INFORME DE ENSAYOS DE RESISTENCIA Y TENACIDAD DEL SHOTCRETE

CONSORCIO MINERO HORIZONTE SA

INTRODUCCIN:

La necesidad de contar con un shotcrete que cumpla con el requerimiento geomecnico

para soportar esfuerzos del macizo rocoso de CMH, se realiza el presente informe, para el

cual se han realizado ensayos en los Laboratorios de CMH y de Estructuras Antissmicas

de la Pontificia Universidad Catlica del Per.

El Shotcrete requiere de dos parmetros importantes para ofrecer garanta y calidad que

son adicionales al diseo base; el primero es la resistencia a edades tempranas del

concreto que est representado principalmente por los aditivos adicionales como el super-

plastificante y el acelerante de fragua; y la segunda es la fibra que nos determina la

tenacidad para el trabajo a la flexin del concreto, por ende el Informe contempla las dos

partes uno resistencias y el otro absorcin de energa.

Los datos que utilizamos para el presente, son los resultados de las pruebas que se

realizan en mina para el control peridico del concreto lanzado, estos ensayos fueron

realizados en el Laboratorio de Concreto en la Unidad Minera; para medir los resultados

se envi muestras de paneles cuadrados y prismticos de shotcrete al Laboratorio de la

Pontificia Universidad Catlica del Per (PUCP), que nos permitir corroborar los

resultados con nuestro laboratorio, tal como se manifiesta en el desarrollo del presente.

OBJETIVO:

Es determinar el mejor diseo de mezcla para shotcrete, que cumpla con el requerimiento

geomecnico para sostener las rocas de las labores a edades tempranas; para esto se ha

realizado pruebas con distintos diseos e insumos adicionales al diseo base.

Definir las propiedades y rendimientos de los insumos adicionales como aditivos

plastificantes, acelerantes de fragua y fibras metlicas.

Estas pruebas nos permitirn validar el diseo de shotcrete que se est utilizando en

nuestras operaciones, pero eso no significa que ser definitivo, si se presentaran otros

insumos de mejor calidad y trabajabilidad, se modificar este diseo, siempre con el

objetivo de mejor la calidad a menores costos y llegar a las mejores prcticas mundiales

del sostenimiento.

DISEO BASE:

ridos: Segn la gradacin II del ASTM, material de prstamo acopiado de la Cantera de

Pas, cuyo tamao nominal mximo es de 3/8.

Cemento: Portland I, de la fbrica de Cementos Pacasmayo, es un cemento de normal

que proporciona buenas resistencias tempranas y finales.

Agua: Industrial, la que se opera en mina.

Diseo Base por metro cbico:

ridos: 1675 kg/m3.

Cemento: 400 Kg/m3

Agua: 175 Lts/m3.

DISEO CON INSUMOS ADICIONALES:

Para mejorar la resistencia y trabajabilidad del concreto en estado fresco y a edades

tempranas se le adiciona Aditivos tales como:

Super-plastificantes: para los ensayos se ha utilizado del Super-plastificante SH-5; es un

buen elemento que mantiene la permanencia del slump de la mezcla hasta tres horas.

Super-Plastificante SH-5: 2.3Lts/m3.

Acelerantes de Fragua: Los ensayos y pruebas se realizaron con acelerantes alcalinos

como el Gunitoc L-33 y el Sigunit L-30, cuya composicin principal son los aluminatos.

Acelerante Gunitoc L-33: 9 a 13Lts/m3.

Acelerante Sigunit L-30: 9 a 13Lts/m3.

Mientras que para obtener una mejor resistencia a la flexin o tenacidad y ductilidad del

concreto endurecido se le adiciona fibras metlicas tales como:

Fibras Metlicas: Las fibras con la que realizamos los ensayos son metlicas tales como

la Sikafiber 65/35, Dramix 65/35 e Imexse, estas tienen la propiedad de aportar mayor

resistencia a la flexin o tenacidad y ductilidad del shotcrete.

Fibra Metlica Sikafiber 65/35: con dosificaciones de 20, 30, 40Kg/m3.

Fibra Metlica Dramix 65/35: con dosificaciones de 20, 30, 40Kg/m3.

Fibra Metlica Imexse: con dosificaciones de 20, 30, 40Kg/m3.

ENSAYOS DE LABORATORIO:

Para efectos del presente estudio se realiz pruebas con Shotcrete va hmeda, cuyas

muestras fueron obtenidas en los frentes de las labores mineras, en Paneles Cuadrados y

Prismticos.

Ensayos de Resistencia en Laboratorio de Concreto-Shotcrete de CMH - Parcoy:

Para determinar los promedios de resistencia del shotcrete, se han considerado ensayos

de resistencias del shotcrete endurecido a partir de la compresin axial de testigos

diamantinos con la prensa digital; considerando el diseo base y el Super-plastificante

SH-5 para ambos casos, con las dosificaciones ya indicadas lneas arriba y a los

acelerantes de fragua Gunitoc L-33 y Sgunit L-30, de acuerdo al siguiente detalle que se

indican tambin en los cuadros adjuntos:

Ensayos a 24 Horas:

Diseo Base + SH-5 + Gunitoc L-33 + Fibra Metlica, 9 ensayos, promedio 159kg/cm2.

Diseo Base + SH-5 + Sigunit L-30 + Fibra Metlica, 13 ensayos, promedio 158kg/cm2.

Ensayos a los 3 das:

Diseo Base + SH-5 + Gunitoc L-33 + Fibra Metlica, 23 ensayos, promedio 175kg/cm2.

Diseo Base + SH-5 + Sigunit L-30 + Fibra Metlica, 13 ensayos, promedio 216kg/cm2.

Ensayos a los 7 das:

Diseo Base + SH-5 + Gunitoc L-33 + Fibra Metlica, 23 ensayos, promedio 204kg/cm2.

Diseo Base + SH-5 + Sigunit L-30 + Fibra Metlica, 13 ensayos, promedio 264kg/cm2.

Ensayos a los 28 das:

Diseo Base + SH-5 + Gunitoc L-33 + Fibra Metlica, 23 ensayos, promedio 262kg/cm2.

Diseo Base + SH-5 + Sigunit L-30 + Fibra Metlica, 5 ensayos, promedio 350kg/cm2.

Ensayos de Resistencia en Laboratorio de Estructuras Antissmicas de la Pontificia

Universidad Catlica del Per - Lima:

Ensayos a los 28 das:

Diseo Base + SH-5 + Gunitoc L-33 + Fibra Metlica, 15 ensayos, promedio 235kg/cm2.

Diseo Base + SH-5 + Sigunit L-30 + Fibra Metlica, 12 ensayos, promedio 325kg/cm2.

Ensayos de Tenacidad del Shotcrete reforzado con Fibras Metlicas, segn la

Norma EFNARC

Para estos ensayos se han utilizado los Paneles cuadrados de 600x600x100mm, las

muestras en los paneles fueron obtenidos en los frentes de las labores mineras.

Para estos ensayos las muestras en Paneles Cuadrados fueron tomadas en mina con los

equipos lanzadores de shotcrete para va hmeda, siguiendo un protocolo de ensayos, de

igual manera para envo a la PUCP se tomaron con las mismas dosificaciones y

cantidades de fibras indicadas lneas arriba.

En total se obtuvieron 51 paneles cuadrados, 42 paneles fueron ensayados en el

Laboratorio de Concreto-Shotcrete de CMH y 9 paneles fueron ensayados en los

laboratorios de la PUCP cuyo informe se adjuntan al presente en el anexo.

Ensayos de Tenacidad o absorcin de Energa realizado en el Laboratorio de

Concreto-Shotcrete de CMH - Parcoy:

Ensayos de tenacidad o absorcin de energa con:

Diseo Base+ Super-plastificante + Acelerante+Sikafiber 65/35 20kg, promedio 784 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante +Acelerante+Sikafiber 65/35 30kg, promedio 957 Joule.

Diseo Base+ Super-plastificante+Acelerante+Sikafiber 65/35 40kg, promedio 1038 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Dramix 65/35 20kg, promedio 882 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Dramix 65/35 30kg, promedio 996 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante +Acelerante+ Dramix 65/35 40kg, promedio 1266 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Imexse 20kg, promedio 596 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Imexse 30kg, promedio 776 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Imexse 40kg, promedio 713 Joule.

Ensayos de Tenacidad o Absorcin de Energa en Laboratorio de Estructuras

Antissmicas de la Pontificia Universidad Catlica del Per - Lima:

Ensayos de tenacidad o absorcin de energa con:

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Sikafiber 65/35 20kg, 950 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Sikafiber 65/35 30kg, 960 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Sikafiber 65/35 40kg, 1151 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Dramix 65/35 20kg, 879 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Dramix 65/35 30kg, 1169 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Dramix 65/35 40kg, 1280 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Imexse 20kg, 617 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Imexse 30kg, 513 Joule.

Diseo Base + Super-plastificante + Acelerante + Imexse 40kg, 772 Joule.

CONCLUSIONES:

1. De los ensayos de Resistencia realizados en los Laboratorios de Concreto de CMH y PUCP se concluye que el aditivo que genera mayor resistencia al Shotcrete es el Sigunit L-30, la mayor diferencia se observa a partir de los 3, 7 y 28 das alcanzando en promedio a 350kg/cm2 segn el laboratorio de CMH y 325kg/cm2 segn el laboratorio de la PUCP.

2. El Gunitoc L-33 alcanz resistencias promedio mximas de 262kg/cm2, segn el laboratorio de CMH y 235kg/cm2, segn el Laboratorio de PUCP.

3. Segn los ensayos de tenacidad, la fibra que mejor resultados dieron a la absorcin de energa en promedio es la Dramix 65/35 obtenindose resultados muy similares en los laboratorios de CMH y de la PUCP, con valores promedio de 880 Joule para 20kg de Dramix, 1082 Joule para 30kg de Dramix y 1273 Joule para 40kg de Dramix; valores promedio por encima de los alcanzados por las fibras Sikafiber e Imexse.

4. Estos resultados no significan que nos quedaremos con este diseo, se continuarn con las pruebas y ensayos, de presentarse nuevos insumos que superen a estos valores se reemplazarn si cumplen con el protocolo establecido para nuestra necesidad.

5. Por los resultados de los ensayos muy similares entre los Laboratorios de CMH y la PUCP, se concluye que el Laboratorio de Concreto y Shotcrete de Consorcio Minero Horizonte, est a nivel del Laboratorio de Estructuras Antissmicas de la Pontificia Universidad Catlica del Per.

RECOMENDACIONES:

1. Continuar con el diseo shotcrete establecido por el Departamento de Geomecnica de CMH, donde considera al Sigunit L-30 y al Dramix como elementos importantes para la obtencin de resistencias y absorcin de energa apropiadas para el shotcrete, que nos permite sostener apropiadamente nuestras labores mineras.

2. El Sigunit L-30, est brindando resultados esperados, pero no satisfactorios, por lo que se recomienda el abastecimiento peridico de este insumo, hasta que se presente el aditivo ideal.

3. La fibra metlica Dramix 65/35 es la que ofrece mejor rendimiento a la tenacidad; por lo que, se reitera la solicitud de abastecimiento del 75% de Dramix contra 25% de la Sikafiber.

Atentamente,

Luis Maldonado Zorrilla

GRFICOS Y TABLAS

Nro DE

SERIE

Fecha de

FabricacinLugar de Muestreo Cdigo CMH Descripcin

Aditivo

Plastificant

e

Aditivo Acelerante

Fibra

Metlica

(Kg)Tipo de Fibra

Codigo

PUCP

Panel 90018 20/01/2012 Rampa 1746 MSH-18-PP Panel Prismtico Sh-5 Gunitoc L-33 40 Imexe

Panel 7

0017 17/01/2012 Galera 1686 MSH-17-PP Panel Prismtico Sh-5 Sigunit L-30 30 Imexe Panel 8

0016 17/01/2012 Tajo 198 MSH-16-PP Panel Prismtico Sh-5 Gunitoc L-33 20 Imexe

P 8

0015 20/01/2012 Rampa 1746 MSH-15-PC Panel Cuadrado Sh-5 Gunitoc L-33 40 Imexe P 9

0014 17/01/2012 Galera 1686 MSH-14-PC Panel Cuadrado Sh-5 Sigunit L-30 30 Imexe

Panel 6

0013 17/01/2012 Tajo 198 MSH-13-PC Panel Cuadrado Sh-5 Gunitoc L-33 20 Imexe P 7

0012 12/01/2012 Rampa 1529 MSH-12-PP Panel Prismtico Sh-5 Sigunit L-30 20 Dramix65/35

Panel 4

0011 11/01/2012 Rampa 100 MSH-11-PP Panel Prismtico Sh-5 Sigunit L-30 40 Dramix65/35 Panel 5

0010 11/01/2012 Rampa 100 MSH-10-PP Panel Prismtico Sh-5 Sigunit L-30 30 Dramix65/35

Panel 3

0009 08/01/2012 Tajo 197 MSH-09-PP Panel Prismtico Sh-5 Gunitoc L-33 40 Sikafiber 65/35 Panel 1

0008 10/01/2012 Galera 634 MSH-08-PP Panel Prismtico Sh-5 Gunitoc L-33 20 Sikafiber 65/35

P4

P3

P1

P6

0007 09/01/2012 Rampa 690 MSH-07-PP Panel Prismtico Sh-5 Gunitoc L-33 30 Sikafiber 65/35 Panel 2

0006 15/01/2012 Rampa 1529 MSH-06-PC Panel Cuadrado Sh-5 Sigunit L-30 20 Dramix65/35

Sh-5

30

20

P2Sikafiber 65/35

0005 11/01/2012 Rampa 100 MSH-05-PC Panel Cuadrado Sh-5 Sigunit L-30 40 Dramix65/35 P5

Tajo 197

Rampa 100

40

30

0001

0002

0003

0004

Rampa 690

Sikafiber 65/35

Sikafiber 65/35

Dramix65/35

CDICO Y CARACTERSTICAS DE PANELES DE CONCRETO ENSAYADOS EN LA PUCP

Galera 634

09/01/2012 Panel Cuadrado

Panel Cuadrado

Panel Cuadrado

Panel Cuadrado

MSH-01-PC

MSH-02-PC

MSH-03-PC

MSH-04-PC

10/01/2012

08/01/2012

11/01/2012

Gunitoc L-33

Gunitoc L-33

Gunitoc L-33

Sigunit L-30

Sh-5

Sh-5

Sh-5