TT-204. Tecnología aplicada para la reducción de fragua del concreto lanzado en Chungar

TT-204 Tecnología aplicada para la reducción de fragua del concreto lanzado en Chungar Jimmy Bardales Sanchez Supervisor Control de Calidad jbardales

5 downloads 34 Views 1MB Size

Recommend Stories


CONCRETO PREMEZCLADO. Para todos
CONCRETO PREMEZCLADO Para todos. CONCRETO PREMEZCLADO Para todos. ÍNDICE 01» ¿QUÉ ES EL CONCRETO PREMEZCLADO? 02» ¿POR QUÉ SE UTILIZA EL CONCRETO PR

ADITIVOS PARA CONCRETO
CONCRETO ADITIVOS PARA CONCRETO CONCRETO Aditivos para Concreto 1 2 CONCRETO Aditivos para Concreto CONTENIDO 4 Antecedentes 6 Plastificante

Story Transcript

TT-204

Tecnología aplicada para la reducción de fragua del concreto lanzado en Chungar Jimmy Bardales Sanchez Supervisor Control de Calidad [email protected] Eli Aldave Palacios Jefe de Geomecánica [email protected] Empresa Administradora Chungar SAC Volcan RESUMEN La industria minera es uno de los mayores consumidores de concreto lanzado, siendo utilizado en mayor demanda para sostenimiento subterráneo, teniendo como reto buscar alternativas para disminuir el tiempo de fragua y alcanzar la resistencia requerida antes de continuar la siguiente actividad, siendo más seguro y eficiente el proceso de sostenimiento. En el 2012, se llevó a cabo una serie de ensayos a nivel laboratorio y luego en mina, con la finalidad de dar a conocer la alternativa de reducir el tiempo de fragua de 4 horas a 3 horas, logrando su implementación. Actualmente en aras de la mejora continua y sobre todo en la búsqueda de optimizar el proceso de sostenimiento con concreto lanzado, se propuso reducir el tiempo de fragua de 3 horas a 2 horas, elaborando varios diseños a nivel laboratorio, dándonos buenos resultados y posteriormente su implementación. Las investigaciones y trabajos desarrollados para determinar la resistencia del concreto fresco a edades tempranas, se basa en la norma EN 14488-2 – Parte 2: “Resistencia a la compresión del concreto joven lanzado", dando resultados de campo con la aguja Mecmesin desde los 10 minutos y hasta obtener un valor de 1.5 Mpa como máximo de resistencia, luego proceder a utilizar la pistola HILTI para los datos de resistencia a partir de las 4 horas o cuando se tenga valores por encima de 2.0 Mpa. Estos ensayos dan información

del desarrollo de la resistencia, con la obtención de lecturas directas, esta información se ingresa a una hoja de datos y se grafica los valores de resistencia en MPa.

INTRODUCCION En la actualidad, la mayoría de minas del Perú buscan mecanizar sus procesos para ser más eficientes, no siendo la excepción la Mina Chungar, cuyo yacimiento esta emplazada en rocas sedimentarias margas, areniscas y conglomerados de la formacion Casapalca las cuales fueron plegadas, falladas y fragmentadas siendo sus caracteristicas geotécnicas desfavorables, presentado rocas de mala a muy mala calidad con condiciones estructurales adversas, por lo cual, se implementó el uso del concreto lanzado con equipos robotizados para su sostenimiento, haciendo más segura y eficiente las operaciones. Dentro de la minería, el factor tiempo es uno de los componentes más relevantes en la actividad, por lo cual, venimos desarrollando diseños alternativos para la reducción del tiempo de fraguado del concreto lanzado bajo parámetros definidos, siendo nuestros principales objetivos mantener la seguridad, mejorar el ciclo de minado, optimizar los costos de producción y controlar la estabilidad de nuestras excavaciones. El concreto lanzado es el sostenimiento inicial, debiendo ser instalado en el tiempo oportuno para prevenir la desintegración de la roca circundante, además de la concentración de esfuerzos en la excavación, controlando la relajación inicial debiendo ser capaz de adaptarse a las deformaciones. La estabilidad completa se alcanza con la instalación de los pernos de anclajes dentro del macizo rocoso formando su arco de autosoporte habiendo una interacción Roca - Sostenimiento. Gracias al avance de la tecnología, ahora se dispone de equipos adecuados para la determinación de resistencia a edades tempranas, pudiéndose obtener la curva de evolución de la resistencia desde minutos hasta horas y días con mayor exactitud. Para esta investigación, se utilizó el equipo penetrometro digital Mecmesin y la pistola 1

Hilti basados en las normas establecidas para concreto, además de elaborar un programa de trabajo tanto en laboratorio como en campo, obteniendo resultados satisfactorios. OBJETIVOS En el sostenimiento subterráneo, la aplicación del concreto lanzado data del siglo pasado; sin embargo, su aplicación se encuentra plenamente vigente especialmente en calidades de roca de pobre a muy pobre según la clasificación 1 de Bieniawski . Se indican a continuación los objetivos que nos conllevaron a realizar este trabajo técnico: 



  

Reducir el tiempo de fragua del concreto lanzado de 3 horas actualmente estandarizado en toda la mina a 2 horas. Buscar el o los aditivos que proporcionen las características que se requieren para que el concreto lanzado mantenga su performance actual. Tratar de obtener el menor costo posible para no alterar el costo total de sostenimiento actual. Superar a las 24 horas la resistencia a compresión uniaxial que se obtiene en campo con el diseño actual (10 Mpa). Igualar la resistencia a la compresión actual 2.0 Mpa en menor tiempo (2 horas).

Figura 1: Mapa ubicación Mina Chungar 1 PROCESO PRODUCTIVO DE CONCRETO LANZADO VIA HUMEDA

Dentro del proceso productivo de concreto, se cuenta con tres subprocesos bien definidos, los cuales se pasan a detallar brevemente: 1.1 Control calidad insumos Control de calidad de los insumos para la elaboración del concreto lanzado (shotcrete), punto de partida en la obtención de un producto de calidad y que cumpla los requerimientos de la mina, basándonos en las normas ACI, ASTM, NTP.

UBICACIÓN Y ACCESO La mina Animón, propiedad de la Empresa Administradora Chungar S.A.C. Ubicada en el flanco oriental de la cordillera occidental, geomorfológicamente dentro de la superficie puna en un ambiente glaciar, la zona presenta un clima frígido y seco típico de la puna, la vegetación son pastos conocido como ¨ichus¨; políticamente ubicada en el distrito de Huayllay, Provincia de Pasco, en las coordenadas U.T.M.:N´780,728 y E-344654, altura de 4,600 m.s.n.m., dentro de la hoja 23-KOndore. (*) “Engineering Rock Mass Classification” por Z. T. Bieniawski

1.2 Dosificación y mezclado Dosificación, mezclado y verificación del concreto lanzado, en este proceso la buena operatividad de la planta, calibración constante de balanzas y verificación de la calidad del concreto fresco entregado (slump, temperatura, rendimiento en m3, peso unitario, perdida de asentamiento en el tiempo y toma de muestras en planta para verificación de la resistencia a la compresión uniaxial) son puntos importantes para entregar un producto que cumpla con los parámetros exigidos.

2

1.3 Transporte y colocación Transporte y colocación del concreto lanzado, en este proceso se verifica que el producto llegue a la zona donde se procederá a colocar con el slump y trabajabilidad adecuado, luego el punto final en todo el proceso y fundamental es la colocación, aquí se debe contar con los siguientes parámetros: presión de aire adecuada (mínimo 3.5 bares), caudal constante, buen desatado de la zona donde se va a colocar el concreto, el espesor debe ser lo más uniforme posible, la operatividad de los equipos para el lanzado (mixer, robot), operadores idóneos (experiencia y capacitación adecuada); puntos fundamentales para lograr una buena adherencia del concreto con la roca, la dosificación de aditivo se controla ajustando la cantidad de acuerdo al tipo de terreno. La verificación de la calidad del concreto lanzado in situ se realiza muestreando paneles para extraer testigos y su correspondiente ensayo a compresión uniaxial y mediante la prueba de rebote se verifica la cantidad de mezcla desperdiciada que no debe exceder el 10% del volumen total colocado. 2

ETAPAS EN LA REDUCCION DEL TIEMPO DE FRAGUADO EN EL CONCRETO LANZADO VIA HUMEDA

2.1 Reducción de fragua de 4 a 3 horas De las pruebas realizadas se logró obtener los siguientes resultados: •







Reducción del tiempo de fragua de 4 horas a 3 horas actualmente estandarizado en toda la mina desde marzo del 2012. Ajuste en la dosis de aditivo súper plastificante y se cambió la cantidad de arena, manteniendo su performance. Se superó la resistencia a compresión uniaxial que se obtenía con el diseño anterior, actualmente se obtiene por encima de 10 Mpa a 24 horas. Se igualó en algunos casos la resistencia a la compresión de 2.0

• • •

Mpa. en menor tiempo (3 horas). Dosificaciones con diferente slump (consistencia de la mezcla) según la distancia a recorrer del equipo. Mayor durabilidad en el tiempo del concreto actual. Reducción de la dosis de aditivo acelerante debido a un fraguado en menor tiempo.

Tabla 1 Comparación diseño para 4 horas vs. Diseño a 3 horas de fragua. Diseños X 1 m3 4 horas 3 horas Cemento T1(kg) 400 400 Agua de diseño (Lt) 185 177 Agregado Grad. #2 (kg) 1610 1595 Súper Plastificante (Lt) 2.15 2.80 Fibra metálica 65/35 (kg) 20 20 Acelerante alcalino (Gal) 3.5 3.0 Relación Agua / Cemento 0.463 0.443 El diseño a 3 horas de fragua, se encuentra actualmente implementado en toda la mina. La resistencia que se obtiene a las 3 horas es de 2.3 a 2.0 Mpa, valores más que suficientes para permitir el ingreso de los equipos para empernado y su correspondiente colocación de los pernos de fricción con la finalidad de completar el sostenimiento definitivo.

2.2 Reducción de fragua de 3 a 2 horas Se llevaron a cabo pruebas en 2 etapas, las cuales se detallan a continuación: 2.2.1

1ra Etapa de pruebas a nivel laboratorio para obtener diseños propuestos Se llevaron a cabo ensayos a nivel laboratorio. En esta primera etapa se realizaron variaciones en la relación agua/cemento y porcentaje de dosificación de aditivo se varió así como también una ligera variación en la cantidad de arena por metro cúbico, pero tratando de mantener trabajabilidad, manejabilidad, contrarrestar que la hidratación del cemento se realice en menor tiempo y elevar la resistencia inicial.

3

Pruebas realizadas:    

Diseños de mezclas variando el % de aditivo utilizado de 2.8 hasta 3.8 litros. Slump (asentamiento de la mezcla en pulgadas) de 8 ¾” hasta 10 ¾”. Pérdida de asentamiento (slump), llegando a obtener pérdidas de ½” x hora. Resistencia a la compresión uniaxial en probetas elaboradas en laboratorio. Tabla 2 Diseños propuestos para reducción de fragua a 2 horas - A nivel Laboratorio PRUEBAS EN LABORATORIO - ROTURA A COMPRESION UNIAXIAL EN PROBETAS CILINDRICAS ESTANDAR Aditivos: Super Plastifcante 3330 y un Super Plastificante con algo de retardo SC - Reduccion de Fragua a 2 Horas 2014

TIPO DE DISEÑO

D PATRON Relacion: 0.44

DI 3330 Relacion: 0.43

DII 3330 Relacion: 0.43

DIII SC Relacion: 0.43

DIV SC Relacion: 0.43

DV SC Relacion: 0.43

DOSIFICACION DE PLANTA CANTIDAD DE CEMENTO TIPO I

400 Kg.

400 Kg.

400 Kg.

400 Kg.

400 Kg.

400 Kg.

AGREGADO SECO - GRAD. 2

1595 Kg.

1605 Kg.

1605 Kg.

1607 Kg.

1608 Kg.

1608 Kg.

FIBRA METALICA ENCOLADA

20.0 Kg.

20.0 Kg.

20.0 Kg.

20.0 Kg.

20.0 Kg.

20.0 Kg.

176 Lt.

172 Lt.

172 Lt.

172 Lt.

172 Lt.

172 Lt.

0.44

0.43

0.43

0.43

0.43

0.43

3.00 Kg. (0.75%)

3.21 Kg. (0.803%)

3.50 Kg. (0.875%)

-

-

-

-

-

-

2.40 Kg. (0.60%)

2.20 Kg. (0.55%)

2.30 Kg. (0.575%)

AGUA DE DISEÑO RELACION AGUA/CEMENTO SUPER PLASTIFICANTE 3330 SUPER PLASTIFICANTE SC

PARAMETROS ESTADO FRESCO DE LA MEZCLA ASENTAMIENTO O SLUMP (PULG) TEMPERATURA DEL CONCRETO (o C) ADICION DE AGUA PARA OBTENCION DE SLUMP

8 3/4" Pulg.

8 3/4" Pulg.

9 3/4 Pulg.

10 3/4 Pulg.

10 Pulg.

10 1/2 Pulg.

13.8

14.5

14

13.2

13.5

13

0.00 LT.

0.00 LT.

0.00 LT.

0.00 LT.

0.00 LT.

0.00 LT.

PARAMETRO ESTADO ENDURECIDO DE LA MEZCLA RESISTENCIA A LA 24 HORAS (Kg/cm2) RESISTENCIA A 3 DIAS PROMEDIO (Kg/cm2) RESISTENCIA A 7 DIAS PROMEDIO (Kg/cm2) RESISTENCIA A 28 DIAS PROMEDIO (Kg/cm2)

98 Kg/cm2

104 Kg/cm2

70 Kg/cm2

79 Kg/cm2

128 Kg/cm2

100 Kg/cm2

288 Kg/cm2

241 Kg/cm2

254 Kg/cm2

174 Kg/cm2

256 Kg/cm2

250 Kg/cm2

360 Kg/cm2

337 Kg/cm2

372 Kg/cm2

279 Kg/cm2

346 Kg/cm2

340 Kg/cm2

420 Kg/cm2

412 Kg/cm2

401 Kg/cm2

423 Kg/cm2

422 Kg/cm2

389 Kg/cm2

CIA MINERA VOLCAN - UO CHUNGAR S.A.C. Laboratorio - Control de Calidad

Tiempo (horas)

DPATRON

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

8 7 7 6 6 5 5 4 3

DI 3330

3/4 1/2

8 8 8 7 7 6 5 4 3

1/2 1/2

1/2

DII 3330

3/4 1/2

9 9 9 8 6 5 4 3 2

3/4 1/2 3/4 1/2 3/4

3/4 1/2

1/2 3/4 3/4

Características de los Diseños

DIII SC

DIV SC

DV SC

10 3/4 9 1/2 8 1/2 8 7 1/2 6 1/2 6 5 1/2 4

10 9 1/2 9 8 1/2 8 1/4 8 7 6 1/2 5 3/4

10 1/2 9 8 3/4 8 1/2 8 7 1/2 6 3/4 6 5 1/2

DPATRON

DI

DII

R A/C

0.44

Aditivo

V3330 (2.80 Lts.)

R A/C

0.43

Aditivo

V3330 (3.00 Lts.)

R A/C

0.43

Aditivo

V3330 (3.27 Lts.)

DIII

DIV

DV

R A/C

0.43

Aditivo

VSC (2.19 Lts.)

R A/C

0.43

Aditivo

VSC (2.01 Lts.)

R A/C

0.43

Aditivo

VSC (2.10 Lts.)

Slump (pulg)

Perdida de Asentamiento en el Tiempo 11 10 1/2 10 9 1/2 9 8 1/2 8 7 1/2 7 6 1/2 6 5 1/2 5 4 1/2 4 3 1/2 3 2 1/2 2

DIV SC

DI 3330 DPATRON

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

Tiempo (horas)

Figura 2: Pruebas Perdida de Asentamiento – Fragua en el Tiempo

LABORATORIO PLANTA DE CONCRETO

RESULTADOS REDUCCION DE FRAGUA DISEÑOS PROPUESTOS FRAGUA A 2 HORAS VS DISEÑO PATRON Resistencia a la Compresion Uniaxial MPA EDAD Dias

DISEÑO PATRON V3330-2.80 LT. R A/C 0.44

DI V3330-3.00 LT. R A/C 0.43

DII V3330-3.27 LT. R A/C 0.43

DIII VSC-50-2.19 LT. R A/C 0.43

DIV VSC-50-2.01 LT. R A/C 0.43

DV VSC-50-2.10 LT. R A/C 0.43

1 3 7 28

10.1 28.8 36.0 42.0

10.4 24.1 33.7 41.2

7.0 25.4 37.2 40.1

7.9 17.4 27.9 42.3

12.8 25.6 34.6 42.2

10.0 25.0 34.0 38.9

GRAFICO DISEÑOS ALTERNATIVOS RESISTENCIA A LA COMPRESION UNIAXIAL 45.0

42.3 40.0 37.2 36.0

35.0

42.2 42.0 41.2 40.1 38.9

34.6

34.0 33.7

30.0 28.8

M PA

25.4 25.0

27.9

25.0 25.6

24.1 20.0 17.4 15.0

10.0

12.8

10.4 10.1 10.0

7.9 7.0

5.0

0.0 1

3

7

28

EDAD (Dias) DISEÑO PATRON V3330-2.80 LT. R A/C 0.44

DI V3330-3.00 LT. R A/C 0.43

DII V3330-3.27 LT. R A/C 0.43

DIII VSC-50-2.19 LT. R A/C 0.43

DIV VSC-50-2.01 LT. R A/C 0.43

DV VSC-50-2.10 LT. R A/C 0.43

Figura 3: Resultados Resistencia a la Compresión – Diseños propuestos

5

Análisis de los resultados en laboratorio:









En las pruebas a nivel laboratorio se pudo identificar dos diseños que dieron resultados aceptables (DI y DIV) y que comparándolos con el patrón eran los más adecuados para realizar los ensayos en mina y ver su performance ya en la operación. De las pruebas preliminares en mina se observó que el diseño IV con un súper plastificante que tenía algo de retardo (SC propuesto por proveedor), nos daba valores de mantención muy buenos sin embargo una vez colocado el concreto su fraguado y valores de resistencia iniciales eran por debajo que cuando se utilizaba el diseño propuesto DI con el súper plastificante utilizado actualmente, pero con relación al diseño patrón para 3 horas en donde se utiliza una dosificación de 2.80 litros, para el diseño propuesto para 2 horas, se utilizó 3.0 litros, esto significa una adición de 0.20 litros más al metro cúbico de mezcla.

Tabla 3 Comparación diseño para 3 horas vs. Diseño a 2 horas de fragua propuesto el DI Diseños X 1 m3 3h 2h Cemento T1(kg) 400 400 Agua de diseño (Lt) 177 172 Agregado Grad. #2 (kg) 1595 1608 Súper Plastificante (Lt) 2.80 3.00 Fibra metálica 65/35 (kg) 20 20 Acelerante alcalino (Gal) 3.0 3.0 Relación Agua / Cemento 0.443 0.43

• • •

Nivel 270, Tajo 700 y Tajo 600 Veta Janeth de Compañía. Nivel 150, Rampa 125 Veta Carmen de Miro Vidal. Nivel 175, Tajo 600 W Veta Janeth de Miro Vidal. Nivel 150, Sub Nivel 700 y 600 Veta Karina I de Miro Vidal. Nivel 145, Tajo 300 Split 225 Veta Principal de Miro Vidal.

Figura 4: Nivel 270 Tajo 600 Veta Janeth de Compañía. Curva de resistencia a la compresión en panel 1 muestreado en mina.

El diseño a 2 horas de fragua, presenta variación en el consumo de arena y plastificante, además de reducción en la dosis de agua, con la finalidad de aumentar la resistencia inicial en menor tiempo.

2.2.2

2da Etapa de pruebas piloto e interior mina 1ra Etapa: Estas pruebas se llevaron a cabo en zonas identificadas por Geomecánica, las cuales paso a mencionar:

Figura 5: Nivel 270 Tajo 600 Veta Janeth de Compañía. Curva de resistencia a la compresión en panel 2 muestreado en mina.

6

-

Análisis de información obtenida en pruebas interior mina en 1ra etapa La resistencia que se obtiene a las 2 horas es de 1.0 a 1.3 Mpa, valores que por el tipo de macizo rocoso en estas zonas no representa problemas en la colocación del concreto. Si bien es cierto nos encontramos con valores que están por encima de la curva J2, se encuentran alejados de la curva J3.

-

2da Etapa Estas pruebas se llevaron a cabo en zonas identificadas por Geomecánica: • • •



• •

Nivel 100, Sub Nivel 100 Veta Principal de Compañía. Nivel 115, Sub Nivel 400 Veta Ofelia de Compañía. Nivel 075, Acceso 100 Veta Principal de Compañía profundización. Nivel 115, Tajo 000 y Tajo 100 Veta Principal de Compañía. Nivel 100, Sub Nivel 400 Veta Principal de Compañía. Nivel 125, Tajo 200 veta María Rosa de Miro Vidal.

Figura 7: Nivel 115 Tajo 000 Veta Principal de Compañía. Curva de resistencia a la compresión en panel 1 muestreado en mina. Relación Agua – Cemento: 0.41 -

Análisis de información en pruebas interior mina en 2da etapa -

-

-

Figura 6: Nivel 100 Sub Nivel 100 Veta Principal de Compañía. R a/c 0.43

Con respecto a la relación agua/cemento de 0.43, la resistencia obtenida a las 2 horas es de 1.16 Mpa, valor que nos significó realizar un análisis más detallado, debido a que el tipo de macizo rocoso que se encuentra en esta zona (Nivel 100 Principal – Figura 6) está caracterizado por ser desde muy fracturado a intensamente fracturado / muy pobre con un RMR de 0 a 30. Debido a lo expuesto líneas arriba se recomendó elaborar un diseño que satisfaga los requerimientos, elevando el valor de resistencia a 2.0 Mpa, Se realizó cambios en el diseño reduciendo la relación agua/cemento de 0.43 a 0.41, obteniendo a las 2 horas un valor de 2.01 Mpa de resistencia a la compresión uniaxial, con este valor se garantiza la seguridad del personal y la calidad del sostenimiento con shotcrete.

7

-

Con este valor a 2 horas nos encontramos por encima de la curva J2 y más cerca a la curva J3.

Tabla 5: E= Energía de Absorción de acuerdo a la calidad del macizo rocoso sistema Q.

Tabla 4: Comparación entre diseño para 3 horas y diseño a 2 horas de fragua corregido Diseños X 1 m3 3h 2h Cemento T1(kg) 400 410 Agua de diseño (Lt) 176 168 Agregado Grad. #2 (kg) 1595 15948 Súper Plastificante (Lt) 2.80 3.40 Fibra metálica 65/35 (kg) 20 20 Acelerante alcalino (Gal) 3.2 3.0 Relación Agua / Cemento 0.44 0.41 En la tabla, se puede apreciar que se tiene el diseño propuesto y que dio resultados satisfactorios logrando obtener a las 2 horas 2.01 Mpa de resistencia a la compresión uniaxial.

3 EQUIPOS QUE SE REQUIEREN PARA LAS PRUEBAS DE CAMPO Y DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A EDADES TEMPRANAS Dentro de los requerimientos en el diseño del concreto lanzado, se debe de tomar en cuenta la utilización de herramientas y equipos que nos brinden criterios de evaluación con estándares de seguridad, que garanticen la calidad del producto entregado. 1ro.

2do.

3ro.

Contar con una Planta de Concreto automatizada, que sus rangos de calibración sean regidos por la norma ASTM C-94 y debe de contar con los registros de calidad de los insumos a utilizar en la elaboración de la mezcla de concreto. Elaborar diseños no solo basándonos en la resistencia del concreto (f´c), nos debemos basar en la resistencia del concreto requerida (f´cr), la cual indica que debemos de obtener el 95% de confiabilidad de que mis valores sean iguales o estén por encima del objetivo. Evaluar los valores de energía de absorción.



La tabla 5 nos indica en base a la calidad del macizo rocoso que valor de energía de absorción se requiere para diseñar la mezcla de concreto, ya que adicionalmente al valor de resistencia requerida del concreto también se debe obtener un concreto dúctil y que no se vuelva totalmente rígido, esto podría originar muy por el contrario que el concreto se vuelva más frágil y su durabilidad se vea afectada.

Figura 8: Ensayo panel cuadrado, llamado ensayo de placa EFNARC, determina la Energía de Absorción en Joules, simula a escala de laboratorio el comportamiento estructural del sistema perno de anclaje – shotcrete bajo carga de flexión y corte. 4to. Realizar la evaluación de la resistencia a compresión del concreto lanzado en minutos. Esto se realiza utilizando el método de la norma EN 14488-2 – en su parte 2: “Resistencia a la compresión del concreto joven lanzado". 8

3.1 Métodos de medición El desarrollo de la resistencia a la compresión uniaxial inicial y temprana del concreto lanzado, hasta las 24 horas, se mide utilizando métodos indirectos, la aguja de penetración y equipo pistola Hilti DX 450. Ambos métodos se correlacionan, son de impacto y determinan la resistencia a la compresión por penetración de una aguja y de un clavo en el otro caso. Hay que tener en cuenta que cualquier función de correlación general que describen estos métodos de impacto es una aproximación. Por lo tanto, los resultados de estos métodos dependen del diseño de la mezcla, y son valores absolutos de la resistencia a la compresión.

Figura 9: Penetración del concreto lanzado fresco usando penetrometro digital (Mecmesin AFG 1000).

Tabla 6: Métodos de medición para el desarrollo de resistencia del concreto lanzado. Desarrollo de Resist. inicial Resist. temprana Resist. final

Método Aguja de penetración Clavos de impacto Extracción de muestras

3.1.1

Instrumento Penetrometro digital Hilti DX 450SCT Maquina ensayo de compresión

Resistencia

Tiempo

Hasta 1.5 Mpa

0a3h

3 a 20 Mpa

3 a 24 h

5 a 100 Mpa

1 a 28 días

Métodos de penetración de la aguja Los resultados de este método se calculan a partir de la fuerza que se requiere para penetrar 15 mm de la superficie de la muestra usando una aguja de 3 mm de diámetro. La punta de la aguja tiene un ángulo de 60°. Usando este método se puede determinar la resistencia hasta aprox. 1,5 MPa (Tabla 6). Con la finalidad de obtener datos más veraces se utiliza el penetrómetro digital Mecmesin AFG 1000. El instrumento se utiliza en el modo de N (Newton). De diez lecturas de la resistencia a la compresión en MPa, según la fórmula: y = (x + 35) / 690 como se ilustra en la figura 10.

Figura 10: Correlación entre la resistencia a la compresión y las lecturas de penetrómetro digital. Por ejemplo, 323 N (Figura 9) a 0,52 MPa (Figura 10). 3.1.2

Método de accionamiento del clavo (HILTI) Resistencias a la compresión entre 3 y 20 MPa se determinan por los pernos o clavos prisioneros roscados, que son accionados en la superficie del concreto lanzado. La profundidad de penetración (hnom) resultados en la resistencia a la compresión de acuerdo con la curva de calibración se ingresan en los formatos de prueba para luego ser calculados en el grafico (Figura 13). Cinco lecturas mínimas por medición son necesarias. La herramienta de medición para este método es el Hilti DX 450SCT (ex: Hilti DX 450 L) con 9

cartuchos verdes. Inicialmente pernos más largos son utilizados (X-M6-8-95 D12), hasta que la profundidad de penetración es inferior a 20 mm y, posteriormente, clavos más cortos se utilizan (D12 X-52-M6-8). La fuerza motriz de la pistola de Hilti tiene que ser ajustado a 1.

3.

como la perforación y voladura. Clase J3.- se utiliza en caso de rocas con alta fragilidad o fuerte flujo de agua. Debido a que su fraguado es muy rápido, se genera más polvo y rebote, generado durante la aplicación y, por lo tanto, la clase J3 sólo se utiliza en casos muy especiales.

Figura 11: Equipo Hilti DX 450 con el equipo de Pull Test.

Figura 12: El hnom, profundidad de penetración del clavo que se utiliza para la determinación de la resistencia a compresión. NVS, longitud que se ingresa a la hoja de datos. 3.1.3

Clases de resistencias tempranas del concreto lanzado según norma EN 14487-1 1. Clase J1.- concreto lanzado apropiado para aplicaciones en donde las capas o substrato es seco. No hay requerimientos estructurales que impliquen criticidad. 2. Clase J2.usado en aplicaciones donde se requiere mayor espesor en un corto tiempo. Este tipo de concreto lanzado se puede aplicar sobre cabeza y es adecuado incluso en circunstancias difíciles, por ejemplo, en caso de flujos de agua y donde el trabajo inmediato posterior debe iniciarse lo más pronto posible

Figura 13: Clases de resistencias tempranas del concreto lanzado Norma EN 14487-1 4.

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES 1.

2.

Y

Mediante la variación de la relación agua/cemento en el diseño de mezcla y ajustes en los demás insumos, se logra reducir el tiempo de fragua del concreto obteniéndose a las 2 horas 2.01 Mpa, permitiendo la continuación de las operaciones unitarias mineras (sostenimiento con pernos, perforación complementaria, perforación y voladura). A las 24 horas se logra valores de 13.7 Mpa. de resistencia. El diseño de mezcla propuesto en este trabajo para la reducción de fragua a 2 horas está relacionado a la calidad del macizo rocoso determinado por Geomecanica, donde juega un papel importante la viscosidad de la mezcla (valores de slump), si nos encontramos en la clase de terreno J2 (figura 13) no se 10

3.

4.

5.

6.

requiere ningún cambio a la mezcla, pero si identificamos que la calidad del macizo rocoso es clase J3 (figura 13), debemos de realizar unos cambios en el diseño con la finalidad de que se tenga mayor adherencia inicial del concreto reduciendo el slump en la planta a no mayor de 7”. Debemos estar conscientes que el éxito del sostenimiento con concreto lanzado no depende únicamente del diseño elaborado. Las condiciones en interior mina: estado de la labor, iluminación, presión neumática, así como la correcta técnica de lanzado (preparación de la superficie, ángulo, distancia y secuencia de lanzado) son iguales de relevantes; respetar el tiempo de mantención de la mezcla que es de 3 horas. El no observar estos subprocesos definitivamente influirá en la resistencia temprana y su durabilidad en el tiempo. Se ha podido constatar que la metodología más confiable para realizar el seguimiento a edades tempranas del concreto lanzado son los métodos expuestos, el uso de la aguja de penetración digital Mecmesin y la pistola HILTI DX 450. La adherencia del concreto y el fraguado hacen que la colocación de los pernos se realice sin inconvenientes a las 2 horas de fragua, agilizando este proceso de empernado y teniendo más labores sostenidas durante la guardia, generando mayor utilización de los equipos durante el ciclo de minado. El monitoreo permanente de los parámetros del desarrollo de la resistencia y energía de absorción, además de contar con un Laboratorio de Control de calidad adecuadamente equipado con equipos modernos y calibrados, nos conlleva a dar seguridad y garantizar la calidad en el sostenimiento.

7.

5.

Con respecto a la dosificación de aditivo acelerante ultra rápido para concreto lanzado, este no fue alterado inclusive en zonas con terreno seco se pudo evidenciar que la dosis de aditivo se reducía en casi un 15% a comparación del diseño a 3 horas, siendo beneficioso en una mayor durabilidad del concreto colocado e impactando en un ahorro en el costo de este insumo.

REFERENCIAS 1. ACI: “Manual of Concrete Practice”, part 5, 1987. 2. Comité Europeo de Normalización EN 14488-2 – Testing Sprayed Concrete, Parte 2: “Resistencia a la compresión del concreto joven lanzado" (Junio 2006). 3. Sprayed Concrete Guideline – Aplication and Testing de Marzo de 1999, publicado por OsterreichischerBetonverein, A1040 Viena Karlsgasse 5. 4. Strength classes according Norma Europea EN 14487-1. 5. Comité Europeo de Normalización EN 14488-5: 2006 (E) – Testing Sprayed Concrete, Parte 5: “Determinación de la capacidad de energía de absorción en paneles cuadrados de concreto reforzado con fibras”. 6. Shotcrete with high strengthat early age –A. Ishida, Nigata – Japan. 7. Determination of Early Age Compressive Strength of Shotcrete - Roland Heere and Dudley R. Morgan, 2002. 8. Requisitos del Reglamento para concreto estructural (Código ACI 318S-11).

11

ANEXO 1 Elaboración del análisis de beneficio al reducir el tiempo de fraguado del concreto lanzado de 3 a 2 horas. LABORATORIO CONTROL DE CALIDAD - PLANTA DE CONCRETO ANÁLISIS DEL BENEFICIO REDUCCIÓN DE TIEMPO DE FRAGUADO A 2 HORAS DEL CONCRETO LANZADO VÍA HÚMEDA 1. COSTO 1.1 Equipos e implementación: - Pistola Hilti DX 450 - Penetrómetro AFG 1000 Mecmesim

Unidad US$ US$

Mes 7,000.00 4,500.00

1.2 Cemento: - Cemento Tipo 1 (Consumo adicional x m3 de shotcrete) * 10 Kilos X m3 para 4500 m3 de shotcrete vía húmeda * 1 Kilo de cemento = 0.11 US$ 1.3 Aditivos: - Aditivo super plastificante (Consumo adicional x m3 de shotcrete) * 0.60 Litros X m3 para 4500 m3 de shotcrete vía húmeda * 1 Litro de aditivo = 4.0507484 US$

11,500.00

Año 11,500.00

4,950.00

59,400.00

10,937.02

131,244.25

27,387.02

202,144.25

2. BENEFICIO 2.1 Menor tiempo de fraguado = Mayor cantidad de labores para empernar por día = Mayo tiempo de Explotación (Mayor Tonelaje) Escenario Actual Estándar 3 horas de fraguado Escenario propuesto Promedio de 2 horas por fraguado = 1 labor adicional de Explotación Valor del mineral (-) Costo de Explotacion 01 labor de 3.5" x 4" con Span de 3m.: Beneficio por turno * Beneficio por día Beneficio por año

US$/ Tn US$/ Tn Tn/día

* Si se asume una labor por turno como benefi cio,multiplicar por 2

sección*ancho *pe

154.33 57.00 140.00

97.33 13,626.18 13,626.18 13,626.18 4,973,556.67

Get in touch

Social

© Copyright 2013 - 2024 MYDOKUMENT.COM - All rights reserved.