0.
5
1 2 4 8 16
0.
075
0.
15
0.
3
0.
6
1.
18
2.
36 5
6.
310
14
1
8
88
90
4
12
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.01 0.1 1 10 100Particle size (mm)
Percentage
passing
Dry-mix process gradingenvelope
Wet-mix process gradingenvelope
A d
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Agregados
A considerar:
forma y tamao de grano
distribucin y composicin de los tamaos de granos
absorcin
tratamiento o no de lavado del material
contenido de materia orgnica
El uso de material triturado en lugar de arena natural frecuentemente resulta enaumentos de la demanda de agua y en una pobre compactacin ybombeabilidad
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Cemento
Gradacion
Petrografia
Forma
Humedad
Agregados
Tipo
Composicion
Finura
Cantidad
Cemento
Contenido de
Minerales
pH
Agua
Micro Silica
Puzolanas
Flyash
Fibras
Adiciones
Plastificantes
Estabilizadores
Agentes de Bombeo
Curador
Integral
Aditivos
Tipo
Cantidad
Contenido Alcali
Lugar de Adicion
Acelerantes
Diseno Concreto Lanzado
TIPOS DE CEMENTO
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TIPOS DE CEMENTO
El tipo de cemento afecta la velocidad de hidratacin, y con ello la obtencin
de la resistencia, especialmente tiene influencia significativa en laresistencia a edades tempranas.
Se recomienda usar cemento tipo I
Cuando se usen cementos sulfo-resistentes, se deben esperar fraguados yendurecimientos mas lentos.
Contenido de Cemento
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Contenido de Cemento
via seca 320 - 400 kg/m3
via hmeda 350 - 500 kg/m3
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Rebote,...= f (contenido cemento)
Diseo de mezcla tipo
Cemento Tipo 1 375-450 kg
a/c 0.43-0.48
Agregados + 1750 kg Plastificante 1.5% Rheobuild 1000
DELVO 0.4 - 1.0%
Acelerante : 6-8% ; Meyco 160 / Meyco SA430
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Rebote,...= f (contenido cemento)
29
1915
16
9 7
0
10
20
30
375 410 450
contenido de cemento (kg/m3)
pared sobre-cabeza
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Agua
Gradacion
Petrografia
Forma
Humedad
Agregados
Tipo
Composicion
Finura
Cantidad
Cemento
Contenido de
Minerales
pH
Agua
Micro Silica
Puzolanas
Flyash
Fibras
Adiciones
Plastificantes
Estabilizadores
Agentes de Bombeo
Curador
Integral
Aditivos
Tipo
Cantidad
Contenido Alcali
Lugar de Adicion
Acelerantes
Diseno Concreto Lanzado
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Cantidad de Agua
180 lts a 240 lts (normalmente)
Muy al ta f lu idez puede ocasionar:
segregacin que bloquea la bomba
fraguado lento despus del lanzado
Horm ign co n mnim a adicin d e agu a:
reduccin en la relacin a / c
mejores resistencia finales y otras propiedades del hormign(porosidad, impermeabilidad)
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Adiciones
Gradacion
Petrografia
Forma
Humedad
Agregados
Tipo
Composicion
Finura
Cantidad
Cemento
Contenido de
Minerales
pH
Agua
Micro Silica
Puzolanas
Flyash
Fibras
Adiciones
Plastificantes
Estabilizadores
Agentes de Bombeo
Curador
Integral
Aditivos
Tipo
Cantidad
Contenido Alcali
Lugar de Adicion
Acelerantes
Diseno Concreto Lanzado
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Adiciones
Adiciones mas comunes usadas en hormign proyectado son:
puzolanas
ceniza volante (Fly ash)
escoria granular de alto horno (GGBS)
microslica
fibras
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Fly ash
material puzolanico inorgnico, el cual provee trabajabilidad ybombeabilidad en estado plstico del hormign y afecta la resistenciafinal, la permeabilidad y la resistencia a la accin del congelamiento.
Microsilica
material puzzolonico inorgnico - activo
puede adicionarse al hormign para mejorar trabajabilidad, bombeabilidad,resistencias, durabilidad etc.
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Beneficios de Silica Fume en Shotcrete
Reduccion de rechazo > 50%
se consiguen capas de hasta 30 cm de una sola pasada (en paredes)mayor resistencia a adherencia
mejor cohesion
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Silica-fume shotcrete
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Adiciones
Adiciones al cemento pueden tambin ser especificadas comoreemplazo de cemento, pero no deben exceder los siguientes limites:
Mxim o niv el de ad icio nes (po r peso):
cemento portland: Slica fume 15%
Fly ash 30%
cemento puzolanico Fly ash 15%
Fibras
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Fibras
Fibras
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Fibras
Dosis normal Fibras metlicas: 35 - 45 kgFibras Plsticas : 3 a 6 kg
Aporte: ductilidad, resistencia a ladeformacin, absorcin de energa,resistencia al fisuramiento.
Atencin: Rebote de las fibras en la mayora de los casos es alto.Problemas con bombeabilidad
Oportunidad: reemplazan la malla electro soldada.
longitud de fibras
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longitud de fibras
LENGTH OF STEEL FIBRE = 0.5 x INTERNAL
DIAMETER OF PUMPING HOSES
MAXIMUM SIZE OF
AGGREGATE = 1/3 x LENGTH
OF STEEL FIBRE
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Ejemplos de fibras
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Ejemplos de fibras
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Aditivos
Gradacion
Petrografia
Forma
Humedad
Agregados
Tipo
Composicion
Finura
Cantidad
Cemento
Contenido de
Minerales
pH
Agua
Micro Silica
Puzolanas
Flyash
Fibras
Adiciones
Plastificantes
Estabilizadores
Agentes de Bombeo
Curador
Integral
Aditivos
Tipo
Cantidad
Contenido Alcali
Lugar de Adicion
Acelerantes
Diseno Concreto Lanzado
Aditivos
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Aditivos
Plastificantes / Superplastificantes
mejoran la trabajabilidad y la cohesin en estado plstico
Permiten bombeabilidad de mezcla
Plastificantes base lignosulfonatos
disminuyen la tensin superficial del agua pero tienen un efecto secundario de retardo
en el tiempo de fraguado a altas dosis, el cual debe tenerse muy en consideracin en
hormign proyectado.
Superplastificantes base naftalenos / melaminas
no tienen efecto retardarte ni efectos de inclusin excesiva de aire
melaminas forman una capa de lubricacin en la superficie de las partculas,
naftalenos cambian elctricamente las partculas de cemento, as se repelen una entreotras.
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Acelerantes
Gradacion
Petrografia
Forma
Humedad
Agregados
Tipo
Composicion
Finura
Cantidad
Cemento
Contenido de
Minerales
pH
Agua
Micro Silica
Puzolanas
Flyash
Fibras
Adiciones
Plastificantes
Estabilizadores
Agentes de Bombeo
Curador
Integral
Aditivos
Tipo
Cantidad
Contenido Alcali
Lugar de Adicion
Acelerantes
Diseno Concreto Lanzado
Acelerantes
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Acelerantes
Acelerantes, aqu especialmente acelerantes de fraguado, usados para lanzar ensuperficies verticales y sobre cabeza para poder hacer posibles estos.
Propiedades requeridas:
Tiempos de fraguado, espesores posibles, ...
0,3 MPa despus de 6 minutos
Adicin simple e incorporacin en el hormign
Tipos de acelerantes
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Tipos de acelerantes
silicatos
aluminatos
alkali free
dosis v/s if-ff
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dosis v/s if ff
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resistencias tempranas, MPa
0,1
1
10
100
0' 5' 15' 30' 1h 2h 4h 6h 12h 24h
SA120, 4%
SA100, 4%
SA430, 6%
SA160, 8%
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resistencias a compresin, MPa
0
10
20
30
40
50
0 1 3 7 28 56 90
Patron
SA100, 4%
SA430, 6%
SA160, 8%
adherencia
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fraguado
desarrollo de resistencias iniciales(norma austriaca )
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(norma austriaca )
0.1
1.0
10.0
100.0
6mins
15mins
30mins
1hr
2hrs
4hrs
8hrs
12hrs
1day
3days
7days
14days
28days
56days
90days
120days
180days
Age of Sprayed Concrete
MeanC
ompressiveStre
ngth(N/mm2)
JLE C102 Permanent
JLE C104 Permanent
HEX Permanent
Waterloo Bridge Strengthening
MBT SA-160
JLE C102 TemporaryJ1
J2
J3
Alkali free
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mejor seguridad laboralimpacto ambiental reducido
menores bajas de resistencia c/r patrn
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Mtodos de Concreto Lanzado
Va SecaVa Hmeda
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Concreto lanzado va seca
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Concreto lanzado va seca
a)Preparacin de la mezcla
b)Alimentacin de la mquina lanzadora
c)El equipo introduce el material a la manguera
d) Se transporta el material a la boquilla mediante airecomprimido
e)Se adiciona agua en la boquilla
f)Se lanza a gran velocidad contra la superficie
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Aire+Agregados+Cemento
Agua+acelerante
E i
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Equipo
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Ventajas y desventajas de la va seca
VENTAJASEquipo ms econmicoDistancias ms largas
de transportePeso bajo de la lneaLimpieza fcilConveniente paraaplicaciones de pocovolmen
DESVENTAJASRebote altoMayor generacin de polvoRelacin a/c variableMayor desgaste del equipoBajo rendimiento deproduccinRequiere mayor consumo deaireMenos adecuado en laaplicacin de fibras
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Concreto lanzado Va hmeda
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Concreto lanzado Va hmeda
a)Preparacin de la mezcla
b)Alimentacin de la mquina
c)El equipo introduce el material a la manguera
d) Se transporta el material por flujo denso o diludo
e) Se le adiciona en la boquilla aire a presin y aditivoacelerante
f) Se lanza a gran velocidad
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Concreto lanzado Va hmeda
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Concreto fresco
Aire+acelerante
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Boquilla Va hmeda
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Equipo
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Equipo
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Ventajas y desventajas de la va Hmeda
VENTAJAS
Relacin a/c controlada
Menor rebote
Menor polvo
Mayor rendimiento
Utiliza una nueva tecnologade aditivos
Ideal para la aplicacin confibras
DESVENTAJAS
Equipo caro
Distancias ms cortasde transporte
Limpieza de bombas y
lneas
Lnea ms pesada
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Control de agua, consistencia y dosaje constantes
Relacin A/C constante fc estable < Dispersin
Economa de cemento por poca dispersin
Bajo rebote 2% a 10%
Alta produccin 10m3/hora a 20m3/horaBaja contaminacin en zona de lanzado
Acelerantes no alcalinos No agresivos a la piel
Precauciones de seguridad normales con el personal por labaja contaminacin y acelerantes ecolgicos
Equipos de diversos tamaos en funcin de la necesidad
Permanencia extendida del personal
Caractersticas del Shotcrete via hmedamoderno
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DosificacinEs procesode pesar omedirvolumtrica
mente losmateriales
Es el proceso de incorporar los materiales entre si hasta lograruna mezcla homognea
Mezclado
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Preparacin antes del lanzado
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Condiciones climticas
Clima fro
No aplicar concreto si la temperatura del aire es 5 C y
disminuyendo
No aplicar concreto lanzado sobre superficies congeladas
Mantener la temperatura de la mezcla 10 C
Proteger al concreto contra congelamiento hasta que tenga una
temperatura mnima de 4 Mpa
Usar agua caliente en la mezcla
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Clima Clido
Mantenga la temperatura del concreto lo ms bajo posible
Use agua fra en la mezcla
Emplee humectantes para enfriar el ambiente y controlar laevaporacin
Condiciones climticas
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Viento
No aplique el concreto lanzado durante vientos fuertes
Ponga barreras protectoras
Causa prdida de finos
Causa gran evaporacin
Puede ocasionar agritamiento por contraccin plstica
Condiciones climticas
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Lluvia
No aplicar concreto lanzado bajo lluvias fuertes
No aplicar concreto lanzado sobre superficies mojadas o con agua
corriendo
Proteja al concreto lanzado de la lluvia
Condiciones climticas
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Preparacin de la superficie
Superficies de tierra
Compactar y rellenar irregularidades
Dar nivel y pendiente
Humedecer las superficies antes del lanzado
No aplicar concreto lanzado sobre materiales congelados
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Superficies Rocosas
Remueva partculas inestables, sueltas, polvo y lodo
Lavar la superficie, excepto rocas arcillosas
Preparacin de la superficie
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COLOCACION
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General
Una buena colocacin requiere:
Buena compactacin
Buen recubrimiento del acero ( si est presente)
Superficie limpia y slida
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Colocacin Vertical
7/21/2019 Shotcrete Parte I
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Colocacin sobre cabeza
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Colocacin inferior
7/21/2019 Shotcrete Parte I
83/97
La perpendicularidad se aplica tambien a robots
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Movimiento Circular
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Velocidad
Adherencia
Densidad
Resistencia
DurabilidadPermeabilidad
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Velocidad
Va Seca 90 a 120 m/s (300 a 400 fps)
Va hmeda +/- 45 m/s (+/- 150 fps)
Velocidad = Compactacin
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Baja Velocidad
7/21/2019 Shotcrete Parte I
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Baja Velocidad
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Velocidad
Se incrementa la velocidad de impacto mediante:
Incrementando el volumen de aire
Reduciendo la distancia de la boquilla a la superficie
Incrementando el flujo de material en el concreto lanzado va
hmeda
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REBOTE
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Rebote
Material del concreto lanzado que es rechazado de la superficiereceptora
Partculas parcialmente cubiertas con cemento
Mayor rebote en la va seca
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Rebote
Depende de:
Tipo y composicin de agregados
Superficie de aplicacin
Velocidad de proyeccin
Habilidad del lanzador
Espesor de capa
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Rebote
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Rebote
90 % rebote ocurre durante el 10% de la aplicacin
Velocidad - adherencia - rebote
Velocidad - distancia - rebote
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