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P R U E B A S D E A P T I T U D D E S H O T C R E T E

P A R A F O R T I F I C A C I Ó N D E T Ú N E L ES

CLIENTE : ASTALDI

PROPIETARIO : CODELCO VP

PROYECTO : CONSTRUCCION TUNEL DE ACCESO

TRANSPORTE PMCHS

INFORME N° INTE - 038-12 Rev0

C a l a m a 2 5 d e m a y o d e 2 0 1 2

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LABORATORIOS LEM, DISPONE DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD ACREDITADO SEGÚN LA NORMA NCH - ISO 17025. OF 2005

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PERSONAS COMPROMETIDAS CON LA CA

LEM ANTOFAGASTA - MERCED N° 405 , FONOS (55) 293230 /293231 LEM CALAMA - AV. BALMACEDA N° 3702, , FONOS (55) 339293 / 337149 [email protected]

Contenido

1. RESUMEN ...........................................................................................................................................................................................

2. OBJETIVO ...........................................................................................................................................................................................

3. CONSIDERACIONES TÉCNICAS ...................................................................................................................................................

4. DESARROLLO......................................................................................................................................................................................

4.1. Análisis Materias Primas .........................................................................................................................................................

4.2 Arena 10 mm tamaño máximo .................................................................................................................................................

4.3 Verificación de la Dosificación y Carguío de Camión ........................................................................................................

4.4. Control de la Docilidad del hormigón ...................................................................................................................................

4.5 Verificación de Caudales Equipo CIFA y Determinación del Porcentaje de Aditivo ..................................................

4.7 Prueba de Aptitud de shotcrete en Paneles .........................................................................................................................

4.7.1 Resultados a la compresión temprana Shotcrete con 6,65% de Sigunit ...............................................................

4.7.2 Resultados a la compresión temprana Shotcrete con 7,76% de Sigunit ...............................................................

5.- CONCLUSIONES ..............................................................................................................................................................................

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1. RESUMEN

Cuando se habla de proyectos con sistemas de fortificación, los cuales incluyen la aplicación de hormigproyectado, se hace indispensable controlar tanto el procedimiento de fabricación de este, como el de

materias primas. Además de la búsqueda de una mezcla que sea óptima para su proyección y utilizacdurante su vida útil.

Es por esto que en este informe se detallan principalmente las pruebas de aptitud que se realizaron en la PlanCalama de Hormigones de Ready Mix, para una dosificación en particular (HO30 (95)10 22 32 28 AC45), perocual se analizó con diferentes porcentajes de aditivo plastificante SIGUNIT STM AF. Adicionalmente detallaran las verificaciones de ciertos parámetros que poseen los equipos a utilizar en faena.

2. OBJETIVO

Determinar las mezclas óptimas para ser utilizadas en el proyecto, basándose en el análisis de 1 dosificación d

shotcrete, entregada por el cliente, e involucrando otros factores como el aditivo final y la cantidad de kilogramde fibra por metro cubico. Además de la verificación de los equipos, en cuanto a las cantidades de material quproyectan o adicionan en el proceso de la proyección.

3. CONSIDERACIONES TÉCNICAS

a.- Analizar las materias primas, como la arena y el agua de amasado para verificar su cumplimiento conestablecido en las especificaciones.

b.- Verificar la dosificación en la confección del hormigón HO30 (95)10 22 32 28 AC45.

c.- Verificar los caudales para los equipos de proyección de shotcrete, cantidad de emboladas, junto con rendimiento, y la cantidad de aditivo SIGUNIT STM AF proporcionado al momento de la proyección

d.- Controlar el comportamiento de la mezcla a medida que pasa el tiempo, con el afán de conocer resistencia temprana a la compresión, trabajabilidad, entre otros.

e.- Los ensayos de las materias primas se realizaron en las dependencias de LEM Laboratorios, en cuantoresto de las pruebas fueron realizadas en la Planta Calama de Ready Mix.

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4. DESARROLLO

4.1. Análisis Materias Primas

Se extrajo una muestra de agua utilizada en la Planta Ready Mix, a la cual se le realizaron ensayos de pSólidos en suspensión, Sólidos Disueltos, Materia Orgánica, Cloruros y Sulfatos, para verificar si cumple condispuesto en la normativa vigente.

RESULTADOS DE ENSAYOS

Valor depH

Temperatura deal muestra en lamedición de pH

(°C)

Sólidos enSuspensión

(mg/l)

SólidosDisueltos

(mg/l)

MateriaOrgánica

(mg/l)

Cloruros(mg/l)

Sulfatos(mg/l)

Exigencia 6 – 9,2 N/A ≤ 2000 ≤ 15000 ≤ 5 N/I N/I

Ensayo 7,81 22,7 7,60 912 0,45 272 139

De acuerdo a lo descrito en la tabla anterior cumple con lo exigido en la normativa. Los resultados están referencia a lo señalado en el informe LEM N° 42.101-C

4.2 Arena 10 mm tamaño máximo

Al igual que el agua de amasado, del acopio dispuesto en la planta hormigonera se extrajo material paraanálisis de la arena que tiene el mayor porcentaje dentro de la dosificación. Los resultados son los siguientes:

Parámetro Exigencia Ensayo

Modulo de Finura % N/I 2,49

Material Fino Menor 0,08mm % Max. 5% 6,2

Densidad Real SSS (kg/m3) 2000-3000 2690

Densidad Real Seca (kg/m3) 2000-3000 2660

Densidad Neta (kg/m3) 2000-3000 2760

Absorción de Agua % Max. 3% 1,4

Densidad aparente compactada (kg/m3) N/I 1820

Densidad aparente Suelta (kg/m3) N/I 1640

Contenido de Sales Solubles Totales % < 3% 0,3

Contenido de Cloruros % 1,2 0,0093

Contenido de Sulfatos % Max. 0,6 0,16

De acuerdo a lo exigido en la Norma NCh163.Of1979, la arena cumple con estos requisitos. Los resultadestán en referencia al informe LEM N° 42.049-C

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4.3 Verificación de la Dosificación y Carguío de Camión

Se carga el camión mixer con 2 m3 de mezcla para realizar las pruebas de aptitud, por lo cual se realiza

inspección de los componentes de la prueba, de la siguiente manera:

Se pesan 50 Kg de aditivo Sika Fume (25 kg/m3 dosificado)

Este aditivo anteriormente enunciado es directamente vertido al camión sin nada más dentro de él, en un lugasignado para carga dentro de la planta. Luego el camión se ubica bajo la zona de carga del agua y cemedonde se precede de la siguiente manera:

Se vierte el 80% del agua de amasado mezclado con el aditivo plastocrete CB400 dentro del camión

Conjuntamente con lo anterior, se vierte en forma manual 5 litros del aditivo viscocrete 5100 (litros/m3)

Luego se vierte el cemento y el árido al camión, la pantalla de la sala de control arroja 974 Kg paracemento y 3000 kg para la arena.

Y se termina con el 15% restante de agua al camión, la pantalla de la sala de control arroja 90 lt, aque se le debe sumar los 360 litros que se agregó con anterioridad, lo que en total arroja para el ag450 litros.

En resumen:

Dosificación para 1 m3

MaterialesMezclaDiseño

Mezcla de Terrenocontrolada

Arena 10 mm 1499 kg 1499 kg

Cemento AR 485 Kg 485 Kg

Plastocrete 1,9 l 1,9 l

Agua 225 l 225 l

Sika Fume 25 kg 25 kg

Viscocrete 5100 2,5 l 2,5 l

Relación A/C 0,46 0,46

De acuerdo a lo explicado anteriormente se aprueba la dosificación y la metodología de confección.

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4.4. Control de la Docilidad del hormigón

A partir del momento que el camión sale de la zona de carga, se le controla la docilidad para poder analizartrabajabilidad de esta. Arrojando la siguiente grafica, esta prueba se controló mediante el tiempo que dispue

el cliente para esto, los resultados se pueden apreciar en la siguiente grafica:

Medición Asentamiento Hora control Minutos T° Ambiente (°C) T° Hormigon (°C)

12

13

22 17:42 1:52 21,0 26,0

22 17:52 2:02 21,0 26,0

11 22 17:32 1:42 22,0 26,0

10 23 17:22 1:32 22,0 27,0

9 23 17:12 1:22 22,0 27,0

8 23 17:02 1:12 23,0 27,0

7 23 16:52 1:02 25,0 28,0

6 23,5 16:42 0:52 25,0 26,0

5 23,5 16:32 0:42 25,0 26,0

4 23,5 16:22 0:32 25,0 29,0

3 24 16:12 0:22 25,0 29,0

2 24,5 16:02 0:12 25,0 30,0

1 25 15:52 0:02 24,0 31,0

Con estos resultados, se puede deducir que al menos tenemos 2 horas para poder mantener la trabajabilidad la mezcla.

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4.5 Verificación de Caudales Equipo CIFA y Determinación del Porcentaje de Aditivo

Previa a la verificación de los caudales del equipo, se pudo apreciar que este equipo para la adición de aditivposeía 2 métodos, uno para controlar el flujo manual y automático. En una primera instancia se verificométodo automático arrojando los siguientes resultados:

POTENCIOMETRO

AUTOMATICO 1 2 3 4 5 Promedio

2% 25,14 25,35 -- -- -- 25,2

6% 44,61 44,65 44,72 -- -- 44,7

7% 44,02 43,74 43,74 44,00 44,35 44,0

8% 44,14 45,88 44,31 44,98 45,20 44,9

MEDICIONES l/min

Debido a que los flujos promedios, no arrojaban resultados consistentes, como por ejemplo que al esprogramado con 6% arroje una cantidad de aditivo mayor que el 7%, esto no aseguraba que el equfuncionará correctamente, por lo que se decidió en verificar el método manual, el cual consistía en ir graduanla escala adimensional que posee el potenciómetro o flujometro, e ir verificando los caudales, para encontrarporcentaje deseado de aditivo a incorporar en la mezcla.

Estas mediciones arrojaron los siguientes resultados:

POTENCIOMETRO

MANUAL 1 2 3 Promedio

1 2,65 2,61 2,53 2,59

3 7,24 7,51 7,60 7,45

3,5 8,20 8,59 8,63 8,47

4 9,79 10,17 9,75 9,90

4,5 10,31 10,99 10,67 10,65

5 11,93 11,99 12,12 12,01

MEDICIONES kg aditivo / 30 seg

Se puede apreciar que a medida que aumenta el número del potenciómetro, aumenta directamente el caudal aditivo.

Posterior a esto se realizo la verificación de la bomba proyectora de shotcrete, para tener el caudal real

mezcla que proyecta y con esto determinar el potenciómetro adecuado para el volumen de aditivo óptimo. Lresultados de la proyección de mezcla son los siguientes:

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Medicion Emboladas Volumen [lt] Tiempo [Seg] embolada lt/embolada

1 25 200 24 8 25,00

2 25 200 24 8 25,00

3 25 200 24 8 25,00

Promedios 200,00 24,00 25,00

MEDICIONES MEZCLA SIN ADITIVO

De acuerdo a los tiempos entregados para un volumen determinado, pudimos obtener el rendimiento real equipo proyector, como se indica a continuación:

Emboladas lt/seg lt/min lt/hr m3/hr

8 8,33 500 30000 30,00

8 8,33 500 30000 30,00

8 8,33 500 30000 30,00

Promedios 8,33 500 30000 30,00

CAUDAL

Una vez obtenido el rendimiento real del equipo proyector de shotcrete, calculamos en relación a la cantidad cemento, el porcentaje de aditivo que se desea obtener para poder ubicar el potenciómetro manual. Este calcqueda de la siguiente manera:

m3/hr Material

cementicio

por m3

Materialcementicio por

hora

POTENCIOMETRO

MANUALkg/min kg/hr

% real a

incorporar

1 5,19 311,2 2,03%

3 14,90 893,8 5,84%

3,5 16,95 1016,8 6,65%

4 19,80 1188 7,76%

4,5 21,31 1278,4 8,36%

5 24,02 1441 9,42%

30 510

Hormigon

15300

Aditivo

Para este proyecto, el cliente espera obtener entre un 6,5% y un 8% de aditivo Sigunit, por lo que se realizar

proyecciones de shotcrete a 3 paneles de 75 x 75 x 15 cm. Cada uno con un porcentaje diferente de aditivolos cuales se les determinara la resistencia a la penetración temprana, y de acuerdo a esos resultados evalucuales son los porcentajes de aditivos que se escogerán las pruebas de aptitud de shotcrete.

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Muestra a Controlar con PenetrometroDiámetro de

Aguja (mm)

Área de Aguja

(cm2)

Carga

Promedio (N)

Resistencia a

la Penetración

(kgf)

Resistencia a

la Penetración

(MPa)

Potenciometro en 3 control a 2 minutos 9 0,64 65 6,5 10



Potenciometro en 3,5 control a 2 minutos 9 0,64 105 10,5 16



Potenciometro en 4 control a 2 minutos 9 0,64 120 12 19



De acuerdo a los resultados expresados, el cliente elige trabajar con el potenciómetro en 3 y 3,5, por lo que pruebas se realizaran con 7,76% de aditivo y 6,65% de aditivo.

Los resultados están en referencia a lo señalado en el informe LEM N° 41.781-C

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4.7 Prueba de Aptitud de shotcrete en Paneles

Como ya se ha mencionado con anterioridad, se determinaron 2 porcentajes de aditivos para las pruebas. Paambas se controló nuevamente la dosificación en planta y el shotcrete Proyectado. Para esto se dispusieron 8 paneles angulados de 75 x 75 x 15 cm. Para cada porcentaje de aditivo. Se dispusieron tal como lo muestrafigura:

Para la extracción de testigos se consideró, tomar 5 testigos por panel, haciendo un total de 20. Como especifico 4 edades que son 12 horas, 24 horas, 7 días y 28 días, a cada edad le corresponden 5 testigos pedad. Como se especifica gráficamente a continuación.

Esta distribución se realizó para los paneles en 45° y sobre cabeza.

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4.7.1 Resultados a la compresión temprana Shotcrete con 6,65% de Sigunit

Una vez extraídos los testigos estos fueron almacenados en piscinas de curado para su completo curado. Almomento de ser ensayados estos fueron aserrados y refrentado en las dependencias del laboratorio,

posteriormente se realizó el ensayo de compresión, los cuales arrojaron los siguientes resultados:

Fecha de Muestreo % de aditivo Identificacion Testigo 12 horas 24 Horas 7 dias 28 dias

04-05-2012 6,7 M-1 Frontal 45° 180 267 307

04-05-2012 6,7 M-2 Frontal 45° 193 240 313

04-05-2012 6,7 M-3 Frontal 45° 156 195 325

04-05-2012 6,7 M-4 Frontal 45° 153 278 313

04-05-2012 6,7 M-5 Frontal 45° 159 217 33204-05-2012 6,7 M-1 Sobre Cabeza 169 263 330

04-05-2012 6,7 M-2 Sobre Cabeza 163 251 308

04-05-2012 6,7 M-3 Sobre Cabeza 147 217 -- --

04-05-2012 6,7 M-4 Sobre Cabeza -- -- -- --

04-05-2012 6,7 M-5 Sobre Cabeza -- -- -- --

Planilla Control de Resistencias Testigos Pruebas de

Aptitud

Resistencia a la

Compresión (Kgf/cm2)

Para el caso de la M-4 y M-5 sobre cabeza, no se pudieron realizar los ensayos ya que de los 4 panelesshotcreteados hubo 2 paneles que se desfondaron por la carga de la mezcla.

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De acuerdo a los resultados se puede apreciar que, para el tipo de hormigón, a la fecha las resistencmuestras que este cumple satisfactoriamente con lo exigido.

Los resultados están en referencia a lo señalado en el informe LEM N° 41.488-C y 41.489-C

4.7.2 Resultados a la compresión temprana Shotcrete con 7,76% de Sigunit

De tal manera que los paneles anteriormente mencionados, se obtuvieron los siguientes resultados

Fecha de Muestreo % de aditivo Identificacion Testigo 12 horas 24 Horas 7 dias 28 dias

07-05-2012 7,8 M-1 Frontal 45° 218 264 346

07-05-2012 7,8 M-2 Frontal 45° 236 275 336

07-05-2012 7,8 M-3 Frontal 45° 235 256 368

07-05-2012 7,8 M-4 Frontal 45° 232 308 335

07-05-2012 7,8 M-5 Frontal 45° 209 249 346

07-05-2012 7,8 M-1 Sobre Cabeza 221 255 324

07-05-2012 7,8 M-2 Sobre Cabeza 205 243 319

07-05-2012 7,8 M-3 Sobre Cabeza 181 261 32507-05-2012 7,8 M-4 Sobre Cabeza 185 257 352

07-05-2012 7,8 M-5 Sobre Cabeza 153 258 326

Planilla Control de Resistencias Testigos Pruebas de

Aptitud

Resistencia a la

Compresión (Kgf/cm2)

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Al igual que la dosificación anterior, igualmente cumple con lo exigido

Los resultados están en referencia a lo señalado en el informe LEM N° 41.484-C y 41.518-C

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5.- CONCLUSIONES

En vista de las pruebas realizadas se logra apreciar que los materiales componentes del hormigón proyectacumplen con lo que requiere el proyecto, ya que otorgan la trabajabilidad y consistencia necesaria para

proyección. En cuanto a la resistencia tempranas a la compresión, ambas dosificaciones cumplen con especificado, por lo tanto la selección de la cantidad de aditivo pasará netamente por la decisión del clienambas dosificaciones sirven para el proyecto ya que una posee un endurecimiento y fragüe mas rápido queotro, ideal para proyectarlos en las claves del túnel.

Cabe destacar que el equipo seleccionado para la proyección tiene una ventaja al poder discriminar el métode control de flujo del aditivo, porque ante cualquier eventualidad si falla uno no seria necesario interrumpir operaciones del proyecto, eso si, para el caso de la prueba se pudo determinar que el método automático,bien funcionaba no era real lo que expresaba en el monitor, esto se debe resolver, en el caso de que se quieocupar esta misma CIFA.

En general, no habría inconvenientes para poder usar estas 2 dosificaciones analizadas, ya que no present

mayores dificultades para el cumplimiento de lo exigido.

PABLO R. DE LA FUENTE L.INGENIERO CONSTRUCTOR

GERENTE TÉCNICOLEM LABORATORIOS

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