Shotcrete (shotcrete): ¿método seco o húmedo?

El hormigón proyectado, según el American Concrete Institute (ACI), se define como mortero u hormigón aplicado neumáticamente y vertido a alta velocidad. El hormigón proyectado, según la Federación Europea de Productores y Aplicadores de Productos Especiales para Estructuras (EFNARC), es una mezcla de áridos de cemento y agua que se proyecta neumáticamente desde una boquilla hasta un lugar determinado para producir una masa densa y homogénea.

shotcrete

El hormigón proyectado normalmente incorpora aditivos y también puede incluir adiciones de fibras (metálicas o sintéticas) o una combinación de estas. Ambos términos, hormigón proyectado o shotcrete, se refieren esencialmente al mismo material. La tendencia, especialmente en Europa, es referirse al producto como hormigón proyectado. En nuestro medio, preferimos utilizar la terminología americana del hormigón proyectado. Los principios aplicados a la tecnología del hormigón no son diferentes de los del hormigón proyectado. Esto significa que el hormigón proyectado debe diseñarse aplicando los desarrollos y recursos de la tecnología del hormigón para conseguir una mezcla económica y optimizada. Esto implica que se deben tener en cuenta los siguientes aspectos técnicos:

  • Materiales constituyentes y su composición.
  • Las condiciones de aplicación (incluido el acceso y factibilidad de los servicios, agua, aire, iluminación y ventilación).
  • El método de aplicación (seco o húmedo).
  • Aspectos logísticos (principalmente su influencia en la manipulación).
  • Requisitos de salud y seguridad.

En las siguientes líneas, discutiremos aspectos del método de aplicación. Actualmente se utilizan dos métodos: pulverización seca y pulverización húmeda.

En el proceso seco, el agua necesaria para la hidratación del cemento se agrega a la boquilla, mientras que en el proceso húmedo, se agrega agua a la planta de concreto. Ambos métodos tienen sus ventajas y desventajas, y la elección de uno u otro dependerá de los requerimientos del proyecto y la experiencia del personal responsable de su ejecución. Hasta hace unos años el método más utilizado era la proyección en seco, pero ahora la tendencia ha cambiado, sobre todo en hormigón proyectado para retención de rocas.

El método dominante del futuro será la pulverización húmeda, ya que proporciona un mejor entorno de trabajo, mayor calidad, uniformidad y producción. Los avances en la tecnología del hormigón proyectado están relacionados con el proceso húmedo. Los ejemplos de avances recientes incluyen nuevas generaciones de adyuvantes y aditivos, como el sistema de control de hidratación DELVO®CRETE, el sistema acelerador ecológico libre de álcalis y los métodos MEYCO® ACC de última generación, el concreto de curado en interiores MEYCO® TCC, microsílice y nanosilicatos y fibras plásticas.

Actualmente, el 70% del hormigón proyectado se aplica en húmedo (más de 8 millones de metros cúbicos al año en todo el mundo), mientras que el 30% restante se aplica en seco.. En algunas partes del mundo predomina el método húmedo (casi el 100% en Escandinavia e Italia). En Perú, el método predominante es el proceso seco.

Sin embargo, la brecha se está cerrando, y se estima -ya que no existen registros al respecto- que el 60% aún corresponde a aplicación seca, con un importante 40% correspondiente a aplicación húmeda. Es importante señalar que la primera mina en el país que comenzó a soportar roca húmeda en sus operaciones diarias fue la mina Doe Run Cobriza en mayo de 2000.

método seco

Cada proceso tiene sus inconvenientes; los de la vía seca son:

  • Altos costos operativos debido al desgaste de las máquinas de rotor, especialmente los revestimientos de goma y los discos de fricción. Mantener estos costos dentro de límites razonables requiere una configuración adecuada de la máquina, cambios de piezas oportunos y procedimientos de pulverización adecuados.
  • El polvo es otra desventaja, pero se puede reducir al proporcionar un contenido de humedad natural favorable (o una humectación previa adecuada) y usar aglutinantes para el control del polvo.
  • Además de la formación de polvo en la boquilla, también se debe prestar atención al efecto que tiene el polvo del sistema de alimentación en la máquina. En este caso, son ventajosas las máquinas tradicionales de doble cámara o la versión moderna de Schürenberg (SBS). Sin embargo, las máquinas de rotor pueden ser a prueba de polvo hasta cierto punto (o incluso completamente).
  • Otro problema importante con el proceso de cribado en seco es el rebote relativamente alto. Según la superficie de aplicación que se considere (hacia arriba o bóveda), se pierde entre un 15 y un 35% del hormigón. La pérdida promedio normal es de 20-25%.
  • Para reducir significativamente el rebote, se pueden utilizar las nuevas clases de aditivos mencionadas anteriormente.

El uso de microsílice o sistemas de control de hidratación como DELVO®CRETE puede ayudar, y la pérdida promedio puede reducirse hasta en un 15 %. Otra desventaja que suele citarse es el bajo rendimiento del equipo, aunque las máquinas modernas pueden aplicar más de 10 m3/h.

Esto es algo que ciertamente no es posible con una aplicación manual, pero sí con el uso de un brazo robótico. Así, dado el aumento de los costes de desgaste, una producción superior a 8 m3/h es crítica desde el punto de vista económico. Gracias a muchos años de experiencia en el proceso de proyección en seco, ahora se tiene un gran conocimiento de la técnica. Es sumamente importante asegurarse de seleccionar materiales, equipos y procedimientos de aplicación que puedan combinarse de la mejor manera posible para obtener resultados satisfactorios en términos de calidad y economía.

Método de pulverización húmeda

Como se mencionó anteriormente, este método es el único utilizado en Escandinavia, Italia y en una gran cantidad de grandes proyectos subterráneos en todo el mundo. El uso de hormigón proyectado para aplicaciones de soporte de rocas ha crecido exponencialmente en los últimos 10 a 15 años, lo que ha impulsado su intenso desarrollo. Entre 1971 y 1980 hubo un desarrollo impresionante del método húmedo en Escandinavia, con la consiguiente transformación total de su mercado de hormigón proyectado. Pasó de 100 % seco a 100 % húmedo, y la aplicación pasó de manual a robótica.

Este cambio radical solo ocurrió en Noruega. Desde aproximadamente 1976, se han agregado cada vez más microsílice y fibras metálicas al hormigón proyectado húmedo. Los noruegos están claramente a la vanguardia de la tecnología de hormigón proyectado húmedo, tanto en la teoría como en la práctica.

Valdría la pena tener este evento como referencia para el uso moderno del hormigón proyectado para la contención de rocas (se puede obtener más información en el sitio web). No está claro por qué el cambio que tuvo lugar en Escandinavia no tuvo lugar en ningún otro país. Quizás la explicación se pueda encontrar analizando las condiciones noruegas. La mala reputación de la técnica de aspersión húmeda se debe al mal equipo utilizado y al desconocimiento del método. Estos factores llevaron a la producción de hormigón de muy mala calidad.

Para hacer circular la mezcla por los equipos se utilizaban contenidos de agua muy elevados, con una relación agua/cemento de hasta 1,0. Con la tecnología actual en la industria del hormigón, es bastante posible producir hormigón proyectado húmedo con una resistencia a la compresión de 28 días superior a 60 MPa. La tecnología ahora también se utiliza en la construcción de nuevos edificios (en lugar del método de colocación original) y en la reparación de plataformas petrolíferas en el Mar del Norte. Esta es una prueba de la alta calidad del método, teniendo en cuenta los estrictos requisitos que debe cumplir y los materiales utilizados en la construcción submarina.

Economía

La capacidad de pulverización ha aumentado drásticamente desde los días de las máquinas/robots mezcladores en seco hasta los modernos robots de procesamiento húmedo. En un turno de 8 horas, la capacidad promedio de aspersión del método húmedo es generalmente 4-5 veces mayor que la del método seco.

Si bien el costo de invertir en los nuevos robots de método húmedo ha aumentado significativamente, al mismo tiempo ha habido una caída igualmente significativa en el costo de colocación de hormigón proyectado. También redujo uno de los principales factores de costo: el tiempo de configuración por ciclo.

Gracias a los sistemas robóticos integrados, la aplicación de hormigón proyectado puede comenzar unos minutos después de que los equipos lleguen al frente. La introducción de perforadoras hidráulicas aumentó la capacidad de perforación en un 100%. El aumento de la inversión resultó en tiempos más cortos por ciclo de perforación y voladura. En consecuencia, el costo del tiempo ha aumentado. El tiempo dedicado a la operación de proyección debía reducirse al mínimo. Por lo tanto, era fundamental aumentar la capacidad de aplicación del hormigón proyectado. Además, la reducción en la recuperación de aproximadamente un 25% tuvo importantes repercusiones económicas.

Ambiente de trabajo

Los operadores de procesos secos estaban acostumbrados a trabajar con mucho polvo. No solo se emitía polvo desde la boquilla, sino también desde la máquina de voladura. Por lo general, los resultados de las mediciones de polvo en el entorno de trabajo fueron más del triple de la cantidad permitida.

El método húmedo mejoró significativamente las condiciones del ambiente de trabajo, brindando mayor seguridad a los trabajadores del túnel. Una de las situaciones que motivó el desarrollo del método húmedo fue el hormigonado en condiciones peligrosas. Los riesgos de seguridad a menudo eran inaceptables sin un robot y sin el uso de fibras metálicas como refuerzo. Con el control remoto del equipo, era posible que el operador estuviera debajo de un área previamente protegida, por lo que el riesgo de desprendimiento de rocas solo afectaba al equipo, no a la vida humana.

Calidad

Todavía se cree erróneamente que el método húmedo no proporciona resultados de alta calidad. Lo cierto es que si se utilizan aditivos reductores de agua (baja relación agua/cemento) y microsílice, se pueden conseguir resistencias a compresión de hasta 100 MPa aplicándolos sobre hormigón húmedo. A diferencia del método seco, el método húmedo proporciona una calidad constante.

Solicitud

Con el método húmedo se utiliza hormigón ya mezclado en planta hormigonera o mortero premezclado. El hormigón se prepara de la misma manera que el hormigón normal. En cualquier punto del proceso es posible inspeccionar y controlar la relación agua/cemento (y por tanto la calidad). La consistencia se puede ajustar usando aditivos. Con el método húmedo, es más fácil producir una calidad uniforme durante todo el proceso de pulverización.

La mezcla terminada se descarga en una bomba y se transporta bajo presión a través de la tubería. Al principio se utilizaban principalmente bombas de tornillo, ahora predominan las bombas de pistón. En la boquilla del extremo de la manguera se añade aire al hormigón a razón de 7-15 m3/min ya una presión de 7 bar según el tipo de aplicación (manual o robot). La función del aire es aumentar la velocidad del hormigón para obtener una buena compactación y adherencia a la superficie.

Un error común que se comete con el método húmedo es usar cantidades insuficientes de aire. Por lo general, se agregan entre 4 y 8 m3/min, lo que conduce a una menor resistencia a la compresión, así como a un agarre y un rebote deficientes. Para la proyección robótica se requieren hasta 15 m3/min de aire. Además del aire, se agregan aceleradores de fraguado al mortero. Todavía hay quienes creen que no es posible obtener un hormigón resistente a las heladas y que los aceleradores de fraguado deterioran la adherencia del hormigón proyectado. Los resultados de varios estudios, combinados con la experiencia práctica, muestran que los aceleradores logran una mejor resistencia a las heladas porque producen un concreto más compacto y duradero. Asimismo, mejoran la adherencia porque evitan que el concreto gotee sobre el piso y se adhiera inmediatamente a la superficie.

ventaja

Aquí hay un resumen de las ventajas del método húmedo sobre el método seco:

  • Rebote mucho más débil. Con el uso de equipos adecuados y personal capacitado, se obtienen pérdidas normales entre 5 y 10%, incluso en el caso de proyección de hormigón fibroso.
  • Mejor ambiente de trabajo debido a la reducción de polvo.
  • Capas más gruesas debido al uso eficiente de materiales de mezcla.
  • Dosificación de agua controlada (relación agua/cemento constante y definida).
  • Mejor agarre.
  • Resistencia a la compresión superior, poca variación en los resultados.
  • Producción mucho mayor, por lo tanto más económica.
  • Uso de fibras plásticas y nuevos aditivos.

Desventajas

  • Distancia de transporte limitada (máximo 300 m).
  • Crecientes exigencias en la calidad de los áridos.
  • Solo se permiten interrupciones limitadas.

Resumen del método húmedo

Con el robot pulverizando superficies húmedas suficientemente grandes, es posible conseguir (con un solo operario) una producción media de 60 a 100 m3 con un rebote inferior al 10%, en un turno de 8 horas. Comparando los métodos seco y húmedo, se puede concluir que el primero debe usarse para aplicaciones de pequeño volumen (por ejemplo, reparaciones) y en condiciones muy específicas (largas distancias, interrupciones repetidas, etc.), mientras que debe usarse el método húmedo. en todo trabajo de apoyo en roca. El artículo que observé se puso a disposición en la página siguiente, para obtener más información, comuníquese con el mismo:

  • Sitio web: https://www.revistaseguridadminera.com/operaciones-mineras/metodo-por-via-seca-o-via-humeda/

Elaborado por: Ing Néstor Luis Sánchez – Tw: @Néstor L.

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