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ANÁLISIS DEL CONCRETO LANZADO COMO REVESTIMIENTO
DEFINITIVO PARA TÚNELES
JORGE ANDRÉS MARTINEZ VARGAS
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
DICIEMBRE DE 2011
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ANÁLISIS DEL CONCRETO LANZADO COMO REVESTIMIENTO
DEFINITIVO PARA TÚNELES
JORGE ANDRÉS MARTINEZ VARGAS
Director:
Ingeniero HÉCTOR SALAZAR BONILLA
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
DICIEMBRE DE 2011
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AGRADECIMIENTOS
A Dios, a mi papá Jorge Martinez, a mi mamá Liliana Vargas, a mis hermanas Ángela y
Laura Martinez y a Maria Paula Fernández por apoyarme y darme la oportunidad de
formarme como persona e ingeniero.
Al ingeniero Héctor Salazar, director de la tesis y colaborador incansable en la realización
de la misma.
Al personal del túnel de Daza por la ayuda con material para ensayos y la asesoría
brindada.
Al personal de laboratorio de resistencia de materiales de la Pontificia Universidad
Javeriana por la colaboración prestada durante la realización de los ensayos.
A todas aquellas personas que de una u otra manera colaboraron y se vieron involucradas
en el desarrollo de esta tesis.
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CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 6
2. OBJETIVOS ............................................................................................................................................ 7
2.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................... 7
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................... 7
3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN .............................................................................................. 7
3.1 ANTECEDENTES .................................................................................................. 7
3.2 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................... 8
4. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................................ 9
4.1 FUNCIONES Y CLASIFICACIÓN DE LOS TÚNELES ....................................... 9
4.2 INFRAESTRUCTURA ACTUAL Y FUTURA DE TÚNELES EN COLOMBIA . 9
4.3 REVESTIMIENTO EN TÚNELES VIALES ........................................................ 15
4.3.1 GENERALIDADES .................................................................................................... 15
4.3.2 SOPORTE ................................................................................................................. 15
4.3.3 REVESTIMIENTO ...................................................................................................... 19
4.3.4 DISEÑO ................................................................................................................... 22
4.3.5 SISTEMA CONSTRUCTIVO ........................................................................................ 33
4.4 REVESTIMIENTO EN CONCRETO LANZADO ............................................... 41
4.4.1 GENERALIDADES .................................................................................................... 41
4.4.2 CONCRETO LANZADO ............................................................................................. 42
4.4.3 MATERIALES CONSTITUYENTES DEL CONCRETO LANZADO ..................................... 43
5. ENSAYOS DE LABORATORIO ......................................................................................................... 90
5.1 OBJETIVOS .......................................................................................................... 90
5.2 DESCRIPCIÓN Y PROCEDIMIENTO ................................................................ 90
5.2.1 ABSORCIÓN DE ENERGÍA ......................................................................................... 90
5.2.2 RESISTENCIA FLEXURAL ......................................................................................... 95
5.3 RESUMEN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ..................................................... 99
5.3.1 RESULTADOS DE PANELES RECTANGULARES ........................................................... 99
5.3.2 RESULTADOS DE VIGAS RECTANGULARES ............................................................. 111
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6. BENEFICIOS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS DEL REVESTIMIENTO DEFINITIVO EN
CONCRETO LANZADO ............................................................................................................................ 120
6.1 COMPARACIÓN DE LOS COSTOS DEL CONCRETO LANZADO Y EL
CONCRETO CONVENCIONAL .................................................................................. 120
6.2 PLAZOS .............................................................................................................. 122
7. CONCLUSIONES ............................................................................................................................... 124
8. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................. 125
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1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el concreto lanzado es un elemento indispensable en la construcción de
túneles alrededor del mundo. Si bien su uso es generalizado como elemento de soporte, su
uso como revestimiento definitivo es nuevo en Colombia. El uso de fibras sintéticas le
brinda características de ductilidad y tenacidad permitiéndole obtener condiciones más
seguras junto con aumentos en los índices de seguridad y reducción de costos.
A nivel mundial, existen ejemplos de varios países donde la tecnología del concreto
lanzado ha alcanzado niveles muy altos y en donde los estudios han demostrado grandes
ventajas técnicas y económicas de esta tecnología. En Colombia, con la construcción de
nuevos túneles como los de la ruta del sol o los de la segunda calzada a Villavicencio, se
busca construir proyectos con mejores características a menores costos. Esto aumentaría la
cantidad de túneles que tienen revestimiento en concreto lanzado y mejoraría la
competitividad de nuestro país a nivel regional.
Un aspecto importante del concreto lanzado es su reforzamiento con fibras el cual ha
demostrado ofrecer beneficios substanciales en comparación con el refuerzo arcos o mallas
de acero. La aceptación del uso del concreto lanzado como revestimiento enfrenta
obstáculos por parte de algunos diseñadores que no saben de sus ventajas y usos. En la
actualidad lo que se cree, es el que concreto lanzado trabaja más en el reforzamiento de la
roca que en el soporte de la misma. Una forma de aproximarse a un buen diseño es
basándose en las experiencias de distintos países los cuales hacen uso de ecuaciones o
modelos tales como el de Barton Q o el uso de la experiencia del diseñador. En estos casos,
los resultados han brindado reducciones de espesores de la capa de recubrimiento de 1 m
hasta los 10 o 15 cm, sin comprometer la integridad.
El siguiente trabajo busca demostrar las ventajas que brinda el uso del concreto lanzado
como revestimiento en los túneles viales. También pretende ofrecer oportunidades a
nuevos trabajos de investigación donde se estudie más afondo esta tecnología.
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2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Analizar los beneficios del concreto lanzado como revestimiento definitivo en túneles en
comparación con el uso de concreto convencional.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
2.1 Identificar los criterios para la selección de los distintos tipos de revestimiento en
concreto para túneles.
2.2 Establecer los beneficios técnicos y económicos del concreto lanzado como
revestimiento definitivo en un túnel según sus características en condiciones
Colombianas.
3. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN
3.1 ANTECEDENTES
La necesidad actual de mejorar la competitividad de nuestro país dentro de un modo
globalizado, ha llevado al gobierno colombiano a planificar los próximos años más de 100
kilómetros de túneles de altas especificaciones, de los cuales el 70% está planeado como
parte del mejoramiento de los corredores viales actuales.
Con el objetivo de lograr implementar dicha cantidad de túneles, se busca valerse de
nuevas tecnologías usadas en el mundo que permiten optimizar los procesos constructivos
con altas calidades, en términos de seguridad y comportamiento estructural (ITA, 2010).
La tendencia internacional es reforzar los túneles con el uso del método definido por
Knut Garshol (1997) como “single shell sprayed concrete lining” o revestimiento de
concreto lanzado mediante monocapa (Garshol, K. 1997). Este método propone el empleo
del concreto lanzado, tanto como soporte primario como revestimiento definitivo.
Reemplazando los sistemas tradicionales de estructuras de hormigón “cast-in-place”
(Proenca, A. M. 1999) o a los segmentos prefabricados colocados dentro del sostenimiento
temporal, con esta metodología se aprovecha el soporte primario –antes considerado como
de sacrificio–, y adicionando otra capa permanente se establece como revestimiento
definitivo (Dimmock, R.H. et ál. 2001). La aplicación de esta técnica ha aumentado su
popularidad en la última década. Sus notorias ventajas: alto rendimiento, facilidad,
versatilidad al trabajarse y flexibilidad en su aplicación, aunado a la alta tecnología
desarrollada en el concreto y su adaptabilidad a complejas geometrías de los túneles, junto
con el desarrollo moderno de obras de alta ingeniería, contribuye al aumento de su
aplicación (Claussen, H. 2010). La facilidad que presenta al trabajarse brinda un mayor
rendimiento y un avance más eficiente.
Las mejoras en los controles de la calidad del cemento, los diseños de mezclas, el uso
de productos acelerantes no alcalinos (Storås et ál. 1999) y aditivos reductores de agua
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(Garshol, K.et ál. 1999), han llevado a la utilización de mezclas húmedas que contribuyen
de manera notoria a la calidad final del concreto lanzado. Adicional a lo anterior, el uso de
fibras y equipos de colocación, tales como bombas y pistolas, aportan, evidentemente, la
calidad final. Estas mejoras permiten ampliar las posibilidades de diseño y de modificación
de las características para requerimientos específicos en los proyectos.
En el empleo de esta técnica hay múltiples variantes que deben ser sometidas a control,
con el fin de implementar este revestimiento definitivo y lograr una aplicación óptima
(Gelson J. et al., 2009), lo cual mejora los resultados hasta ahora obtenidos con el método
tradicional. Estas variables entran a desempeñar un papel definitivo, desde el diseño hasta
la puesta en operación del túnel.
Como ejemplos, encontramos varios proyectos alrededor del mundo, en donde el
manejo del concreto lanzado como revestimiento definitivo, junto con otras tecnologías,
han permitido alcanzar los requerimientos técnicos establecidos para cada uno y
disminuciones evidentes en plazos y costos de construcción, además, un obvio aumento en
los niveles de seguridad. Por mencionar algunos, encontramos el túnel carretero submarino
de Hvalfjördur en Islandia, con una capa de concreto lanzado como recubrimiento primario
de entre 60 y 80 milímetros y una capa final de 20 milímetros como revestimiento
definitivo (ITA/AITES, 2005). El proyecto de la central eléctrica de Nathpa Jakry, en India,
en un comienzo se diseñó con hormigón vaciado en sitio de 300 milímetros de espesor e
inyecciones de consolidación. Sin embargo, al iniciarse la construcción, se propuso sustituir
este revestimiento por concreto lanzado, con un espesor de 100 milímetros, reforzado con
pernos de anclaje y fibra. Finalmente, luego de varios estudios, se estableció una capa de 50
milímetros y una segunda que variaba entre 100 y 150 milímetros. Al hacerse estos
cambios, se logró un ahorro cercano al 15% en los costos de fortificación y la reducción a
diez meses en el tiempo de construcción (Sharma, H.K. et ál. 2008).
3.2 JUSTIFICACIÓN
En Colombia, la utilización de esta tecnología apenas está desarrollo. Entre estos
encontramos el túnel de Daza en Pasto, que se halla en construcción y tiene una longitud de
1.6 kilómetros en concreto lanzado como revestimiento definitivo. Otro, es el túnel de
Dosquebradas, el cual posee una primera capa de concreto lanzado reforzado con un
espesor de 20 milímetros, fibras metálicas de 30 kg/m³, arcos metálicos en celosía como
soporte definitivo y una capa final de 7 mm (Jaramillo, Fabio. 2008).
Los ejemplos citados anteriormente demuestran que el empleo del concreto lanzado
como revestimiento definitivo es todo un éxito y efectivo al lograr mejoras en plazos y
costos de construcción, así como un aumento en los niveles de seguridad. Sin embargo,
algo que ha sido observado en varios países, es que haciendo uso de los mismos principios
del concreto lanzado, cada uno ha hecho modificaciones a los sistemas constructivos y ha
implementado distintas tecnologías (ITA, 2010). En Colombia, el poco conocimiento de
esta tecnología y sus ventajas hacen que la aplicación del mismo sea una fuente de
investigación y una puerta de entrada a un sistema que brindaría numerosas ventajas. Esto
hace necesario investigar la aplicación de esta tecnología en proyectos nacionales, lo cual
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conlleva a que el aporte brindado por esta tesis complemente y ayude a la aplicación de este
revestimiento en nuestro país. A su vez, brindar información a un proyecto en específico y
proporcionar nuevas pautas para planes a futuro.
4. MARCO TEÓRICO
A continuación se hace una recopilación de los proyectos de infraestructura subterráneos
diseñados y construidos, así como los planeados a corto, mediano y largo plazo. Lo
anterior, como introducción a las condiciones del país, en términos de túneles viales. Esta
exposición se hace con el fin de generar conciencia de la importancia de la infraestructura
subterránea para nuestro país, y así crear una base sólida para la posible aplicación de dar
una introducción a las condiciones de las obras subterráneas. Aquí, un breve recorrido por
los ya diseñados y construidos que forman parte de proyectos de infraestructura vial.
4.1 FUNCIONES Y CLASIFICACIÓN DE LOS TÚNELES
Túneles hidráulicos de alcantarillado y saneamiento: son sistemas de conducción de aguas
servidas, necesarios en los sistemas de saneamiento y alcantarillado de los centros urbanos.
Túneles viales o de carreteras, ferrocarriles y canales: túneles dedicados al paso de
vehículos, trenes y metro. Los túneles viales se definen como conductos subterráneos
construidos para que el tránsito de vehículos pueda superar con mayor facilidad zonas
montañosas o de relieve especialmente abrupto.
Túneles de conducción de agua a presión: para el transporte de agua a presión desde
una presa o embalse de aprovechamiento hidroeléctrico hasta las turbinas de una central de
producción de energía eléctrica aguas abajo, por ejemplo.
4.2 INFRAESTRUCTURA ACTUAL Y FUTURA DE TÚNELES EN COLOMBIA
Primero se plantea un resumen de la infraestructura actual y a futuro de túneles en
Colombia. Las tablas muestran la cantidad de kilómetros de túneles construidos y a
construir.
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4.2.1 Túneles viales
Túneles viales construidos en Colombia antes del 2002
Túnel Ubicación Longitud
(m)
Tipo de
Revestimiento
Buenaventura I Dagua-Valle del cauca 220 CC y RN
Buenaventura II Dagua-Valle del cauca 130 CC y RN
Buenaventura III Dagua-Valle del cauca 100 CC y RN
Buenaventura IV Dagua-Valle del cauca 85 CC y RN
Buenaventura V Dagua-Valle del cauca 480 CC y RN
El polvorín Santa Maria-Boyaca 1640 RN
Las juntas Sutatenza-Boyaca 205 RN
Pozo azul Garagoa-Boyaca 290 RN
El volador Macanal-Boyacá 234 RN
El ventarrón Macanal-Boyacá 612 RN
El salitre Macanal-Boyacá 634 RN
El trapiche Macanal-Boyacá 90 RN
La esmeralda Santa Maria-Boyaca 400 RN
La presa Santa Maria-Boyaca 475 RN
Pluma de agua Santa Maria-Boyaca 770 RN
La cascada Santa Maria-Boyaca 420 RN
Moyas Santa Maria-Boyaca 350 RN
Muros I Santa Maria-Boyaca 134 RN
Muros II Santa Maria-Boyaca 350 RN
El Infierno Garagoa-Boyaca 488 RN
La Llana Taminango-Nariño 204 CL
Peñaliza Chachagui-Nariño 205 CL
El espejo Riosucio-Caldas 180 RN
Quebradablanca Guayabetal-Cundinamara 726 RN
La Llorona Dabeiba-Antioquia 435 RN
Caquetá I Florencia-Caquetá 240 CC
Caquetá II Florencia-Caquetá 412 CC
Caquetá III Florencia-Caquetá 208 CC
Caquetá IV Florencia-Caquetá 171 CC
Bijagual Villavicencio-Meta 185 CC
Buenavista-Misael
Pastrana Borrero
Villavicencio-Meta 4520 CC
Boquerón-Argelino
Duran Quintero
Bogotá-Cundinamarca 2405 CC
Túnel Guarne-
Ascenso
Copacabana-Antioquia 235 CC y RN
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Túnel Guarne-
Descenso
Copacabana-Antioquia 295 CC y RN
TOTAL METROS 18528
Tabla 1. Algunos túneles viales construidos en Colombia antes de 2002 (Gil, Juan. et al.
2010.)
Túneles viales construidos en Colombia después del 2002
Túnel Ubicación Longitud
(m)
Tipo de Revestimiento
Fernando Gómez
Martínez-Occidente
Medellín-Antioquia 4603 CC
Piloto de la línea Calarca-Quindio 8554 SE
La Estrella Calarca-Quindio 326 (sin terminar)
Los Robles Calarca-Quindio 883 (sin terminar)
Los Chorros Calarca-Quindio 611 (sin terminar)
Peña San Pablo-
Túnel falso
Girón-Santander 127 PA
Falso a los Llanos Guayabetal-
Cundinamarca
118 Soporte Estructural
Helicoidal Dosquebradas-Risaralda 125 CL
Guillermo León
Valencia-Sumapaz
Icononzo-Tolima 4206 CC
TOTAL 19553
Tabla 2. Algunos túneles viales construidos en Colombia después del 2002 (Ibíd.)
Túneles viales en construcción
Túnel Ubicación Longitud (m) Tipo de Revestimiento
Centenario II-La
Línea
Calarca-Quindio 8763 CL y CC
Daza Pasto-Nariño 1735 CL
Buenaventura No. 8 Dagua-Valle del Cauca 300 CL y CC
TOTAL 10798
Tabla 3. Algunos túneles viales en Colombia en construcción (Ibíd.)
Convenciones
CC: concreto convencional CL: concreto lanzado
CHC: concreto hidráulico convencional PA: pórticos acero
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SE: soporte estructural RN: roca natural
Túneles viales en diseño
Túnel Ubicación Longitud (m)
La quiebra Carretera Medellín-Barbosa 3.400
Segunda Calzada Villavicencio Carretera Bogotá
Villavicencio
14.500
Santa Elena Carretera Medellín-Rionegro 8.200
Toyo Carretera Medellín -Urabá 4.900
Ruta del Sol I Sector 1 Villeta – El Korán 2 x 2.180
Ruta del Sol II Sector 1 Villeta – El Korán 2 x 960
Ruta del Sol III Sector 1 Villeta – El Korán 2 x 750
La Aurora Bogotá-La Calera 1.600
Gualanday Girardot-Ibagué 1.810
Lateral al rio Medellín 5.300
Cerros Orientales Bogotá 5.000
Cocoló Bogotá-Honda 6.100
Autopistas de la Montaña (131
túneles)
Antioquia 87.000
TOTAL 137.810
Tabla 4. Algunos túneles viales construidos en Colombia en etapa de diseño (Ibíd.)
4.2.2 Túneles hidráulicos
Túneles hidráulicos construidos en Colombia
Túnel Longitud
Amoya 14,000
Anaime 6,000
Calima 10,000
Chingaza 30,000
Chivor I, carga inferior 1,120
Chivor I, carga superior 5,850
Chivor II 5,547
Colegio 8,588
Guarino-Miel 3,800
Guavio 40,000
Manso-Miel 4,500
Mesitas, Granada I y II 12,425
Mesitas, Paraíso 1,282
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Miel 1 6,432
Porce II 10,000
Rionegro-Chivor 10,600
Rosales 9,200
Salvajina 1,583
San Carlos 8,000
San Rafael 2,000
Sonsón 3,500
Tunjuelito-Chivor 14,000
TOTAL (m) 208,427
Tabla 5. Algunos túneles hidráulicos construidos en Colombia (Ibíd.)
La siguiente grafica muestra la longitud de túneles construidos en Colombia entre los años
cincuenta y el 2003. Se evidencian dos periodos donde la construcción de túneles es nula
debido a dos décadas marcadas por problemas de orden político y militar.
Grafico 1. Longitud total de túneles construidos en Colombia antes del 2003 (Ibíd.)
Según información obtenida de la presentación del Ing. Daniel Pérez en la página de
internet de la Universidad Nacional, el tipo de sostenimiento usado en túneles durante la
última mitad de década se divide de la siguiente forma:
6.23%
46.30%
20.01%
27.46%
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
40.00%
45.00%
50.00%
1950-1960 1960-1970 1970-1980 1980-1990 1990-2000 2000-2003
Longitud Construida (%)
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Grafico 2. Tipo de soporte de los túneles construidos en Colombia (Ibíd.)
El autosoporté comprende el uso de la capacidad de la roca a resistir esfuerzos por lo que se
hace uso ocasional de o nulo de pernos. En el caso del concreto lanzado se repite el uso
ocasional o nulo de los pernos. La malla se usa en conjunto con concreto lanzado y pernos.
Grafico 3. Tipo de revestimiento de los túneles construidos en Colombia (Ibíd.)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
Autosoporte Concretolanzado
Concretolanzado +
Pernos
Concretolanzado +
Pernos + Malla
Arco metalico Arco metalico+ Entibado de
acero
Lon
gitu
d C
on
stru
ida
(%)
Tipos de Soporte
40.63%
0.19% 2.70%
12.87%
24.83%
17.42%
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
40.00%
45.00%
Concreto Pórticos deacero
Concretohidráulico
convencional
Soporteestructural
Sinrevestimiento
Concretolanzado
Tipo de Revestimiento
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El grafico anterior muestra el predominio del concreto convencional como sistema de
revestimiento en túneles viales en Colombia. Por otra parte, el concreto lanzado muestra un
pequeño porcentaje dentro del marco general de túneles en Colombia, esto se debe a que
solo esta tecnología se encuentra primordialmente en los túneles en proceso de construcción
como el túnel de la Línea-Centenario II, Daza, Buenaventura y Bogotá-Villavicencio.
4.3 REVESTIMIENTO EN TÚNELES VIALES
4.3.1 Generalidades
El revestimiento es una estructura necesaria en la mayor parte de los túneles, que se usa
siempre en suelos blandos y en las rocas. Por lo general, esta estructura es fabricada en
concreto y se utiliza con dos fines: en cuanto a estructura, para contener y soportar el
terreno, y operacionalmente, para brindar una superficie interna que sea adecuada y cumpla
las funciones del túnel.
El revestimiento debe cumplir con unos requisitos principales que ofrezcan una
construcción segura, económica y una amplia adaptabilidad frente a las variaciones
presentes en el proceso de construcción. Estos tienen en cuenta los siguientes aspectos: vida
útil, seguridad, tolerancias dimensionales, costos de operación y mantenimiento y calidad
de la superficie final (Suarez et al., 2009).
Los requerimientos principales que deben cumplir los revestimientos estructurales son:
(Linares, A. 1972):
1. Proporcionar el apoyo estructural necesario.
2. Controlar o eliminar la entrada o escape de agua.
3. Ajustarse a la sección de operación.
Al cumplir los requisitos, el sistema de revestimiento a escoger deberá permitir una
construcción segura y económica. Las características a tener en cuenta en la construcción
de túneles viales, son: su geometría, iluminación, ventilación, control del tráfico, sistemas
de seguridad, medidas contra incendios, instalaciones de mantenimiento y de limpieza, y
de servicios públicos.
Considerando que un túnel vial es parte de un proyecto que se diseña con base en su
capacidad de tráfico, se ha encontrado que éstos manejan valores superiores a los nominales
del sistema al que pertenecen, razón por la cual el tráfico entra a ser un factor principal para
determinar la geometría del túnel, su alumbrado y su ventilación.
4.3.2 Soporte
Al momento de excavar un túnel, se altera el equilibrio existente en el terreno, motivo por
el cual es imprescindible establecer un sistema de soporte que controle los esfuerzos y
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deformaciones que antes eran asumidos por la roca y ahora deben ser controlados mediante
estructuras de apoyo. Por una parte, en roca homogénea y sólida se genera una acción de
arco que en muchos casos hace que sea innecesario el soporte adicional. Por otra, en un
terreno blando y plástico se desarrolla una condición semejante a la presión hidrostática y
hace necesario poner un soporte adicional. En la mayoría de túneles se presentan estos dos
casos, lo que hace necesario realizar cambios según el tipo de terreno, y hace que la labor
de diseño del soporte sea más compleja.
El soporte en túneles es utilizado para proteger al personal y los equipos que operan en
él, minimizar los movimientos del suelo o roca que puedan llegar a causar daños a las
estructuras, y también para garantizar que el túnel cumpla con la función para la cual fue
diseñado. Las dos primeras funciones son cumplidas con un soporte temporal, mientras que
la tercera función se cumple con un revestimiento final de concreto. El concreto lanzado
sirve como soporte temporal y final, y es por esto que su empleo en proyectos de túneles se
ha incrementado.
Existen dos tipos de métodos se soporte en roca (Mussak, J. 2008):
1. Soporte pasivo: son los métodos que proveen una restricción superficial a la masa
de roca mediante la instalación de elementos estructurales en la superficie. Por
ejemplo, apoyos de madera, arcos de acero, packs de madera, mallas y concreto
lanzado. A estos métodos se les dice de soporte “pasivos” porque requieren del
movimiento de la masa rocosa para desarrollar su carga de resistencia.
2. Soporte activo: se refiere a los métodos de refuerzo que modifican el
comportamiento interno de la masa de roca mediante la instalación de elementos
estructurales dentro de ella. Estos métodos activos han sido diseñados con la
intención de reaccionar a los movimientos de la masa rocosa, desarrollar fuerzas de
contención y así transferir estas fuerzas de regreso a la misma.
4.3.2.1 Sistemas de soporte primario
El sistema de soporte está relacionado al método de excavación y a su vez este depende de
las condiciones geológicas y geotécnicas del macizo. A continuación se indica el sistema de
soporte asociado al método de excavación:
Método de excavación Sistema de soporte inicial
Excavación con máquina
tuneladora abierta tipo
“TBM”
Soporte tradicional consistente de
concreto lanzado, arcos de acero,
pernos de roca pasivos, etc.
Excavación con máquina
tuneladora tipo “escudo”
Dovelas prefabricadas habitualmente
de concreto armado de alta
resistencia
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Excavación convencional
(NATM)
Soporte tradicional, consistente de
concreto lanzado, arcos de acero,
pernos de roca pasivos, etc.
Tabla 6. Métodos de excavación y soporte inicial
4.3.2.2 Dovelas prefabricadas
En el caso de realizar una excavación con máquina tuneladora tipo “escudo”, se emplean
dovelas prefabricadas que funcionan como un método de soporte pasivo. Las dovelas se
instalan formando un “anillo” al final del escudo de la máquina tuneladora. Al instalarse los
anillos, queda un espacio entre el perímetro de excavación y la cara exterior de las dovelas,
que se rellena habitualmente con mortero o con grava según el tipo de dovelas.
Los tipos de dovelas son (Geoconsult, 2010):
– Dovelas sin sellos con instalación posterior de un revestimiento secundario, con la
finalidad de dar la impermeabilización al túnel. Este tipo de dovelas es común para
túneles en roca sobre el nivel freático o para túneles con sistema de drenaje para
evacuar las aguas subterráneas. El relleno del vacío del anillo típicamente es de
grava.
– Dovelas con sellos para estanqueidad instantánea del túnel; este tipo de dovelas se
requiere en conjunto con máquinas tuneladoras con escudo y frente cerrado; vale
decir, en suelos blandos bajo el nivel freático, donde no es posible deprimir el nivel
freático y/o la minimización de los asentamientos en superficie son un requisito
clave para la construcción del túnel. El relleno del vacío del anillo típicamente en
este caso se materializa mediante mortero de cemento inyectado a presión. Los
requerimientos antes mencionados son típicos para túneles urbanos y por lo tanto en
éste proyecto no será empleado este tipo de dovelas.
El uso de dovelas prefabricadas como soporte primario tiene limitaciones en rocas. Las
deformaciones del macizo rocoso por lo general son altas, razón por la cual la estructura
debe acomodarse a las mismas y la estructura tener características de flexibilidad que las
dovelas no poseen. Adicionalmente, debido a las cambiantes condiciones del macizo
rocoso, es necesario dimensionar las condiciones más desfavorables, que aumentan su costo
y se torna en un soporte inviable.
4.3.2.3 Sostenimiento Convencional
Este sistema se emplea para excavación tradicional y con máquina tuneladora tipo TBM
abierta. Para ambos se propone la aplicación del “Nuevo método austriaco de construcción
de túneles”, que hace uso de una metodología de clasificación del macizo rocoso y métodos
de excavación. Estos serán desarrollados más adelante, junto con la instalación de
sostenimiento primario.
El sostenimiento convencional está constituido por uno o varios de los siguientes
elementos de soporte:
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Concreto lanzado
El concreto lanzado o shotcrete es utilizado como elemento de soporte pasivo primario, y
en interacción con los pernos de roca pasivos y los arcos de acero, como controlador del
desarrollo de esfuerzos y deformaciones.
En ningún momento el concreto lanzado se debe tratar como un elemento
estructural independiente, sino como un elemento de un sistema integral de soporte. Es
relevante que la capa de concreto sea lo suficientemente delgada para que sea flexible y se
acomode a los cambios de forma sin presentar grietas. Se sugiere que el concreto lanzado se
aplique reforzado con mallas, fibras metálicas o fibras sintéticas, con el objeto de lograr una
resistencia adicional a la flexión.
Pernos de roca o anclajes
Son elementos que por medio de pernos anclados profundamente en la roca y sometidos o
no a un esfuerzo de compresión, mediante la aplicación de una carga aplicada con gato,
desde el frente de excavación, sirven para reforzar y soportar la roca que rodea la
excavación. El término también se utiliza para barras no tensionadas, con inyecciones de
selladores como refuerzo.
Su función principal es la de mantener la integridad de la roca sometida a esfuerzos,
actúan como un arco o viga a través de la excavación para fijar cualquier roca o estrato
delgado en la superficie, anclándolas profundamente. El anclaje en las rocas crea una zona
de compresión radial y de esta forma refuerza la zona de rocas altamente esforzadas
alrededor de la cavidad. En el caso de reforzar el techo de un frente, los pernos deben unir
entre sí las capas de roca individuales a una zona superior más resistente.
Por consiguiente, los pernos se deben instalar tan pronto como sea posible para
asegurar el terreno y evitar la separación de las capas o el movimiento de las juntas.
La duración del sistema dependerá directamente de su función. En el caso de ser
únicamente como soporte temporal, hasta que se instale un revestimiento definitivo, la
corrosión no tendrá ninguna importancia, pero deben evitarse las pérdidas de tensión por
deslizamiento del anclaje. En caso de que los pernos tengan una función permanente o a
largo plazo, pueden utilizarse aleaciones resistentes a la corrosión, y mediante inyecciones
de lechada de cemento o resinas brindar un doble función, anclaje de lo pernos y protección
contra la corrosión.
Los tipos de pernos más comunes son:
– Sin lechada de cemento - tipo de expansión.
– De fricción - tipo a fricción (“swellex”).
– Con lechada o mortero de cemento.
– De inyección autoperforantes.
19
– Especiales.
La elección del tipo de perno dependerá de las condiciones geológico-geotécnicas
encontradas durante la construcción del túnel.
Arcos de acero
En las áreas del túnel con condiciones geológicas y/o geotécnicas desfavorables, donde los
pernos pasivos resulten insuficientes, sobre todo después de la excavación, se recomienda
recurrir a una fortificación adicional con marcos de acero. Los arcos metálicos son
elementos compuestos por segmentos de acero estructural tipo I, U o H, con placas
metálicas soldadas en sus extremos y unidos entre sí con tornillos, para adaptarse a la
sección del túnel, transmitir esfuerzos y controlar deformaciones.
Se consideran los siguientes tipos de marcos metálicos:
– Reticulados o en celosía
– De perfil U, I o H
– Con conexión deslizante o TH
4.3.3 Revestimiento
Los tipos de revestimiento que pueden utilizarse en un túnel vial son: concreto lanzado,
concreto convencional, muros y techos falsos, paneles prefabricados separados del
perímetro de la excavación, enchapes o baldosas, morteros especiales y pinturas (cita, libro
volumen 1, pág. 247). El revestimiento definitivo tiene como objetivo final garantizar la
estabilidad estructural y la impermeabilización del túnel, así como también el cumplimiento
de requerimientos operacionales y de funcionalidad
Sistemas de revestimiento definitivo
Revestimiento de una sola capa
En este caso, el revestimiento primario, instalado como parte del sostenimiento inicial,
forma parte integral del revestimiento definitivo. Los revestimientos primario y secundario
actúan como un sistema monocapa. El revestimiento definitivo, por lo regular en concreto
lanzado, queda instalado (con la posible aplicación de una membrana intermedia de
impermeabilización proyectada) entre las dos partes de la cáscara.
En función de los criterios de soporte y revestimiento definidos por el diseñador
para el túnel, este puede construirse sin revestimiento definitivo. Esta solución se considera
apta solo para túneles en los que la estabilidad permanente y el cumplimiento de los
requerimientos de operación en caso de daño del revestimiento este garantizado, como
puede serlo en el caso de un incendio grande.
Otro ejemplo de este tipo sería en el caso de un revestimiento en dovelas
prefabricadas de concreto, que se instalan como parte del sistema de excavación con
máquina tuneladora tipo escudo. De emplearse dovelas prefabricadas como única capa,
20
éstas deben ser selladas y sin posibilidad de entrada de agua. Sin embargo, el empleo de
este tipo de revestimiento impermeable, desde el punto de vista técnico y económico, se
limita a presiones de agua alrededor de 5 a 6 bares.
Revestimiento de dos capas
El soporte primario es temporal y no forma parte del revestimiento definitivo. Se instala un
revestimiento definitivo, diseñado para soportar las cargas a largo plazo y las que actúen
según la operación del túnel. El revestimiento definitivo por lo general es de concreto
fundido en sitio o, en casos excepcionales, de concreto lanzado. La impermeabilización se
materializa mediante una membrana sintética o lamina (instalada sobre el revestimiento
primario) o a través del concreto del revestimiento secundario mismo, diseñado como
revestimiento impermeable.
Otra opción en este caso, es el uso el de dovelas de concreto prefabricado como
revestimiento primario, siendo el revestimiento definitivo de concreto fundido en sitio. El
anillo de dovelas prefabricadas tiene carácter permanente y contribuye a resistir las cargas
de largo plazo.
Para cualquiera de los dos casos citados anteriormente, se definirán tipos de
revestimientos secundarios según los espesores y el tipo de refuerzo que se requiera.
En lo posible, la bóveda del revestimiento definitivo ha de construirse en concreto
simple, sin armadura de refuerzo. Pero en áreas donde el macizo es de mala calidad, el
concreto reforzado es imprescindible. Un caso típico, será las rocas evaporíticas (yeso y
anhidrita), siempre que el túnel de baja altura las atraviese, así como sectores de macizo
muy alterados –fallas–.
Este también sería necesario, en caso de que se proponga un revestimiento
definitivo impermeable. Adicional, es probable que en las zonas de portales el
revestimiento requiera de refuerzo, al igual que en sectores en donde se producen
intersecciones entre túneles o en cavidades de cualquier tipo.
Concreto colocado en sitio
Este sistema es el más utilizado para el revestimiento permanente en los túneles, puesto que
tiene la ventaja de diseñar la sección transversal con la forma que se desee. Generalmente
se funde utilizando una formaleta deslizable, tanto el tiempo como la distancia con respecto
al frente del túnel.
Concreto lanzado
El concreto lanzado se ha convertido en una técnica que cada vez se emplea más como
revestimiento definitivo. Es una solución efectiva para mejorar la estabilidad del túnel que,
usado en conjunto con anclajes, permite obtener un sistema de soporte altamente adaptable
a las condiciones encontradas durante los procesos de excavación. Además, con la
21
incorporación de refuerzos con fibra, pueden variarse las características de deformabilidad
y resistencia, para así cumplir los requerimientos especiales.
Además, es una excelente técnica de estabilización y soporte que logra su cometido en
tiempos muy cortos, sin necesidad del uso de formaleta. Esta técnica se constituye como
una interacción entre hombre, máquina y concreto. Es un material de alto desempeño que
funciona bien cuando estos tres elementos tienen éxito trabajando en conjunto. El hombre,
personificado por el lanzador, requiere de gran habilidad técnica, conocimiento y confianza
plena en la máquina, lo cual permite cumplir satisfactoriamente la aplicación del concreto
lanzado.
La creciente demanda de movilidad, limitación de espacio y la necesidad de
infraestructura subterránea continúa en aumento. El concreto lanzado desempeña un papel
vital para cumplir estas demandas. Es un método económicamente ventajoso y casi
ilimitado en cuanto a técnica se refiere, lo que lo convierte en la mejor alternativa (Hofler,
J., 2004)
Revestimientos de carácter funcional no estructurales
Este tipo de revestimiento no tiene un comportamiento estructural, y por lo general se
incorporan directamente al revestimiento estructural. Su función es la de mejorar las
condiciones internas del túnel, como son visibilidad, facilidad para la instalación de
tuberías y redes, y algunas veces contribuir a la impermeabilización. Por ejemplo, es
normal usar paneles o muros falsos en los muros y techo, con el fin de mejorar la
visibilidad y la sensación de seguridad de los usuarios. En otros casos, los paneles sirven
para reducir el impacto sonoro o aumentar la reflexión de la luz artificial. Una condición
común en los túneles es la infiltración de agua través del revestimiento estructural primario.
Esta penetración genera grandes manchas, bien sea por depósito directo de sales o por la
adhesión de partículas de hollín y aceite que llega de los vehículos.
Los principales criterios a tener en cuenta para la selección del revestimiento de un
túnel vial, son (Linares, A. 1972):
Costos de instalación, mantenimiento y renovación.
Alta reflexión luminosa, pero difusa y sin reflejos especulares.
Superficies no absorbentes, resistentes al agua, al aceite y a la suciedad.
Resistencia al envejecimiento y a la corrosión, propia de la atmósfera del túnel.
Resistencia al fuego y que no contribuya con vapores nocivos, en caso de incendio.
Rigidez y sin vibración.
Renovable, cuando se eche a perder, y de fácil remoción, cuando sea necesario, para
tener acceso a los servicios que preste.
De espesor mínimo, conformados al perfil del túnel.
22
Entre los acabados usados, están los enchapes con baldosas, paneles metálicos,
enchapes con vidrio cerámico o la aplicación de pintura. La selección del tipo de material
que se va a usar debe tener los criterios de selección antes mencionados.
4.3.4 Diseño
El revestimiento definitivo tiene el objetivo de garantizar la estabilidad estructural y la
impermeabilización del túnel, como también el cumplimiento de requerimientos
operacionales. Al respecto, hay varios criterios que son expuestos por diferentes
diseñadores: en unos casos se propone revestir el túnel completamente, para lograr un buen
desempeño a largo plazo sin necesidad de hacer mantenimientos durante el proceso de
operación del túnel. En otros, proponen numerosas ventajas de los túneles sin revestimiento
o revestimiento parcial.
Según algunos diseñadores (Hendron, 1983), el revestimiento en un túnel vial se
comporta como una estructura en arco que, de ser sometida solo a cargas por peso propio,
puede ser optimizada y lograr una gran disminución en costos. Adicionalmente, esta actúa
como una membrana que redistribuye cargas, no como un arco que soporta pesos
transmitidos por el terreno. Por lo regular, el revestimiento de un túnel vial no requiere de
acero de refuerzo, a menos que se presenten terrenos expansivos, zonas de fallas o para dar
continuidad estructural, en caso de que se requiera. En el análisis realizado por Hendron, et
al., acerca del revestimiento, se parte del hecho de que existe poca uniformidad entre los
conceptos de diseño del revestimiento, lo que en muchos casos se traduce en sobrediseños y
sobrecostos. Este análisis comprendió el estudio de los procedimientos y consideraciones
adoptados por 16 proyectos de túneles viales y férreos.
Se ha establecido que las cargas de diseño que actúan durante la vida útil del
revestimiento son afectadas por factores de carga que varían según el criterio del
proyectista. Con estas cargas se realiza un análisis de la interacción entre el revestimiento y
el medio, considerando la capacidad de empuje y momento del revestimiento. Una vez
conocidos, se comparan con la resistencia de las secciones del revestimiento. Ésta se reduce
por un factor que tiene en cuenta las posibles variaciones de la resistencia de los materiales.
A continuación se muestra el nombre de la empresa constructora, los diseñadores y el
nombre del túnel:
Dentro de los factores comunes entre las propuestas de diseño del revestimiento se
encuentran:
Cargas externas e internas
Algunas de las cargas internas y externas a tener en cuenta en el diseño del revestimiento
son:
Cargas del macizo rocoso.
Presión externa de agua.
Fijaciones o apoyos para vías de rescate, equipos electromecánicos, comunicación y
señalización.
23
Acción de la temperatura, producto del gradiente término del macizo en función de
la profundidad a la que está el túnel.
Acciones de retracción y fluencia.
Acciones de presión y de depresión aerodinámica dentro del túnel.
Cargas impuestas de la superficie en sectores de baja cobertura.
Cargas provenientes de la acción expansiva de rocas.
Acciones sísmicas según el tipo de macizo en donde se encuentre el túnel.
La gran mayoría de túneles en roca son soportados temporalmente hasta que se
completa la excavación, y luego se hace la instalación del revestimiento final en la abertura
estable. Diez de las firmas consultadas seleccionaron el revestimiento basados en el espesor
mínimo por razones de construcción y no realizaron cálculos con cargas de terreno. Los
diseñadores argumentan que el soporte temporal estabiliza la abertura y que el
revestimiento final es necesario solo para mantener esa estabilidad y para controlar las
fugas dentro del túnel.
Superficie interna
Los túneles viales tienen altos índices de contaminación, producto de la combustión de
combustibles y el calor generado por el tránsito de los vehículos. En función de estas
condiciones, se hace necesario asegurar unos estándares de rugosidad, aerodinámica,
construcción, estética y funcionalidad que permiten proveer una superficie adecuada para el
funcionamiento del túnel.
Durabilidad
La durabilidad es una propiedad importante del concreto, por eso es indispensable que
tenga la capacidad y calidad para resistir las condiciones de servicio. El ACI-201 la define
como “la habilidad para resistir la acción del tiempo, ataque químico, abrasión o cualquier
otro proceso de deterioro. Un concreto durable mantendrá su forma, calidad y condiciones
de servicio originales, cuando se exponen a su ambiente”. Se evalúa “en función de su
capacidad para resistir las acciones de deterioro derivadas de las condiciones de exposición
y servicio a que está sometida” (ACI, Sección Centro y Sur de México, 1996).
La experiencia ha mostrado que el costo por no considerar la durabilidad es mayor
al que se invierte (Taylor, 2002 y Uribe, 1999, 2001). Al diseñar una estructura por
durabilidad, se aportan ventajas técnicas y económicas. Técnicamente, permite un mejor
desempeño ante sus condiciones de servicio y, por consiguiente, la disminución en las
reparaciones, lo que se traduce en más economía en costos operativos y de mantenimiento.
Estadísticamente, resulta difícil determinar las causas de problemas de durabilidad
en estructuras de concreto. A principios de la década de los 80, en España se realizó un
estudio al respecto, en el que los resultados son interesantes e indican la importancia de
cada etapa (figura 2). Sanjuán y Castro (2001) estiman hasta en 30% la falla, debida a
deficiencias en la selección de los materiales. Dichos datos indican que para lograr un
24
concreto durable se deben considerar todos los aspectos de calidad de materiales y
proveedores, así como un conocimiento de las condiciones de servicio para un correcto
diseño y un adecuado proceso constructivo.
Figura 2. Causas que producen problemas de durabilidad.
Los agentes que afectan la durabilidad del concreto son de diversa índole y su
clasificación de divide en dos: internos y externos.
Los externos se relacionan con el medio ambiente o a condiciones de servicio, como
son los iones de cloruro, el dióxido de carbono, los sulfatos, las bacterias, la abrasión y los
ciclos de congelamiento y deshielo.
Los internos se hallan dentro del mismo concreto, como los iones de cloruro
incorporados en determinados aditivos y los álcalis del cemento, que reaccionan con
agregados potencialmente reactivos.
Algunas de las ventajas técnicas y económicas del diseño por durabilidad en una estructura
son (Castañeda, H. 2005):
Mejor desempeño y conservación ante las condiciones de servicio.
Mayor vida útil.
Menores costos de mantenimiento y operativos.
Menor valor presente de los costos de construcción y de mantenimiento.
Rentabilidad del proyecto, al reducir costos excesivos por reparaciones.
Mantenimiento
Este aspecto se ha convertido en un criterio de diseño, pues las posibles acciones de
mantenimiento pueden limitar la capacidad de tránsito. Con el fin de lograr bajos costos de
mantenimiento y obtener ahorros a largo plazo, deben tomarse varias medias, entre ellas
(Castañeda, H. 2005):
Optima selección de materiales.
39%
16%
45%
Construcción Materiales Diseño
25
Procedimientos de diseño y construcción bien planeados, organizados y llevados a
término.
Programas de mantenimiento.
El plan de mantenimiento está definido por la naturaleza de las construcciones de
concreto, y en el caso específico de un túnel, debe asegurar el funcionamiento de todos los
aparatos que contiene. Desde el comienzo, el diseñador debe tener en cuenta las técnicas de
inspección, pues, en caso de evidenciarse un problema, debe existir una metodología para
afrontarlo y brindarle una solución económica, viable y de fácil aplicación. El
mantenimiento preventivo permite controlar la expansión de un problema que, en el caso de
los túneles viales, se comportan como virales, contagiando rápidamente toda la estructura, y
en ciertas ocasiones el macizo rocoso. Los costos relacionados con la durabilidad y el
mantenimiento van muy de la mano. Al respecto, éstos tendrán una explicación detallada en
el capítulo de costos.
Sistemas de impermeabilización
El sistema de impermeabilización está definido por el sector de macizo atravesado por el
túnel, aspectos de impacto ambiental, de permeabilidad del macizo, de presión de aguas, de
agresividad de las aguas, etc. En el diseño se analiza qué tipo de solución se adopta, es
decir, si se propone un revestimiento sin drenaje, drenaje parcial, totalmente drenado o un
sistema mixto.
La capa de soporte estructural debe presentar una superficie adecuada con el
objetivo de preservar la integridad de la lámina. Los criterios para la instalación de las
láminas de impermeabilización son (ITA, 2005):
– La relación entre el ancho y el alto de las cavidades debe ser BA: BT = 10: 1 (figura 3)
– Las irregularidades de pequeña escala deben tener un radio mayor de 300 mm
– El concreto lanzado debe estar fraguado con un espesor de capa mínimo de 5 cm.
– La malla metálica, los pernos y las cabezas de los anclajes deben estar recubiertos al
menos por 5 cm de concreto lanzado.
– Las esquinas y los bordes cortantes deben estar redondeados.
– Se debe garantizar la estabilidad y la resistencia del soporte calculadas.
– El tamaño máximo de los agregados debe ser de 8 mm.
Figura 3. Criterios para el concreto lanzado.
26
Influencia del agua (Hermosilla, Alexis. 2005)
La impermeabilización de un túnel está influenciada por la calidad y el tipo de agua del
terreno.
En general, se distinguen los túneles ubicados en zonas de aguas subterráneas, en
zonas de saturación o en la franja capilar. La agresividad del agua y su intensidad contra el
revestimiento depende del tipo de agua del terreno y se puede manifestar de dos formas:
-Agua capilar
- Agua freática
Según estas dos formas, se pueden clasificar las medidas a tomar en cuenta en las técnicas
de impermeabilización.
Impermeabilización en franja capilar: debe ser realizada en toda construcción
subterránea con el fin de cerrar todos los poros para evitar que la humedad llegue al interior
por capilaridad.
Impermeabilización en zonas de saturación: debe ser una impermeabilización resistente
y flexible frente a la presión de agua. Se debe evitar el aumento de la presión de agua, por
lo que es necesario desviar y recoger el agua en un drenaje longitudinal del túnel.
Impermeabilización en agua subterránea: debe ser una impermeabilización flexible y
cerrada y resistente a la presión del agua subterránea. En la etapa de construcción se hace
necesario bajar el nivel freático o eliminarlo con aire comprimido.
En cada uno de los casos para la elección del material de impermeabilización es
indispensable el conocimiento de la composición química y condiciones físicas del agua y
del terreno, ya que ciertas sustancias disueltas en ambos pueden atacar la
impermeabilización.
Teniendo en cuenta la influencia de los diversos factores, los requisitos y los tipos de
soportes en los sistemas de impermeabilización de túneles, como el volumen de filtraciones
27
existentes y el tipo de revestimiento previsto, la impermeabilización puede comprender de
una a cuatro fases:
Fase 1. Impermeabilización primaria: son los trabajos provisionales de control o
taponamiento y conducción de aguas para permitir la ejecución posterior de las
impermeabilizaciones intermedia y principal.
Tradicionalmente se han utilizado sistemas de drenaje como el método de
Oberhasli, con el empleo de tubos o canaletas, sujetas al sustrato cementos de fraguado
ultrarrápido, proyección de morteros o gunita.
Figura 4. Impermeabilización primaria, sistema oberhasli (Rodríguez, Mariano. 2008)
Fase 2. Impermeabilización intermedia: son los trabajos posteriores a la
impermeabilización primaria mediante la aplicación de mortero o concreto lanzado. La
impermeabilización intermedia puede ser de protección cuando se aplica un concreto o
mortero lanzado de un espesor no superior a 7 cm en toda la superficie a tratar, de esta
forma se consigue proteger la primera impermeabilización o de nivelación cuando la
aplicación del mortero o concreto lanzado tiene por finalidad servir de soporte a la
impermeabilización principal y su espesor suele ser de 10 a 250 mm.
28
Figura 5. Requisitos mínimos del soporte (Ibíd.).
Fase 3. Impermeabilización principal: consistirá en la instalación de un geotextil, de una
membrana impermeable de PVC o cualquier otro material que garantice la absoluta
estanqueidad del túnel.
Son los trabajos de ejecución de una membrana impermeable de cualquier tipo que
garantice la estanqueidad del túnel. Hay diferentes tipos (Rivas, J.L. 2006):
Revestimientos con resinas (membranas acrílicas proyectables).
Revestimiento con morteros predosificados.
Sellado de juntas de dovelas prefabricadas.
Revestimiento con geosintéticos.
• Colocación en lámina vista, sobre sostenimiento definitivo.
• Colocación en sándwich, confinado entre sostenimiento provisional y
revestimiento de hormigón.
29
Figura 6. Criterios para el concreto lanzado.
Fase 4. Impermeabilización posterior: son aquellos trabajos previstos o no,
complementarios de la impermeabilización principal o bien trabajos de reparación que
conduzcan posteriormente a la impermeabilidad de la construcción. Su aplicación se
adecuará según la importancia de las filtraciones o la calidad del soporte de ejecución.
Ejemplo trabajos posteriores (Rodríguez, Mariano. 2008):
Inyecciones.
Morteros pre-dosificados impermeables.
Revoques o gunita.
Taponamiento y sellado de grietas y juntas.
Rejuntado de mampostería.
Drenajes.
Rei-mpermeabilización con membranas, en lámina vista.
Requerimientos
Los requerimientos de los componentes fundamentales en la impermeabilización de un
túnel serán, primero la membrana como elemento impermeable y segundo el geotextil
como elemento de protección de daños mecánicos y de evacuación de las aguas de
filtración.
Cuando se considere necesario, dependiendo del caudal de filtración, se efectúa una
impermeabilización primaria a base de drenes en forma de espina de pez (sistema
Oberhasli) para recoger y conducir el flujo de agua a los drenes longitudinales. Este sistema
se construye dependiendo de las zonas de mayor filtración, en cuyo caso su ubicación es
puntual.
30
El objetivo de los drenes es el de recoger el agua para evitar problemas en la estabilidad
del soporte y asegurar la impermeabilización definitiva.
Figura 7. Sistema oberhasli (Rivas, J.L. 2006).
Conceptos de impermeabilización
A continuación se describen los conceptos empleados para la impermeabilización y drenaje
de los túneles (Lemke, S. et al. 2010):
1. Túneles sin drenaje
En los túneles diseñados para soportar presiones de agua, el drenaje permanente no es
necesario, ya que presentan valores de presión de agua muy altos que incrementan los
requerimientos de resistencia para el revestimiento (Chabot, 2002)). En túneles no drenados
bajo presiones de agua en los que el sostenimiento se hace con concreto lanzado, las
láminas se colocan entre el concreto lanzado y el anillo de revestimiento. Dependiendo de
la presión del agua, del estado de la misma y del terreno, se posicionan los siguientes
sistemas:
31
– Una lámina en todo el perímetro del túnel.
– Una lámina en todo el perímetro del túnel combinada con una anillo de
revestimiento impermeable.
– Doble lámina en todo el perímetro del túnel.
a. Drenaje provisional
Luego de la colocación de la lámina y del revestimiento para mantener el área de trabajo
seca, el túnel debe disponer de un drenaje provisional bajo la solera. En las etapas de
construcción, relleno y cierre del drenaje en etapas posteriores, es necesario ubicar puntos
de bombeo, aproximadamente a cada 100 metros, para posibilitar el bombeo.
b. Espesor de la lámina
Si el túnel se construye con sistema de impermeabilización en todo el perímetro, se pondrá
lámina en la pata, la bóveda y la solera. Para lograr una mejor resistencia frente a daños
mecánicos locales y, en consecuencia, aumentar la calidad, la mayoría de Normas Europeas
(ITA, 2005) recomiendan láminas de 3,0 milímetros de espesor para túneles con presión de
agua, y en túneles sin presión de agua, un grosor de 2 milímetros. Con el fin de facilitar la
detección de daños en la lámina de impermeabilización, antes o después de la colocación,
se sugiere apicara una capa de otro color, Adicionalmente, el color claro de la lámina ha
mostrado efectos positivos psicológicos, gracias a la reflexión de las luces en el interior del
túnel.
c. Membrana de protección
La zona de solera se protege con una lámina adicional de 3 milímetros de espesor soldada a
la de impermeabilización, la cual sirve contra los daños que se pueden producir con el
tránsito y los que se presenten durante la construcción del túnel.
d. Cintas de PVC
En cada unión de las láminas de impermeabilización se debe instalar una cinta de PVC, con
el objetivo de evitar la entrada de agua que afecte el túnel. Estas cintas se sueldan con calor
a la lámina, razón por la cual el material de esta debe ser compatible con el de las láminas,
incluidas la vida útil estimada y los parámetros de soldadura de ambas. Para un buen
desempeño de las cintas, un parámetro importante es la completa unión entre la lámina y el
concreto (especialmente en la corona). No se debe permitir la circulación del agua, pero
esto se logra solo en algunos casos. Se aconseja poner cintas que permitan inyecciones
posteriores que posibiliten el relleno de las cavidades entre la cinta y el concreto. Esta es la
única forma de garantizar el buen servicio de las cintas y lograr el seccionamiento del túnel
(Koma, 2001).
A fin de aumentar la protección de la lámina, las cintas deben instalarse en la misma
posición que las juntas del concreto de revestimiento, formando así un sistema adicional de
sellado con la estructura de concreto de revestimiento.
32
2. Drenaje parcial
El drenaje parcial se aplica cuando el agua acumulada no puede extraerse sin ayuda de
bombas, en los siguientes casos (Chabot, 2002):
– Túneles que retienen agua y tienen restricciones de presión de agua.
– El agua en un túnel se alivia hasta una presión determinada. Limitando la presión de agua,
es posible reducir sustancialmente su extracción, dependiendo de la geología e
hidrogeología, en comparación con drenajes sin presión.
– Túneles drenados sujetos a pequeñas presiones locales por obstrucciones en el flujo del
agua.
En un túnel diseñado con un sistema de drenaje, el agua tiende a acumularse, lo cual
redunda en la disminución de la presión, en un aumento de las solicitudes de un sistema de
drenaje primario o secundario y en una acumulación de material particulado. Entre las
posibles causas de dicha acumulación están: un mal diseño en el sistema de drenaje, el
tamaño de los orificios de entrada al drenaje o un inadecuado trabajo de la capa de
impermeabilización de la solera.
3. Túneles drenados
En el caso de tener columnas de agua elevadas, asociadas a presiones de agua importantes,
la selección de un túnel drenado es la única alternativa por razones económicas y
constructivas para cumplir los requerimientos estructurales. Esto también se aplica en el
caso de pequeñas cargas de agua con poca o escasa incidencia donde la evacuación de
filtraciones permanentes de agua sin presión. Se debe garantizar durante la vida útil de
servicio, estimada tanto para la obra como para los elementos del drenaje primario y
secundario. Lo que resulta en un diseño de la bóveda del túnel sin tener en cuenta las
presiones de agua. De ser necesario, la solera puede ser plana. Si no es posible garantizar
estos requisitos, es de esperar que se presenten incrementos de presión bajo la solera o en
los muros.
4. Sistemas mixtos
Estos sistemas son necesarios en túneles que a lo largo de su eje atraviesan estratos con baja
y alta carga de agua. El diseño estructural y de drenaje deben prever estos traslapos, a fin de
evitar infiltraciones o debilitamiento del macizo y afectación estructural del túnel, poniendo
en riesgo su vida útil y la de los usuarios
Impacto ambiental
Básicamente, el efecto que el túnel produce sobre las aguas subterráneas del macizo, como
también el posible efecto que aguas contaminadas de operación del túnel puedan ejercer
sobre el medio ambiente externo; en ambos casos, el revestimiento definitivo, los sistemas
de drenaje y sistema de impermeabilización tendrán que contemplar los criterios que se
establezcan, a efectos de no generar efectos indeseados sobre el medio ambiente.
33
Resistencia contra incendios
Este criterio de diseño tiene alta relevancia en el revestimiento definitivo. En caso de un
incendio dentro del túnel, el revestimiento definitivo podría colapsar, razón por la cual es
imprescindible tomar precauciones en su diseño y construcción.
Los colapsos del revestimiento pueden no generar problemas en sectores del túnel en los
que el macizo sea autosoportante. Pero sí imponer riesgos para las brigadas de rescate y
grandes demoras en la reconstrucción del túnel en caso de presentarse colapsos del macizo
alrededor del túnel. En consecuencia, existen lineamientos y normas que establecen cuál
debe ser la protección del revestimiento definitivo en aquellos sectores en los que se
pretende mantener la acción portante estructural y con ello evitar daños de mayor alcance.
Las medidas a adoptar son variadas, yendo desde de la instalación de un doble
revestimiento, como medida más completa, hasta la incorporación de aditivos al concreto
que aumenten el grado de resistencia a la acción del fuego, como solución más simple.
Corresponderá verificar entonces, por sectores, cuál será el método que más se ajusta a los
requerimientos que impone este criterio, tanto para los túneles, como las demás obras
subterráneas que puedan estar sometidas a acciones de fuego.
4.3.5 Sistema constructivo
4.3.5.1 Generalidades
El método de excavación que se emplea en los túneles depende básicamente de las
condiciones geológicas, geotécnicas, de variables técnicas y financieras de cada proyecto y
de cada caso de túnel en particular.
4.3.5.2 Clasificación de los métodos constructivos
Los métodos de construcción de túneles pueden clasificarse en función de dos parámetros:
Grado de mecanización.
Comportamiento tenso-deformacional de la excavación.
Grado de mecanización
Comportamiento de la excavación
Elástico Deformación moderada Deformación
intensa
Total (tuneladoras) TBM doble
escudo
Doble-escudo T.B.M. –
escudada E.P.B hidro
Parcial (métodos
convencionales)
Sección
completa Avance y destroza
NATM
Método helga,
alemán,…
34
Galerías de
cimentación
ADECO
Tabla 7. Clasificación de los métodos constructivos (celada, 2004).
4.3.5.3 Métodos de excavación
A continuación se definen los principales métodos convencionales de excavación de túneles
(Estudio Barcelona, 2009):
Método belga
Consiste en excavar por secciones, con lo cual se evita graves inestabilidades del frente del
túnel y colapsos del mismo, propias de una excavación completa en una fase. Al trabajar
con secciones pequeñas es posible solucionar cualquier problema de estabilidad que
aparezca en el frente, mientras que con un gran frente abierto no lo sería.
Este método suele aplicarse a túneles con un ancho de unos 8 a 9 metros libres más 3
metros de ambos hastiales, es decir, unos 11-12 metros. Habitualmente, la ejecución se
realiza en cuatro etapas consecutivas, por el siguiente orden: 1. bóveda, 2. destroza, 3.
hastiales y 4. solera.
El método se utiliza en túneles en suelos que presentan con un comportamiento
óptimo en terrenos cohesivos, formados sobre todo por arcillas compactas o con un cierto
porcentaje de arena. Se trata de un método de ejecución a sección partida, avance y
destroza. Para la excavación se emplean martillos mecánicos y requiere el empleo de mano
de obra especializada.
35
Figura 8. Secuencia de excavación método belga
Método tradicional
Este consta de varias fases, que se van realizando de manera sucesiva:
Inicialmente, se excava una galería de avance según el eje del túnel, de un metro de
ancho en la clave de la sección. Una vez finalizada la galería, se ensancha la excavación a
ambos lados, hasta que la sección media superior queda completamente excavada. El
ensanche se hace en pases de 1 a 2.5 metros de longitud por 1 a 1.5 metros de acho. Luego
se ejecuta la bóveda con anillos de 2,5 metros de ancho, que impiden deformaciones del
terreno. La excavación del avance se realiza mediante martillos neumáticos.
La destroza consiste en excavar un cubo central en la sección media inferior,
dejando sin excavar los hastiales 1 a 1,5 m para que éstos hagan frente a los empujes de la
bóveda. Esta operación se realiza con máquina excavadora, con un desfase de 5 a 6 anillos
respecto del frente del túnel. Posteriormente se ejecutan los hastiales por baches de 2.5
metros, cuidando no descalzar la bóveda y no excavar dos hastiales enfrentados a la vez.
Para terminar, se excava el fondo de la sección y se ejecuta la solera (contrabóveda).
La versatilidad del método permite modificar los parámetros básicos (ancho de pase,
longitud de avance, entibación), adaptándolos al tipo de terreno y de sección.
36
Figura 9. Ejecución por el método tradicional
Nuevo Método Austriaco Modificado (NATM)
El empleo de este método permite una relajación del estado tensional del terreno situado
alrededor de la excavación, con un cierto desplazamiento del mismo; esto, con el objetivo
de usar un soporte ligero que equilibra empujes y deformaciones hasta un valor aceptable,
sin llegar a producirse inestabilidades.
El frente de avance se excava de 1 a 2 m con retroexcavadora, martillo, equipos
mecánicos o pala cargadora según las características del terreno. Luego se pone un soporte
primario, constituido por cerchas T o H, separadas de 0.5 a 1 metro, previamente curvadas,
con la sección de la bóveda. Después se lanza una capa de 15 a 20 centímetros de concreto
con fibras. El sostenimiento se instala con un desfase máximo de 2 metros respecto la
excavación.
Posteriormente se funde la bóveda (revestimiento definitivo) con un desfase entre
sostenimiento y revestimiento de unos 18 metros. La destroza se realiza de la misma forma
que en el método tradicional.
37
Figura 10. Proceso de excavación por el Nuevo Método Austriaco.
Método del pre-corte mecánico
Consiste en la ejecución de una prebóveda de sostenimiento previo en el perímetro de la
sección del túnel, antes de proceder a la excavación del terreno correspondiente a cada
avance.
En el desarrollo de esta tesis se hace hincapié en dos sistemas constructivos de mayor
interés y de uso general en la actualidad (Geoconsult, 2010);
– Método convencional por voladura o método cíclico (NATM)
– Método mecanizado con máquina tuneladora (TBM)
En general, la excavación con máquina tuneladora se utiliza en macizos rocosos de
mejor calidad geotécnica, en los que son controlados y predecibles los riesgos a los que
puede ser susceptible la máquina durante la excavación. Por otra parte, en sectores de
macizo geotécnicamente menos competentes y complejos (fallas, rocas expansivas,
condiciones hidrogeológicas desfavorables, cavidades cársticas, etc.) se prefiere la
excavación convencional o se prevé un tratamiento –antes de excavar– del macizo frente a
la máquina.
La selección del método de excavación, entre el empleo del método convencional y
el mecanizado, depende de los criterios que se enumeran a continuación. En primer lugar,
para túneles cortos, con longitudes que son menores a los 5 kilómetros, el uso de máquinas
tuneladoras, por lo general, no es económicamente competitivo, excepto en casos de
condiciones geológicas donde ésta no pueda ser utilizada. Por ejemplo, en terrenos
extremadamente blandos, rocas residuales o suelos, a ser excavados bajo el nivel freático,
donde la estructura de soporte e impermeabilización resultan más costosas que la
adquisición de un escudo. Otro caso puede ser un túnel relativamente corto, en el que la
excavación solo pueda efectuar desde un extremo, lo que hace que el frente de excavación
38
sea tan largo que la excavación convencional sea costosa y lenta, justificándose el uso de
una máquina tuneladora.
De acuerdo con lo anterior, son muchos los factores que intervienen en la decisión
sobre qué método o combinación de métodos de excavación resultan ser los más
convenientes para un determinado proyecto. Algunos de estos factores importantes se
mencionan a continuación:
• Longitud: este factor, mencionado anteriormente, es relevante a la hora de escoger
entre excavación con maquina o no. A medida que aumenta la longitud del túnel, la
competitividad de la máquina tuneladora crece directamente, siempre que las
condiciones geotécnicas sean buenas y no existan incertidumbres con relación a esta
realidad. Debido a esto, en la actualidad se emplean máquinas tuneladoras,
exceptuando otras razones y variables que podrían hacerlo imposible o poco
oportuno. Unas de ellas se derivan del resto de los criterios citados a continuación.
• Sección transversal del túnel: teniendo en cuenta la necesidad del empleo eficiente
de la sección transversal mediante máquina tuneladora en túneles de gran cobertura,
en donde las tensiones son similares a las verticales y en algunos casos mayores, la
utilización de secciones transversales circulares es lo más conveniente desde el
punto de vista estructural. Por tanto, sea cual sea el trazado final del túnel, es
bastante probable que para sectores del túnel excavados convencionalmente, en
donde las coberturas sean altas, se adopte una sección transversal circular, similar a
la que resulta del uso de máquinas tuneladoras.
• Trazado y ubicación: aspectos como la construcción en alta cordillera con
dificultades de acceso, la complejidad del trazado, cuando la excavación deba
efectuarse a través de un pozo de gran profundidad, e impliquen una problemática
en los aspectos logísticos de transporte y de armado de la máquina, hacen
inapropiado el uso de una máquina tuneladora o, en caso de utilizarla, terminan
encareciendo demasiado una obra. Adicional a lo anterior, debe considerarse que
para túneles con alta cobertura y rocas de calidad pobre o con grandes
incertidumbres en la geología, el empleo de máquinas tuneladoras conlleva un
riesgo de llegar a presentar problemas imposibles de anticipar o difíciles de mitigar
durante la construcción, los que determinen que la máquina no pueda operar
eficientemente o se quede parada.
• Entorno y condiciones ambientales en el área del túnel: dado que la construcción de
un túnel afecta las condiciones ambientales del entorno, se deben evaluar en la etapa
de factibilidad los impactos temporales y permanentes que producirá la construcción
y los métodos de mitigación alternativos. Los efectos ambientales pueden ser;
afectación del régimen de aguas subterráneas en el macizo, asentamientos del
terreno, contaminación producto del depósito y disposición final del material de
excavación, contaminación producto de los insumos químicos como aditivos usados
en el concreto.
39
• Plazos de construcción: esta variable es fundamental en la selección de los métodos
de construcción, especialmente en túneles largos, no solo por razones geotécnicas,
sino que también por esta variable suele ser más conveniente combinar la
excavación convencional con tronadura y la excavación mecanizada mediante
máquinas tuneladoras.
• Costos de construcción: esta variable es determinante y está ligada a la anterior
(plazos totales de construcción). Los costos de construcción surgen de un análisis
financiero relacionado con la oportunidad de asumir costos de construcción más
elevados, a costa de conseguir con ellos grandes beneficios posteriores.
Los plazos y los costos en general son variables que se tendrán en cuenta, directa o
indirectamente, en la selección de métodos constructivos y sistemas de soporte, teniendo en
consideración que la búsqueda de reducción de éstos no afecte la estabilidad, calidad o
durabilidad de la obra por debajo de los estándares impuestos.
Método convencional o método cíclico (NATM)
Para la excavación convencional se propone la aplicación del “Nuevo Método Austríaco de
Construcción de Túneles” (NATM o método convencional), que en su metodología
clasifica el macizo y los métodos de excavación e instalación del soporte primario. Sus
características se resumen brevemente en los siguientes conceptos:
Clasificación del macizo rocoso
Se clasifica en dos categorías principales asociadas al comportamiento de este, sobre las
cuales se determinará el método de excavación y fortificación del túnel en sus diferentes
secciones, siendo las siguientes:
– Tipo de Macizo Rocoso o Rock Mass Type o (RMT), clasificación del macizo en
sectores homogéneos, en términos de propiedades geotécnicas y parámetros que
puedan indicar que el comportamiento de éste.
– Behaviour Types o Tipos de Comportamiento del Macizo (BT), clasificación
geológico-geotécnica, en la que intervienen los llamados “factores de influencia”, es
decir, variables que determinan, para cada obra y sector de obra particular, cómo se
comportará un cierto tipo de macizo a consecuencia de la excavación del túnel
Instalación de un sostenimiento inicial o primario
Detrás del frente de excavación, se emplean sistemas de fortificación con un cierto grado de
flexibilidad, como el concreto lanzado, reforzado fibras, anclajes y arcos metálicos. En
función de cada Tipo de Comportamiento del macizo, se definen las clases de soporte, que
constituirán las bases según la clasificación geotécnica estimada.
40
– Se implementa un sistema de monitoreo, en forma simultánea a la excavación, en
términos de deformación. El objetivo del monitoreo es el de contar con parámetros
inmediatos del comportamiento del macizo y los sistemas de soporte y con ello
comparar el comportamiento previsto en el diseño con el que se ejecuta.
El comportamiento del macizo y los sistemas de soporte solo se puede conocer con
suficiente anticipación y precisión a través de un sistema de instrumentación instalado en
forma oportuna en el frente de excavación de un túnel. Típicamente, se miden
deformaciones en puntos de referencia instalados en el soporte recientemente construido.
Adicionalmente, se instalan instrumentos geotécnicos, mediante los cuales se miden las
deformaciones específicas en el concreto. Sin la implementación de un sistema de control
no es posible calibrar el diseño teórico con el comportamiento real y más difícil hacer
ajustes en métodos de trabajo y medidas de soporte, con el fin de lograr reducción en
costos, sin poner en riesgo la estabilidad del túnel.
Instalación de un revestimiento definitivo interno o secundario en el túnel
Este logra la estabilización y asegura la resistencia definitiva de la obra, como también la
provisión de una serie de otras características y funcionalidades específicas para cada
proyecto particular, como parte de las cuáles puede destacarse especialmente la
impermeabilización de la obra, la mejora de condiciones para la ventilación, la garantía de
durabilidad, resistencia frente al fuego, etc. La decisión sobre qué tipo de revestimiento
definitivo a usar es tomada con base en criterios técnicos de resistencia, deformabilidad,
impermeabilidad, etc., y económicos.
Excavación mecanizada (con máquina tuneladora, TBM o Escudo).
La excavación con maquina tunelera se aplica en tramos de geología buena y favorable para
este tipo de excavación. Se consideran los siguientes tipos de máquinas:
– Máquina tunelera abierta (TBM).
– Máquina tunelera con escudo (sin sostenimiento activo del frente).
Para excavación con máquina tunelera pueden aplicarse, en principio, dos tipos de
sostenimiento primario o sistema de fortificación inicial, siendo estos los siguientes:
– Dovelas prefabricadas: se instalan con máquinas del tipo “escudo”, para
condiciones geológicas poco favorables, es decir, macizos rocosos altamente
fracturados con gran potencial de desprendimiento de cuñas o en suelos blandos.
– Sostenimiento “clásico”, consiste en concreto lanzado, arcos de acero, pernos de
roca pasivos, etc., empleándose en este caso las así llamadas Tunnel Boring
Machines (TBM) para roca dura, o máquinas tuneladora abiertas, sin escudo y con
mordazas.
41
En caso de sostenimiento clásico detrás de la máquina tunelera tipo TBM abierta se
propone la aplicación de los principios del “Nuevo Método Austriaco de Construcción de
Túneles” (NATM o método convencional).
El tipo de sostenimiento seleccionado para la excavación con máquina tunelera
depende de las condiciones geológico-geotécnicos y de factores logísticos (disponibilidad
de materiales y tecnología, distancia a fábrica de dovelas, transporte y almacenamiento de
dovelas, etc.).
En primer lugar, el sistema de sostenimiento asociado a la construcción mecanizada
tendrá relación con las condiciones geológicas e hidrogeológicas, siendo el resultado de la
consideración de criterios técnicos, económicos y otros aspectos relacionados con la calidad
o durabilidad de la obra misma. La selección de los sistemas de sostenimiento más
apropiados se basa en consideraciones teóricas, en requerimientos de normas, en la
experiencia hecha en otras obras similares actualmente en construcción y en los
requerimientos que específicamente se convengan con el cliente para el proyecto.
Para el revestimiento definitivo interno o secundario deben definirse objetivos y
criterios para el túnel en operación, en función de las condiciones del proyecto. Por esto, los
criterios mencionados anteriormente para el método convencional valen igual para el
revestimiento secundario en caso de excavación con máquina tuneladora, aunque la manera
de ejecución del mismo sí depende del tipo de la máquina. El revestimiento definitivo de un
túnel excavado con maquina tunelera puede ser construido de una de las formas siguientes:
De concreto colado in situ
De dovelas (elementos premoldeados)
Un revestimiento de concreto colado in situ se construye en caso de excavación con
TBM abierta e instalación anterior de un revestimiento primario de tipo convencional.
Para excavación con máquina tipo escudo se usan dovelas premoldeadas como
único revestimiento definitivo, siempre que no exista la necesidad de un doble
revestimiento. En caso de necesidad de instalación de un doble revestimiento, debe
instalarse un revestimiento secundario, hecho de concreto colado después de la instalación
de dovelas como revestimiento inicial.
4.4 REVESTIMIENTO EN CONCRETO LANZADO
4.4.1 Generalidades
En el siglo pasado, el concreto lanzado reemplazó los métodos tradicionales de
revestimiento en túneles y se convirtió en la principal alternativa en la estabilización de
túneles excavados. El concreto lanzado es primordial y se hace inconcebible la
construcción moderna de túneles sin éste. La utilización generalizada del concreto lanzado,
como elemento fundamental, tanto en el sostenimiento como en el revestimiento de túneles
y obras subterráneas, ha motivado un continuo desarrollo tecnológico, tanto en los
42
materiales componentes del concreto (cemento, agregados y aditivos) y en la maquinaria,
así como en su aplicación y control de calidad. El término de concreto lanzado describe
varios componentes de una tecnología (Hofler, 2004).
El material.
El proceso de lanzado.
El sistema de proyección (equipos).
El material del concreto lanzado a usar en el diseño de mezcla de concreto está
determinado por los requerimientos y parámetros de aplicación especificados.
Generalmente, esto significa una reducción en el tamaño máximo del agregado a 8
milímetros o máximo 16 milímetros, un aumento en el contenido de cemento y la
utilización de aditivos especiales que controlan las propiedades del material.
4.4.2 Concreto Lanzado
En la actualidad existen dos procesos diferentes para la aplicación del concreto lanzado:
Concreto lanzado por vía seca.
Concreto lanzado por vía húmeda.
El concreto lanzado por vía seca se define como una mezcla de cemento, agregados
gruesos y finos y aditivos, conducida a través de una manguera y proyectada
neumáticamente a alta velocidad sobre una superficie, agregando el agua en la boquilla.
El concreto lanzado por vía húmeda, reforzado o no con fibras, se define como la
mezcla del cemento, agregados gruesos y finos, agua, aditivos y fibras, preparado en una
planta dosificadora con anterioridad a la conducción y aplicación de la mezcla mediante la
máquina impulsora.
Los requerimientos principales de la mezcla se centran en la manejabilidad y durabilidad
(Hofler, 2004):
Alta resistencia inicial.
Buen bombeo (suministro de flujo denso).
Adecuadas características de fraguado del concreto.
Diseño de mezcla adecuado para lanzar.
Manejabilidad adecuada para el operario (largos tiempos abiertos).
Rebote mínimo.
El proceso de lanzado determina su colocación. Después de producido, el concreto se
transporta al equipo de lanzado y es llevado al frente por medio de tubos o mangueras de
alta presión sellados, lanzado y compactado.
Antes de ser lanzado, el concreto pasa a través de la boquilla a alta velocidad, formando
un chorro que contiene todos los componentes importantes de la mezcla, tales como el
agua, en el caso del concreto lanzado vía seca, aire comprimido y acelerantes del fraguado,
43
cuando se requieren. La mezcla de concreto es lanzada sobre el sustrato a alta presión,
densificándola y formando una estructura de concreto compacta. Dependiendo del tiempo
de fraguado, puede aplicarse a cualquier elevación, e incluso verticalmente sobre cabeza del
operario.
El proceso de concreto lanzado tiene, dentro de sus múltiples usos, la reparación de
estructuras de concreto, túneles y minería, estabilización de taludes, y hasta en diseños
artísticos de edificios. Entre las ventajas que brinda el concreto lanzado están:
Aplicación sobre superficies irregulares.
Configuración flexible según el espesor de capa en sitio.
Aplicación a cualquier altura, gracias a su adherencia y capacidad de autosoporte.
Buena adherencia al sustrato.
Reforzamiento con mallas o fibra.
Revestimiento con rápida capacidad de soporte a cargas, sin formaletas o tiempos
de espera prolongados.
4.4.3 Materiales constituyentes del concreto lanzado
El concreto es una mezcla de tres materiales: cemento, agregados y agua. Sin embargo,
para entender sus propiedades y aplicaciones puede convertirse en un sistema de cinco
variables, que da como resultado una interacción compleja al combinar con los parámetros
de aplicación del concreto lanzado. Por consiguiente, en el proceso de concreto lanzado es
importante no variar al mismo tiempo demasiados parámetros durante la etapa de pruebas.
La calidad de los materiales a utilizar, los agregados y sus granulometrías, el cemento y su
dosificación, el lugar, las condiciones de trabajo, y el equipo empleado, influyen en la
calidad de la mezcla. Entonces, se debe realizar ensayos previos, tanto del funcionamiento
de los equipos como de los materiales a emplear.
4.4.3.1 Cemento
Este elemento actúa como aglutinante en la mezcla de concreto lanzado, que une y fija las
partículas de agregado a través de la mezcla. También interviene como lubricante principal
del concreto y tiene un fraguado hidráulico que lo hace parcialmente responsable de las
propiedades mecánicas del concreto endurecido. Pero aquí hay un requerimiento importante
que no es condición en el concreto estructural. El cemento para el concreto lanzado debe
tener un desarrollo rápido de fraguado inicial y muy alta resistencia temprana.
El concreto lanzado requiere de acelerantes y aditivos, razón por la cual el cemento que
no reaccione bien al combinarse con éstos, no es apropiado para la producción y
estabilización del terreno.
44
4.4.3.2 Agregados
Entre arena y grava, los agregados constituyen aproximadamente el 75% del volumen total
de la mezcla de concreto. El origen geológico del agregado tiene una fuerte influencia en la
manejabilidad y otras propiedades del concreto endurecido. A continuación se menciona las
funciones principales de los agregados (Hofler, 2004):
Parámetros que determinan el requerimiento de agua.
Llenante de menor costo en la mezcla de concreto.
Obtención de propiedades mecánicas (resistencia a la tensión, flexión y resistencia a
compresión).
Fuerte influencia en la manejabilidad de la mezcla (formas de las partículas y finos).
Alta influencia en la durabilidad requerida (porosidad y pureza).
Por todo esto, al agregado debe dársele mucha importancia. Por ejemplo, si el contenido
de finos <0.125 milímetros cambia solo en un mínimo porcentaje, la mezcla quizás, de ser
extremadamente manejable, pase a ser imposible de bombear, o si el porcentaje de
componentes blandos en el agregado es demasiado alto, su resistencia al congelamiento sea
nula. En lo concerniente a la tecnología del concreto, las curvas de granulometría con una
partícula de tamaño máximo de 16 milímetros son buenas, pero en términos del proceso de
aplicación de concreto lanzado, el tamaño de las partículas hasta 8 milímetros ofrece
ventajas. Las curvas de granulometría para las aplicaciones seca y húmeda de concreto
lanzado son:
Figura 11. Distribución granulométrica recomendada por la norma europea
de concreto lanzado.
45
4.4.3.3 Relación Agua Cemento
La relación agua-cemento se definirá como inferior, en cualquier caso a 0,4-0,5,
dependiendo del tamaño, gradación, calidad de los agregados y aditivos empleados (ver
más adelante), de modo que la consistencia medida por asentamiento en el cono de Abrams
se sitúe entre 3,81 y 7,62 centímetros (consistencia fluida) con la mínima cantidad de agua
requerida. Consistencias inferiores implican un mal funcionamiento de la bomba, bajo
rendimiento y una sobredosificación de acelerante. Por otra parte, la relación agua-cemento
elevadas implican una mala calidad, baja resistencia mecánica del concreto y mayores dosis
de acelerante.
4.4.3.4 Contenido de agua
El agua para mezclar y curar deberá estar libre de sustancias que puedan dañar al concreto o
al acero. Los límites máximos de cloruros y sulfatos serán, en peso, los siguientes:
Cloruros expresados en ión Cl6.000 p.p.m.
Sulfatos expresados en ión SO-41.000 p.p.m.
El agua va dentro del concreto lanzado como agua añadida durante su producción y
como humedad inherente en el agregado. La consistencia de la mezcla está regulada por el
agua y los aditivos. El agua de mezclado no debe contener ningún componente que retarde
o acelere el proceso de hidratación.
Estos son principalmente:
Aceite y grasa.
Azucares.
Sales clóricas.
Sulfatos.
Regularmente, el agua natural subterránea, el agua lluvia, el agua de río y de lagos es
adecuada. El agua marina no se recomienda utilizarse, debido a su alto contenido de
cloruros. El agua potable siempre es adecuada para la producción de concreto lanzado.
4.4.3.5 Impermeabilización
4.4.3.6 Aditivos
En la literatura hay varias clasificaciones según la región y países, por lo que como base
para la clasificación de los tipos de aditivos se hará uso de la norma ASTM C-494 de
acuerdo con su función en el concreto.
46
Aditivos Tipo
Reductores de agua A
Retardadores B
Acelerantes C
Reductores de agua -
Retardadores
D
Reductores de agua -
Acelerantes
E
Reductores de agua de
alto poder
F
Reductores de agua de
alto poder-retardantes
G
Tabla 8. Clasificación aditivos.
Como se aprecia en la tabla anterior, existen aditivos con funciones simples y otros que
conjugan una función primaria o principal con una función secundaria. Cada uno se define
a continuación:
Tipo A/Reductor de agua: permite disminuir la cantidad de agua para obtener determinada
consistencia del concreto.
Tipo B/Retardador: posterga el fraguado del concreto.
Tipo C/Acelerante: aditivo que acelera el fraguado del concreto y la ganancia de
resistencia.
Tipo D/Reductor de agua-retardador: permite disminuir la cantidad de agua para obtener
determinada consistencia (acción primaria) y además retarda el fraguado del concreto
(acción secundaria).
Tipo E/Reductor de agua-acelerante: aditivo que acepta reducir la cantidad de agua
necesaria para conseguir determinada consistencia del concreto (acción primaria) y acelera
el fraguado y la ganancia de resistencias (acción secundaria).
Tipo F/Reductor de agua de alto poder: es aquel que posibilita reducir en más del 12% la
cantidad de agua de amasado requerida para obtener determinada consistencia del concreto.
Tipo G/Reductor de agua de alto poder y retardador: posibilita reducir en más del 12%
la cantidad de agua de amasado requerida para lograr determinada consistencia del concreto
(acción primaria) y además retarda el fraguado (acción secundaria).
47
Los aditivos se emplean para mejorar y/o cambiar las propiedades del concreto que no
suelen ser controladas correctamente por los componentes cemento, agregados y agua. Los
aditivos pueden ser también adicionados al concreto lanzado durante el proceso de lanzado
para controlar el fraguado inicial. Los aditivos de concreto hacen que el concreto sea un
sistema complejo de múltiples materiales.
Los aditivos de concreto lanzado se dosifican según el peso o volumen del cemento.
Éstos se adicionan en un rango variable entre 0.5% y 6%, dando cantidades de 2 kg/m³ a
30 kg/m³, valores que están en el rango de las milésimas partes del volumen total de
concreto. Todos los aditivos son agregados en concreto durante su mezclado en planta,
justo después de la medición inicial de agua. Como excepción encontramos el acelerante
del fraguado que se adiciona inmediatamente antes del lanzado.
Aditivos súper plastificantes/reductores de agua de alta actividad.
El uso de aditivos súper plastificantes es necesario para lograr un trabajo más aceptable
según las relaciones agua/cemento inferiores a 0.4-0.45. Se hace necesario emplear
dosificaciones superiores a las empleadas en concretos convencionales, debido a la elevada
cantidad del arena empleada y a los requerimientos de este concreto, en especial si se utiliza
microsílice. El uso de aditivos súper plastificantes permite una mezcla de alta calidad con
una fácil puesta en obra, dando como resultado fraguados a tiempo correctos (aprox. 2
minutos) y una dosificación de acelerante razonable (3-5 %).
Estabilizantes de fraguado/retardantes de fraguado.
Por distintas razones, ejemplo transporte, se hace imprescindible controlar el fraguado del
concreto hasta su llegada a la bomba de lanzado. Adicionalmente, permite que el tiempo de
manejabilidad del concreto lanzado se ajuste, sin variaciones, en un rango de una a dos
horas. Es común combinar las propiedades de los súper plastificantes con los efectos de los
retardantes. Esto, con el objetivo de tener siempre mezcla disponible para lanzar. Hay
estabilizantes que retardan el fraguado hasta 72 horas, manteniendo la consistencia durante
un largo periodo.
Otra práctica muy común es la adición de acelerante en la boquilla de lanzado, que
neutraliza el efecto estabilizante y permite el fraguado instantáneo del concreto.
Acelerantes/activadores de fraguado.
Los acelerantes, utilizados en forma líquida o en polvo, controlan el tiempo de fraguado del
concreto después de su aplicación. Un factor importantísimo es la estabilidad en la
dosificación del acelerante para el control del tiempo de fraguado, por lo que la
dosificación de estos aditivos debe hacerse con equipos que garanticen una baja
variabilidad de la dosis acorde con el flujo de concreto.
48
Los activadores de fraguado se clasifican según su composición química, acción y
efecto en el fraguado del concreto. Los acelerantes empleados deben estar totalmente
exentos de cloruros. Los acelerantes denominados álcali-free reducen gran parte de los
efectos secundarios producidos por los tradicionales. Los acelerantes tradicionales (basados
en aluminatos y silicatos) son sustancias básicas y con un alto contenido de álcalis. Aunque
se logran excelentes rendimientos en el fraguado, permiten aplicar grandes espesores de
concreto, sus efectos secundarios –pérdida de resistencia mecánica final– son importantes
sobre: el concreto endurecido, las condiciones de trabajo (sustancias altamente corrosivas y
cáusticas) y el medio ambiente (generan vertidos de alta peligrosidad). Con el uso de
acelerantes libres de álcalis, aparte de una rápida adquisición de resistencias iniciales, se
obtienen mayores resistencias finales en el concreto lanzado, igual que un ambiente de
trabajo más seguro y menos impacto medioambiental (debido a que son sustancias no
alcalinas).
En el proceso de lanzado por vía húmeda es necesario añadir acelerantes/activadores
en la boquilla. Su efecto es el de reducir la consistencia, hasta el punto de provocar un
fraguado casi instantáneo, lo cual permite que su aplicación sea posible en superficies
verticales o en bóvedas. Sin embargo, como efecto secundario presentan una reducción de
resistencia mecánica a largo plazo, cuando se usan acelerantes a base de aluminatos o
silicatos. El rendimiento de estos se incrementa con una disminución de la relación
agua/cemento, cementos rápidos (tipo I) y aditivos que no provoquen retrasos de fraguado.
Para equilibrar el rendimiento de los acelerantes tradicionales se precisa una mayor
dosificación de acelerante álcali-free.
4.4.3.7 Fibras
El concreto es relativamente resistente en compresión, pero débil en tensión, que da como
resultado fragilidad. La debilidad en tensión puede superarse con el uso de refuerzo
convencional de varilla y, en cierta medida, con la adición de un volumen suficiente de
ciertas fibras.
El concreto reforzado con fibras en su composición incluye fibras cortas
aleatoriamente distribuidas en la mezcla. Su uso brinda mayor energía de rotura a flexión y
menor retracción del material. Hoy, en el mercado existe una amplia variedad de fibras que
se utilizan para mejorar las propiedades, gracias a su buen comportamiento estructural,
ductilidad y durabilidad.
Hay dos tipos de fibras: metálicas y sintéticas. Las metálicas se utilizan en el
concreto para incrementar su ductilidad, mejorar la resistencia al impacto y reducir la
propagación de grietas. Las sintéticas se usan para mejorar las propiedades de contracción
inicial y aumentar la resistencia al fuego.
Según Hofler (2004), sus principales ventajas son:
Distribución homogénea del refuerzo de fibra en el concreto.
Incremento en la ductilidad del concreto lanzado.
Alta resistencia a la tensión y flexión.
Mayor seguridad debido a la deformación pos-fisuración.
49
Aumento de la resistencia al impacto.
Mejor adherencia.
Reducción de las fisuras por retracción temprana.
Mayor resistencia al fuego.
Gracias a que estas fibras se fabrican de diversas maneras, hay una gran variedad de
formas, diámetros, longitudes y aleaciones. La norma ASTM C 820 clasifica las fibras
metálicas según su origen –alambre frío, lámina cortada y extracción a partir de una masa
fundida–. Los parámetros que describen la calidad de las fibras son: el radio de aspecto
(longitud/diámetro), la resistencia a la tensión de la fibra y su forma geométrica. No todas
las fibras metálicas son iguales. Existen diferentes calidades de acero, longitudes y formas;
por tanto, diferentes tipos de fibras requieren distintas dosificaciones, motivo por el cual
debe verificarse la cantidad mediante pruebas previstas en el sitio. No obstante, las fibras de
acero presentan algunas deformaciones: extremos más anchos, terminación en forma de
gancho u ondulaciones, entre otros. Estas deformaciones tienen el fin de incrementar la
resistencia al desprendimiento de la fibra con la matriz cementante. Otra característica muy
importante en la selección de una fibra metálica, es la resistencia a la tensión. Con fibras de
acero de alta resistencia a la tensión, se obtiene mejor ductilidad (resistencia residual luego
del agrietamiento). Debe evitarse el uso de fibras con resistencia baja a la tensión.
4.4.3.7.1 Requerimientos de fibras estructurales
Como se mencionó antes, el concreto lanzado es un material frágil con resistencia limitada
a la tensión y a la flexión, pero con excelente resistencia a la compresión. Su reforzamiento
con acero convencional o malla electrosoldada es posible, pero su instalación es
dispendiosa, toma demasiado tiempo y presenta condiciones críticas en cuanto a seguridad
industrial. Además, las barras de refuerzo no se adaptan bien al grosor de capa flexible de
diseño del concreto lanzado. Por esto, el concreto lanzado reforzado con fibra se ha vuelto
mucho más importante. Sumado a esto, el desarrollo de nuevos y más efectivos tipos de
fibra, su creciente disponibilidad y su inclusión en varios estándares lo hace una práctica
más común y de mayor auge.
Se consideran fibras estructurales aquellas que son más resistentes, tienen un
módulo de Young superior a 25 Gpa y mayor resistencia a la tracción. En la figura se
comparan el módulo de Young, la resistencia a tracción y la deformación de algunas de las
principales fibras.
50
Figura 12. Curva esfuerzo deformación de algunas fibras de refuerzo.
4.4.3.7.2 Fibras metálicas
Las fibras de metal se han usado en el concreto desde principios del siglo XX. Las primeras
fibras eran redondas, lisas y el alambre era cortado en pedazos de acuerdo con la longitud
requerida. Actualmente, estas tienen superficies ásperas, extremos en gancho, o son rizadas
u onduladas a lo largo de su longitud. Por lo general, las fibras metálicas tienen diámetros
equivalentes según el área de la sección transversal, de 0.15 a 2 milímetros y longitudes de
7 a 75 milímetros. Las relaciones de aspecto varían de 20 a 100 (relación entre la longitud y
diámetro equivalente, que es el diámetro de un círculo con un área igual al área de la
sección transversal de la fibra).
Típicamente, el contenido de la fibra metálica varía de 0.25 a 2% por volumen. Con
contenidos superiores al 2% por volumen genera una labor dispendiosa al distribuir la fibra,
pero se pueden usar exitosamente en donde el contenido de cemento en la mezcla se
incrementa y el tamaño del agregado grueso no sea mayor a 10 milímetros. El concreto
reforzado con fibras de acero que contiene hasta 1.5% de fibra, ha sido bombeado de forma
exitosa con el uso tuberías de 125 a 150 milímetros de diámetro. Los contenidos de fibra de
acero de hasta 2% por volumen se han usado en aplicaciones de concreto lanzado utilizando
tanto el proceso húmedo como el seco.
La fibra debe adicionarse en el momento de la fabricación del concreto, pero adición es
posible en obra. El rendimiento de las fibras depende de la dosificación (kg/m3), de
parámetros como resistencia a la tracción, longitud, diámetro, anclaje y forma. Un factor
determinante en la calidad del concreto reforzado con fibras, es la relación entre la longitud
y el diámetro, es decir, cuanto más alta sea esta relación l/d, mayor será el rendimiento.
51
4.4.3.7.2.1 Ventajas técnicas
Las fibras de acero tienen alta resistencia a tensión (0.5–2 GPa) y alto módulo de
elasticidad (200 GPa), una característica dúctil y plástica en esfuerzo-tensión y una baja
fluencia.
Las fibras metálicas incorporadas al concreto lanzado mejoran la resistencia a la
presencia de fisuras, la ductilidad, la absorción de energía y su resistencia a la deformación
bajo carga. La superficie de las fibras deberá estar limpia y libre de otros productos que
comprometan su adherencia al concreto.
El módulo elástico en compresión y el módulo de rigidez en torsión no son
diferentes antes del agrietamiento, cuando se compara con el concreto simple probado bajo
condiciones similares. Se ha encontrado que el concreto reforzado con fibras de acero,
gracias a la ductilidad mejorada, mejora su capacidad de resistencia a impactos, y la
resistencia a la fatiga del concreto se ha incrementado hasta en 70% (imcyc, 2007).
En la actualidad existen nuevos tipos de fibras diseñadas para conseguir unas
propiedades óptimas, que mejoran la geometría, el tamaño, sus propiedades mecánicas y su
compatibilidad con la matriz de cemento.
Una de las fibras desarrolladas es la denominada Torex, hoy llamada Helix,
fabricada con acero de muy alta calidad y diseñada con una forma y tamaño optimizados,
de forma que se consigue una gran trabazón entre ella y la matriz de cemento (Geoconsult,
año no publicado).
En la siguiente figura se representan las curvas tensión-deformación para un
concreto reforzado con una fibra normal (a) y con una fibra Torex (b); en el segundo caso
se muestra una zona (II) en la que el concreto desarrolla una tensión creciente, hasta el
punto de rotura con un máximo σpc y con una deformación εpc; el concreto muestra un
comportamiento de endurecimiento por deformación y desarrolla una energía de
deformación representada por el área sombreada de la zona (II), que representa la medida
de su tenacidad.
52
Figura 13. Curva de esfuerzo-deformación de algunas fibras de refuerzo, a). Concreto
convencional con fibra, b). Concreto de alta resistencia con fibra Torex
4.4.3.7.3 Fibras sintéticas
Como su nombre lo indica, se fabrican a partir de materiales sintéticos que resisten el
medio alcalino del concreto durante largo tiempo. Las fibras sintéticas son añadidas al
concreto antes o durante la operación de mezclado. El uso estas, en proporciones típicas, no
requiere de ningún cambio en el diseño de la mezcla.
4.4.3.7.3.1 Fibras de vidrio
Para su fabricación se extruye el vidrio fundido a través de unos tamices. En forma pura es
un molímero (SiO2) N. En su forma más frecuente presenta una estructura tetraédrica, con
los átomos de oxígeno situados en los vértices del tetraedro y el átomo de silicio situado en
el centro del tetraidro.
Por su estructura amorfa, las propiedades de la fibra son las mismas en la dirección de
esta que en la dirección perpendicular. La fibra de vidrio está disponible en longitudes
continuas o en trozos. Se utilizan longitudes de fibra de hasta35 milímetros en aplicaciones
de rociado y las longitudes de 25 milímetros en aplicaciones de premezclado. Esta fibra
tiene alta resistencia a tensión (2-4 GPa) y alto módulo elástico (70–80 GPa), pero presenta
características quebradizas en esfuerzo-deformación (2.5-4.8 % de alargamiento a la rotura)
y poca fluencia a temperatura ambiente.
Se han hecho afirmaciones en el sentido de que se ha usado con éxito hasta en 5% de
fibra de vidrio por volumen en el mortero de arena-cemento, sin formar bolas.
53
Los productos de fibra de vidrio expuestos a ambientes a la intemperie han mostrado
una pérdida de resistencia y ductilidad. Las razones no son claras y se especula que el
ataque de los álcalis o la fragilidad de las fibras son, tal vez, las posibles causas. Por falta
de datos acerca de la durabilidad a largo plazo, el GRC ha sido confinado a usos no
estructurales, en donde tiene amplias aplicaciones. Es adecuado para usarse en técnicas de
rociado directo y procesos de premezclado; ha sido empleado en reemplazo de fibras de
asbesto en hojas planas, tubos y productos prefabricados.
4.4.3.7.3.2 Fibras de carbono
Las fibras de carbono se fabrican a partir de dos tipos de materiales: polímeros textiles,
como el rayón, y alquitranes, procedentes de las refinerías de petróleo o carbón. Este tipo
de fibras alcanza módulos de elasticidad Young de hasta 1000 Gpa. Al mezclarse con el
concreto brinda alta resistencia a tracción y flexión, durabilidad, menor densidad,
estabilidad química, resistencia a la corrosión, a ácidos y álcalis, resistencia a altas
temperaturas, al igual que resistencia a vibraciones, sismos y explosiones.
Su uso es limitado por su alto costo. La utilización de fibras de carbono, en una
proporción de 0,2%-0,4% en volumen en sostenimientos y revestimientos permite –por su
conductividad eléctrica– convertir a estos en “inteligentes” (Cornejo, L. 2007). Las
variaciones de resistencia al paso de una débil corriente eléctrica permiten conocer el grado
de fisuras del concreto, lo cual aumenta su resistencia con el incremento de las fisuras y
fracturación de este.
4.4.3.7.3.3 Fibras de polipropileno
El polipropileno es un polímero de hidrocarburo sintético fabricado mediante un proceso de
extrusión en que el material es estirado en caliente a través de un troquel. En el mercado se
encuentran diferentes tipos de fibras, cuya densidad varía entre 0,91 y 0,92. Este tipo de
fibras son hidrófobas, y por tanto tienen como desventajas el tener pobres características de
adherencia con la mezcla de cemento, motivo por el cual su uso en forma sinusoidal es
necesario para mejorar su adherencia. Sus principales beneficios en el concreto son: menor
peso, mayor adherencia, aumento de la ductilidad del concreto, resistencia a la corrosión,
incremento de la durabilidad, resistencia pasiva al fuego con dosificaciones de 2 kg/m³,
reducción de las fisuras en el proceso de fraguado del concreto en dosificaciones de 5
kg/m³-8 kg/m³. Incremento proporcional a la tenacidad, resistencia residual al impacto y a
la flexión según la cantidad de fibras utilizadas. Mejor calidad de acabados superficiales.
Alta capacidad de absorción de energía, superior a 1.000 julios, con una elongación
máxima de 25 milímetros, con dosificaciones de 7 kg/m³. Resistente a la fracturación
(strain-hardening) con dosificaciones de fibra > 5 kg/m³.
Las fibras de polipropileno tienen baja resistencia a la tensión y bajo módulo de
elasticidad. Se asegura que se han usado exitosamente contenidos de fibras de polipropileno
de hasta 12% por volumen, con técnicas de fabricación de empacado manual. Sin embargo,
se ha reportado que volúmenes de 0.1% de fibras de 50 milímetros en el concreto han
causado una pérdida de revenimiento de 75 milímetros. Según reportes publicados, las
fibras de polipropileno reducen la contracción no restringida, plástica y por secado, del
concreto a contenidos de fibra de 0.1 a 0.3 % por volumen.
54
4.4.3.7.4 Concreto lanzado por vía seca
En el concreto lanzado por vía seca el agua se añade en la boquilla antes de ser lanzado. Por
vía seca, la mezcla de concreto se compone de agregado, cemento y cualquier tipo aditivo
de concreto lanzado sin agua. Esta puede estar completamente seca (polvo seco) o estar
humedecida por la humedad del agregado. Para su lanzado por vía seca, el concreto se
mezcla con agua y acelerantes de fraguado en la boquilla, justo antes de ser aplicado. Por lo
regular, se emplean cementos de fraguado especial, que se endurecen en corto tiempo
después de humedecerlos con agua, en lugar de aceleradores de fraguado.
Este procedimiento de colocación presenta algunas desventajas (Osorio, Concreto
lanzado en túneles Colombia, 2008):
Mayor cantidad de polvo.
Mayor cantidad de rebote, superior a 25%.
La colocación de concreto lanzado por vía seca presenta variaciones en la
dosificación del agua; por ende, en la homogeneidad de la mezcla y una variación
en la resistencia. El control del agua lo hace el lanzador de acuerdo con su
experiencia.
Bajo rendimiento en la colocación.
4.4.3.7.5 Concreto lanzado por vía húmeda
El concreto lanzado por vía húmeda, en el agua es adicionada durante el proceso de mezcla,
está compuesto por agregado, cemento, agua y aditivos. Adicionalmente, se añade aire y
acelerantes de fraguado antes del lanzado.
El procedimiento de lanzado por vía húmeda comprende las siguientes fases:
Se mezclan el cemento, los agregados, el agua, y los aditivos, excepto el acelerante,
con el que se busca una mezcla homogénea que presente un asentamiento mínimo
para ser bombeado según las especificaciones.
En el sitio de lanzado, se revisa el asentamiento.
Se lleva un registro de operario y ubicación del lanzado.
Se lanza una lechada para lubricar la manguera.
Se introduce y conduce la mezcla por la manguera de transporte.
En la boquilla se inyecta aire a presión y se incorporan los aditivos.
El concreto se lanza a alta velocidad, compactándolo y asegurando su adherencia.
La boquilla se ubica a una distancia de entre 0,8 y 1,2 metros de forma
perpendicular a la superficie.
4.4.3.7.6 Ventajas
El concreto lanzado por vía húmeda es el método más moderno y eficiente. Dentro de las
ventajas de este proceso de lanzado encontramos (Franzen, T., 2001, Hofler, J., &
Schlumpf, J., 2004):
55
Con una mezcla correcta para lanzado, con equipos adecuados y mano de obra
calificada, es posible obtener rebotes de entre 5 y 10%.
Mejor ambiente de trabajo y menor emisión de polvo.
Capas de mayor espesor, gracias al uso efectivo de aditivos.
Mejor control del agua de mezclado, relación agua/cemento constante.
Mejor adherencia.
Mezclas más homogéneas, con mayor resistencia a la compresión y menor
desviación en los resultados, permiten mayor adherencia.
Mayor capacidad de producción, más agilidad en la colocación y mayor rendimiento
en la obra, lo cual redunda en reducción de costos.
Se permite mayor producción de concreto, más agilidad en la colocación y, así,
mayor rendimiento en la obra.
Ideal para la aplicación de fibras.
Puede ser reforzado con fibras de acero o de polipropileno de alto desempeño
Puede diseñarse para su autocurado.
4.4.3.7.7 Desventajas
Altos requerimientos en la calidad de los agregados.
Distancia de transporte cortas.
Limitadas interrupciones en el lanzado.
Gastos de limpieza.
4.4.3.8 RAZONES PARA EL USO DEL CONCRETO LANZADO POR VÍA
HÚMEDA
4.4.3.8.1 COSTOS
La capacidad de lanzado de las máquinas de mezcla seca hacia robots de mezcla húmeda se
ha incrementado sustancialmente. El promedio de lanzado en mezcla húmeda en turnos de
ocho horas es 4 a 5 veces más alta que en mezcla seca.
Los costos de inversión en nuevos robots de mezcla húmeda se han incrementado
notoriamente. Sin embargo, las reducciones en costos del material se han reducido de forma
paralela. Uno de los principales costos está en la puesta a punto para cada lanzado. Su
disminución se ha propiciado gracias al uso de sistemas robotizados, que logran iniciar el
proceso de lanzado minutos después de su llegada a terreno. Con el uso de martillos
hidráulicos la capacidad de perforación ha aumentado en cerca de 100% (Franzen, T.,
2001). Con mayores inversiones se disminuyen los tiempos de perforación y voladura por
cada ciclo de trabajo. Por tanto, el tiempo es costo y se vuelve clave el aumento de la
capacidad de lanzado del concreto.
La reducción en el porcentaje de rebote es de alrededor ¼ por m³ de concreto lanzado, lo
que implica un impacto económico alto.
56
4.4.3.8.2 Calidad
De acuerdo con Hofler y Schlumpf, la calidad no es considerada normalmente como una
ventaja o razón para cambiar el lanzado por vía seca a húmeda. No se considera que la
mezcla húmeda produzca mala calidad. Con el uso de aditivos reductores de agua y
microsílice, el valor máximo de resistencia a la compresión del concreto lanzado por vía
húmeda puede ser de hasta 100 MPa.
La variabilidad de la calidad del concreto lanzado por vía húmeda es bastante estable, con
una baja dispersión en los resultados. Por otra parte, el lanzado por vía seca es más
problemático.
4.4.3.8.3 Aplicación
En el método húmedo, la mezcla de concreto proviene de una planta. El concreto se fabrica
en la misma forma que el concreto normal, razón por la cual es posible verificar y controlar
la relación agua/cemento y por consiguiente, la calidad en cualquier momento. Por
ejemplo, la consistencia puede ser controlada con el uso de aditivos.
La producción de mezclas uniformes se hace más fácil durante el proceso de lanzado.
La mezcla lista es vaciada en una bomba e impulsada por la manguera hacia la boquilla por
presión.
Al final de la manguera se encuentra la boquilla, donde el aire es agregado a la mezcla
de concreto, a razón de 7-15 m³/min. y con una presión de 7 bares, dependiendo si es
aplicado manualmente o por robot. La adherencia y compactación se asegura gracias a la
adición de aire en la boquilla. Un error común en el método húmedo es el no uso de aire
suficiente en el lanzado, con valores de 4-8m³/min., lo que brinda bajos resultados de
resistencia a la compresión. En el lanzado con robot, hasta 15 m³/min. son los
recomendados.
4.4.3.9 Diseño de mezcla
El diseño de la mezcla del concreto lanzado por vía húmeda depende de los requerimientos
de las especificaciones y del manejo esperado, definidos por los siguientes:
Resistencia a la compresión, y durabilidad.
Métodos de manejo, condiciones de temperatura.
Desarrollo de la resistencia temprana.
Los costos de la mezcla de concreto lanzado por vía húmeda.
Con base en estos parámetros, se seleccionan: el tipo de cemento y su contenido, tipo de
agregado y su gradación, contenido de agua y el tipo y cantidad de aditivos. Por último, se
evalúan mediante ensayos que confirman el diseño o se hacen cambios según los
resultados.
La curva de gradación depende principalmente del tipo de agregados disponibles en la
zona. La que mejor se acomode a los requerimientos mencionados, debe establecerse por
ensayo y experiencia con el material granular disponible.
57
En su composición básica, el concreto lanzado está compuesto por:
• Cemento.
• Microsílice.
• Agregado.
• Aditivos súper plastificantes.
• Estabilizantes de fraguado.
• Acelerantes de fraguado.
• Fibras.
• Curadores internos.
4.4.3.9.1 Cemento
Los tipos de cemento empleados en los casos más comunes son Portland normal o de alta
resistencia inicial. Regularmente se utiliza una proporción de cementante que varía entre
400 y 500 kg/ m³ de concreto. El contenido real de cemento en el concreto colocado será
mayor gracias al rebote. El principal efecto del rebote es la pérdida del agregado de mayor
tamaño, que conduce a un aumento en la proporción de cemento, si se lo compara con la
mezcla inicial (Efnarc, 1999).
4.4.3.9.2 Microsílice
El humo de sílice o microsílice tiene un alto poder puzolánico que le confiere al concreto
propiedades como: impermeabilidad, resistencia ante al ataque de sulfatos y resistencia a
las heladas. Su empleo responde a dos razones: como sustituto de parte de cemento –por
economía y/o como adición para mejorar propiedades, tanto en estado fresco como
endurecido.
El porcentaje de adición de microsílice suele oscilar entre el 5% y el 10% sobre
peso de cemento, aunque en casos aislados se utilicen dosis de hasta el 20%.
El empleo de microsílice proporciona las siguientes propiedades:
– Mejor capacidad de bombeo: lubrica y previene la exudación y la segregación.
– Menor desgaste del equipo y de las mangueras de bombeo.
– Mayor cohesión en estado fresco y, por tanto, menor consumo de acelerante.
– Resistencias mecánicas superiores.
– Mayor durabilidad.
58
– Menor rebote.
En el concreto lanzado reforzado con fibras, además ofrece:
– Mayor facilidad de mezcla y distribución de las fibras.
– Menor rebote de las fibras.
– Mejor enlace entre la matriz de cemento y las fibras.
Debido a la fineza del microsílice, al agregarse al concreto se requieren dosis más
elevadas de un plastificante para dispersarla (Melbye, T., 1994).
En el caso de concreto lanzado con fibras metálicas, la microsílice también facilita la
distribución de éstas en la masa y mejora la adhesión entre la matriz de cemento y las fibras
(Efnarc, 1999).
4.4.3.9.3 Agregados
La granulometría se ajustará a las “Especificaciones para el concreto lanzado” de la Efnarc.
Debe asegurarse un tamaño de partículas gruesas menores a 10-12 milímetros para facilitar
el correcto bombeado del concreto sin obstrucciones en la boquilla y reducir el rebote. Por
tanto, el contenido en agregado superior a 8 milímetros no deberá exceder el 10%.
Por otra parte, el contenido de finos deberá estar entre 4 y el 8%. Menores
porcentajes se compensarán agregando más cemento y microsílice. De lo contrario, un
exceso de finos demanda más agua, lo que exige un incremento en la cantidad de aditivo
reductor de agua. Los materiales finos demasiado pequeños producen segregación, mala
lubricación y riesgo de atascamiento. Sin embargo, para concretos lanzados con fibras, el
sobrante de material fino es importantísimo, tanto para el bombeo como para la
compactación. Ninguna fracción de los agregados debe constituir más del 30% del total
(Melbye, T., 1994)
Figura 14. Zona de gradación de agregados recomendada por Efnarc.
59
Aparte de la forma, tamaño del grano y la gradación, el contenido de humedad,
composición, lavado y contenido de materia orgánica también deben ser considerados.
El uso de materiales triturados, en lugar de arena natural, a menudo resulta en un
aumento de la demanda de agua y una mayor dificultad de compactación y viscosidad, por
lo que se recomienda la realización de ensayos.
4.4.3.9.4 Adiciones-aditivos
Los aditivos tienen como finalidad lograr propiedades específicas en el concreto fresco y en
el endurecido. Comúnmente, los más utilizados son: estabilizantes, acelerantes,
plastificantes o súper plastificantes e incorporadores de aire. Por ejemplo, los estabilizantes
son indispensables para mantener un trabajo eficaz y extender el tiempo de transporte y
colocación, sin afectar la calidad del concreto. Éstos logran mantener el material
“dormido”, desde algunas horas hasta tres días según la dosis aplicada. Para reactivar la
hidratación se agrega el acelerante durante el proceso de proyección.
Las ventajas brindadas por los plastificantes son: reducción de la demanda de agua
para buena fluidez, cohesión en estado plástico y mayor facilidad de bombeo. Respecto a
los incorporadores de aire, estos otorgan resistencia a ciclos de congelamiento y deshielo,
cohesión y mayor fluidez al concreto fresco.
4.4.4 Durabilidad
La relación agua/cemento afecta las propiedades del concreto endurecido y es el factor de
mayor influencia en su durabilidad. En el caso específico del concreto lanzado, a menos
contenido de agua en una mezcla, mayor es la durabilidad del material, pero solo si se
combina con un curado adecuado. Esta relación está influenciada por los límites de
contenido de agua de los materiales disponibles.
Relación agua/cemento < 0.55 para concreto con especificación baja.
Relación agua/cemento < 0.50 para concreto con especificación media.
Relación agua/cemento < 0.46 para concreto con especificación alta.
El concreto lanzado se ve influenciado por el fraguado temprano, lo cual generalmente
es controlado con un acelerante o un cemento especial. Sin embargo, el empleo de
acelerantes reduce la resistencia final, por lo que es recomendable el uso de acelerantes
libres de álcalis en la producción de concreto lanzado durable. La formulación correcta del
concreto lanzado permite satisfacer todos los requerimientos de durabilidad que se busca en
el concreto convencional. El curado adecuado en el concreto lanzado asegura un
comportamiento ideal, pero este es más complejo que en el concreto convencional,
principalmente por las corrientes de aire que secan la mezcla durante las primeras horas,
fundamentales para asegurar la resistencia final deseada. Otro método usado en el concreto
convencional es el de humedecer la superficie, pero es una labor muy complicada para
llevar a cabo en un túnel. Para ello se tienen máquinas de curado móvil, que representan
sobrecostos importantes y complican el trabajo dentro del túnel. Otra opción es hacer uso
de agentes de curado interno, que son agregados durante la producción, y una vez
mezclados empezaban con el proceso de curado.
60
Según Uribe (Uribe-Afif, R. (1999)), a pesar de que ambos métodos tienen ventajas
específicas los avances en la tecnología de los materiales y el equipo hacen que estos dos
procesos sean intercambiables. En la mayoría de las aplicaciones, el método preferido está
determinado por cuatro factores: economía, disponibilidad de material y equipo; acceso a la
obra, así como por la experiencia y preferencia del contratista.
Hoy en día, los niveles de rebote y polvo, así como la resistencia y durabilidad, pueden
ser similares, independientemente de qué método se emplee. En Estados Unidos, Canadá,
Europa y Japón, donde la mano de obra es más costosa que en México y el resto de
América Latina, el concreto lanzado por vía húmeda es de mayor uso que el de vía seca.
Sin embargo, "se seguirán utilizando los dos sistemas, dependiendo de los factores
mencionados".
4.4.4.1 Diseño de mezcla
El principal factor que determina la durabilidad de la estructura de concreto es asegurar una
baja permeabilidad, lo cual reduce el ingreso de sustancias potencialmente dañinas. De este
modo inhibe las posibles reacciones químicas con el cemento y previene cambios químicos.
Para lograr una baja permeabilidad en el concreto lanzado se debe (Franzen, T., 2001):
Un material bien gradado es adecuado para la aplicación del sistema de lanzado de
concreto, en términos de capacidad de bombeo, posibilidad de reducción de rebote
y una buena compactación. En todos los agregados debe comprobarse la
reacción álcali-sílice.
Un correcto contenido de cemento está entre 400 y 500 kg, y no inferior a 350 kg.
Una baja relación agua/cemento inferior a 0.45 con la utilización de agentes
reductores de agua/superplastificantes. Los súper plastificantes modernos, se
refieren a “hiper- plastificantes” que logran relaciones a/c entre 0.35 y 0.4, mientras
mantienen un asentamiento de 20 centímetros.
El control de las microfisuras a valores de 0.2 milímetros con el uso de fibra de
refuerzo en vez de malla, lo que mejora los procesos de autocurado.
La utilización de aditivos controladores de hidratación permiten la hidratación
prematura de la mezcla antes de ser aplicada sobre la superficie. La pre-hidratación
puede causar deterioros significativos en el estado endurecido de la mezcla y un
aumento en la permeabilidad.
Aplicar sistemas de curados
61
Figura 15. Ensayos de permeabilidad de concreto lanzado usando aditivos libres de
álcali.
4.4.4.2 Durabilidad del refuerzo con fibras de acero
El principal beneficio en el uso de concreto reforzado con fibras metálicas en vez de malla
soldada, en ambientes severos, es que la oxidación sufrida por la malla genera expansiones,
mientras que la corrosión sufrida por las fibras no ocasiona aumentos o expansión en el
concreto. Adicional a lo anterior, las fibras están protegidas por una matriz alcalina. Por
tanto, no existe una continuidad entre las fibras para que la corrosión se propague a lo largo
del refuerzo, según lo expuesto por numerosos casos históricos, donde el refuerzo ha sido
expuesto a procesos de congelamiento y altos niveles de salinidad.
4.4.5 Aplicación-lanzado
Tradicionalmente, en el ambiente de los túneles existen numerosas soluciones, altos niveles
de riesgo y presión en los plazos de entrega. Por lo tanto, el constructor requiere de un
aliado competente y confiable. Solo con el balance de un equipo confiable, productos de
alta calidad y operarios altamente calificados, la eficiencia se logra.
En materia de tecnología, paralelo al desarrollo han existido grandes avances en los
equipos indispensables para los nuevos productos y las distintas condiciones presentes en
los proyectos. Como resultado, encontramos una amplia variedad de equipos para el
lanzado del concreto: desde megaproyectos con grandes cantidades de concreto, hasta
volúmenes pequeño en reparaciones puntuales. Como objetivo común en el desarrollo de
62
los equipos, se evidencia una tendencia en la automatización de los procesos, mejoras en el
control de calidad, así como mayor seguridad al operador y mejores condiciones de trabajo.
En el proceso de lanzado el transporte del concreto se define desde el vehículo que
lo suministra hasta la boquilla y su colocación. Según lo expuesto anteriormente, existen
diferencias entre el concreto lanzado en seco y en húmedo. Esta diferencia también aplica
para los procesos, porque éstos deben transportarse y lanzarse de modo distinto, debido a
las propiedades del material.
Tipo de concreto lanzado Método de suministro Boquilla
Concreto lanzado
por vía seca Flujo diluido
Adicionar en la boquilla,
inmediatamente antes: agua y
acelerante de fraguado.
Concreto lanzado vía
seca
Flujo denso
Adicionar en la boquilla,
inmediatamente antes: aire
comprimido y acelerante de
fraguado.
Flujo diluido
A adicionar en la boquilla
inmediatamente antes: aire
comprimido y acelerante de
fraguado.
Tabla 9. Resumen de procesos de concreto lanzado. Hofler, J., & Schlumpf, J. (2004).
El uso de los respectivos sistemas responde a sus respectivas ventajas. Las características
de estos se comparan en términos generales en la siguiente tabla:
En seco En húmedo
Formación de
polvo Alto Bajo
Rebote Alto Bajo
Rendimiento Bajo Alto
Costos de equipo
Bajo Alto
Bajos rendimientos Altos rendimientos
Secciones
transversales -
menores
Secciones
transversales -
mayores
Tabla 10.Criterios principales al seleccionar la técnica de lanzado. Hofler, J., &
Schlumpf, J. (2004).
63
El concreto lanzado se aplica en capas, bien sea en la misma operación mediante lanzado
repetitivo sobre la misma área o en una operación subsecuente. La cantidad a aplicar en
cada lanzado depende de varios factores (Ibíd.):
• Adherencia de la mezcla de concreto lanzado (cemento, tamaño máximo de partícula,
acelerante).
• Naturaleza del sustrato o de la capa de la base.
• Proceso del lanzado.
• Volumen del lanzado.
• Dirección del lanzado (hacia arriba/horizontalmente).
• Obstrucciones (refuerzo/agua).
Se requiere un enfoque diferente para las diversas direcciones del lanzado.
Al lanzar hacia abajo, es posible aplicar capas de cualquier grosor, pero hay que
asegurarse que el rebote sea embebido o desechado, para que no se quede sobre la
superficie.
Al lanzar horizontalmente, se puede ir alcanzando el grosor de forma gradual en
capas delgadas, o el grosor completo aplicarse de abajo hacia arriba en dirección inclinada.
Aquí de nuevo debe retirarse el material que rebota en el fondo, antes de aplicar la siguiente
capa.
Al lanzar en la base del túnel, el peso del material y la adherencia del concreto
lanzado se anulan entre sí, de manera que es necesario hacer capas más delgadas. Por lo
general, un volumen menor de lanzado y capas más delgadas generan menos rebote, lo que
a la final redunda en un mejor resultado, es decir, el rebote no constituye un problema.
El concreto lanzado debe aplicarse perpendicularmente respecto al sustrato o el
concreto colocado, maximizando adherencia, compactación y minimización al rebote. El
concreto lanzado se aplica de manera mecánica o manual con movimientos circulares
uniformes sobre la superficie. Este problema se evita utilizando concreto lanzado reforzado
con fibras.
La distancia óptima para lanzar es de 1.2 a 1.5 metros, pero a menudo se hace
dentro del rango de 1 a 2 metros. A distancias mayores aumentan el rebote y la generación
de polvo, lo cual reduce la eficiencia en la aplicación.
64
Figura 16. Técnicas de manejo de la boquilla y ángulo de lanzado
4.4.5.1.1 Aplicación manual
El proceso de lanzado manual define el acarreo del concreto o mortero lanzado, desde que
es transportado por el vehículo que lo suministró hasta la boquilla y lanzado. Se ha
comprobado que hay diferencia entre el concreto lanzado en seco y en húmedo. Esta
diferencia también aplica para los procesos, puesto que estos deben transportarse y lanzarse
de modo distinto, debido a las propiedades del material.
4.4.5.1.1.1 Equipo para lanzado por vía seca
La mezcla seca es agregada dentro de la tolva de alimentación (1), y a medida que el rotor
gira, la mezcla va cayendo por gravedad dentro de la cámara del rotor (2). A medida que la
cámara se llena con mezcla, otra comprime el aire. La mezcla se ubica en la cámara se
salida (3), donde la acción del aire, a una presión de 6.3 bares, es lanzada a través de la
manguera hacia la boquilla, donde el agua es adicionada.
65
1= tolva
2=rotor
3=salida
P= Aire presurizado
Figura 17. Detalle del equipo de lanzado por vía seca.
Entre las máquinas para el concreto lanzado por vía seca, encontramos:
• Máquinas de rotor.
• Máquinas de cámara de compresión.
• Máquinas helicoidales.
Figura 18. Principios de operación de las máquina de tipo dos cámaras, tipo tornillo y
la tipo rotor.
Las máquinas tipo rotor son las más usadas para el transporte del concreto lanzado. El
material pasa a través de una tolva a las cámaras de rotor. El material seco se sopla en
porciones mediante aire comprimido y se transporta a alta velocidad a través de manguera y
tubos.
El acelerante es incorporado por un dosificador, mediante mangueras conectadas
por separado, hasta la boquilla. La dosificación se sincroniza con la cantidad de concreto,
de manera tal que el acelerante de fraguado se agregue constantemente. En el proceso de
66
lanzado por vía seca pueden reemplazarse los acelerantes con cementos rápidos especiales,
que fraguan en muy corto tiempo tras ser humedecidos con agua.
Figura 19. Esquema del equipo de lanzado por vía seca.
Las ventajas de esta máquina radican en la sencillez de su uso, solidez y
adaptabilidad a las condiciones específicas del sitio. Dependiendo del diámetro de salida y
de la manguera, así como del tipo de rotor, el rango promedio de lanzado está entre 0.5
m³/h y 10 m³/h.
Si el volumen de lanzado de lanzado y la velocidad de rotación se elevan, es
necesario redimensionar la manguera de salida. Para el lanzado, el diámetro máximo es de
65 milímetros, mientras que para el transporte solo pueden utilizarse diámetros de hasta 80
milímetros. Con diámetros de tubo mayores, el consumo de aire comprimido también se
incrementará (Rey, Alberto. 2006).
Entre las configuraciones y características de las maquinas a rotor, se encuentran
(Ibíd.):
• Rendimiento (m³/h).
• Usos (en seco/ húmedo/ambos).
• Fuerza de propulsión (neumática/eléctrica).
• Tamaño de la unidad de lanzado (dimensiones/peso/conveniencia).
• Control (manual/parcialmente automatizado).
• Operación (en la unidad/control remoto).
67
• Instalaciones adicionales (dosificadores/equipo de limpieza).
En la práctica internacional, se ha encontrado que las máquinas de rotor tienen una
larga vida útil y su uso es tradicional; sin embargo, falta mucho desarrollo en las siguientes
áreas:
• Mejoras en las partes propensas a desgaste.
• Mejoras en la protección contra polvo.
• Aumento de la eficiencia en el llenado de las cámaras.
• Aumento del volumen de lanzado
4.4.5.1.1.2 Equipo para lanzado por vía húmeda
El suministro de concreto por vía húmeda se realiza con las siguientes bombas:
• Bombas dúplex.
• Bombas helicoidales.
• Bombas de prensa (bomba de rotor).
En el concreto lanzado la bomba de mayor uso es la dúplex. Su diferencia principal con
respecto al concreto bombeado radica en que el requerimiento para la pulsación debe ser lo
más baja posible, con el objeto de conseguir un lanzado constante en la boquilla. A fin de
lograr esto, se emplean varias maneras de mejorar la tasa de alimentación y reducirlas
interrupciones.
El aire comprimido se incorpora en la boquilla, desde el compresor de aire mediante
mangueras separadas. El dosificador incorpora el acelerante en la boquilla, también a través
mangueras separadas. La dosificación se sincroniza con la cantidad de concreto, de manera
que la cantidad presente de acelerante de fraguado se mantenga constante.
Figura 20. Esquema del equipo de lanzado por vía húmeda.
68
4.4.5.1.1.3 Proceso constructivo
Preparación de la superficie
De la superficie de trabajo se debe eliminar cualquier resto de suciedad o material que reste
adherencia al concreto. La superficie se debe humedecer en un máximo de dos horas antes
del lanzado. Es recomendable aplicar aire y agua como pre-tratamiento de la superficie.
También debe evitarse la presencia de agua que pueda penetrar a través de la roca y afecte
las propiedades del concreto. Antes del lanzado, se recomienda inspeccionar la superficie y
localizar los diferentes tipos de roca. La limpieza con aire y agua debe hacerse desde el
techo y bajar por los laterales hacia el piso.
Lanzado
El concreto se bombea mediante una bomba de pistón hasta la boquilla de lanzado. Según
la EFNARC, allí se añade aire a una presión de aproximadamente 5-7 bares, y a razón de 7-
15 m³ por minuto. Con este procedimiento se incrementa la velocidad del concreto, la
compactación y la adherencia a la superficie sobre la que se proyecta. Después se añaden
los aditivos acelerantes/ activadores de fraguado. Un paso primordial en el lanzado, es la
posición de la boquilla: se mantiene lo más perpendicular posible a la superficie, con el fin
de disminuir el rebote. El máximo rebote se obtiene proyectándola a 45º, y disminuye
progresivamente hasta 90º, donde se minimiza. La distancia se regulará, de modo que no
exceda de 1,5 metros. Al mismo tiempo, se recomienda proyectar a distancias no inferiores
a 0.5 metros, por razones de rebote (Basf, 2009).
4.4.5.2 Aplicación mecanizada
4.4.5.2.1 Sistemas de proyección de concreto
La aplicación del concreto lanzado con sistemas de control del lanzado se realiza en casos
de alto volumen de concreto, específicamente donde se requiera un control óptimo de las
cantidades de material. Estos sistemas permiten largas jornadas de trabajo, sin la posible
fatiga de un operario y con mayores niveles de seguridad.
Estos sistemas, por lo general, consisten en:
• Brazo proyector con boquilla.
• Bomba de concreto.
• Computadora abordo.
• Control remoto.
• Unidad de control del aditivo.
• Tanque de almacenamiento para el acelerante.
• Compresor de aire.
• Tanque de agua de alta presión.
• Luces de trabajo.
69
El brazo proyector permite movimientos de la boquilla en la dirección deseada.
Generalmente, el brazo está disponible en longitudes de 1, 2 ó 3 metros. La boquilla está
conectada a la bomba por una manguera que permite un movimiento en cualquier dirección
y a la longitud deseada. Esta es controlada por control remoto.
Dependiendo del equipo, el sistema puede requerir desde un operario que controle la
boquilla, hasta sistemas totalmente automáticos. En el caso de los robots, permiten al
operario operar la boquilla en varios modos, desde solo manual a semiautomático hasta
completamente automático.
Figura 21. Robot de lanzado Sika PM 500.
El objetivo de estos equipos controlados por computador no es el de automatizar
todo el trabajo de lanzado, pero sí el de simplificar la tarea y permitir al operario utilizar el
robot como una herramienta inteligente y trabajar de manera eficiente con un alto nivel de
calidad. Gracias al ángulo correcto y a una distancia constante de lanzado en todo
70
momento, puede lograrse una reducción notable en el rebote y, por ende, disminución en
costos de material.
4.4.5.2.2 Beneficios
Los nuevos equipos de lanzado cuentan con sistemas de escáner por láser que miden la
geometría del túnel. Esta información se utiliza para el control automático de la distancia y
el ángulo del chorro de lanzado. Además, si el perfil del túnel se vuelve a medir después de
la aplicación, el sistema proporcionará información sobre el espesor de la capa de concreto
aplicada, que hasta ahora solo era posible determinar mediante perforaciones y puntos guías
de medición. En caso de requerimientos específicos de espesor y forma, el sistema controla
la boquilla, para lanzar con esos límites definidos de forma automática.
• Reducción de los ciclos de lanzado, gracias a la capacidad de salida más alta y a la
eliminación de tiempo de instalación y remoción de andamios, sobre todo en túneles
con perfiles variables.
• Reducción de costos, gracias a la reducción en el rebote y mano de obra.
• Mejora de la calidad en el lugar de trabajo.
• Mejora de las condiciones de trabajo para el operario, gracias a la protección de
derrumbes, de rebote, polvo y los acelerantes.
4.4.5.3 Boquillas
Los sistemas de boquilla son una parte importante del equipo de lanzado, y en esencia
contribuyen a:
• Menor rebote.
• Mejora en la adherencia.
• Mejor compactación.
Todo lo anterior a través de una:
• Mezcla adecuada de los acelerantes, activadores y aire, en el caso de ser lanzado por
vía húmeda
• Mezcla adecuada de los acelerantes, activadores y agua en el caso de ser lanzado
por vía seca.
4.4.5.4 Sistemas de medición de desarrollo de la resistencia
4.4.5.4.1 Compatibilidad-aguja de penetración
La aguja de penetración mide el desarrollo de la resistencia inicial, desde el lanzado hasta
dos horas después. Es un método de prueba indirecta que utiliza una aguja de dimensiones
definidas que se empuja con una fuerza definida a una profundidad definida en el concreto
fresco recién lanzado. La resistencia medida es una indicación de la resistencia a la
compresión del concreto lanzado.
71
Para ser precisos, este método mide en realidad una combinación de resistencia a la
compresión y cizallamiento, o la resistencia a las deformaciones plásticas locales. Se realiza
para establecer la dosis ideal de aditivo acelerante, con la cual el comportamiento de
fraguado inicial esté dentro de 30’ y 60’ y el final entre 3 y 4 minutos. El procedimiento es
similar al de los tiempos de fraguado de un cemento; la diferencia radica en que se hacen
varias mezclas con diferentes porcentajes de aditivo acelerante, iniciando en una dosis que
va de 2% a 10%. Se repite el ensayo hasta que los tiempos de fraguado se hallen dentro de
los límites antes mencionados. Un valor normal de dosis de acelerante es de 4% a 6%.
4.4.5.4.2 Adaptabilidad
Esta prueba se realiza en el frente de obra para verificar los tiempos de fraguado reales al
concreto, luego de adicionar el acelerante en la boquilla. Para tal, se llena la “artesa” en el
sitio de lanzado. Con la aguja de 9 milímetros se hacen penetraciones a los 2,5 y 10
minutos, mínimo tres veces por cada tiempo.
Se espera que la resistencia a la penetración sea como mínimo:
2’: 24 kgf
5’: 39kgf
10’: 46kgf
Este ensayo se asocia al porcentaje de rebote, que se hace para determinar la cantidad de
concreto que no se adhiere a la superficie sobre la cual se está lanzando, respecto al
concreto total lanzado. Para comprobarlo, se lanza un volumen determinado de una misma
bachada (un viaje) y, al final del proceso de lanzado, se recupera el concreto que esté en el
piso –previamente debe tener un plástico o carpa para que el concreto no se contamine–. La
cantidad que se recoja del total lanzado, se compara en peso o en volumen, y se lleva a
porcentaje. Un porcentaje de rebote adecuado está entre el 5% y el 10% Del, M. A. R.
(2010). Concreto lanzado –proceso de colocación y evaluación de producto–.
4.4.5.5 Pautas, especificaciones y estándares
Como estándares para la elaboración del concreto lanzado, se encuentran las siguientes
normas, guías y especificaciones:
European Specification for Sprayed Concrete, Guidelines Efnarc.
ACI 506 R-90: Guide to Shotcrete (Reapproved 1995).
EM 1110-2-2005: Standard Practice for Shotcrete, US Army Corps of Engineers.
Spayed Concrete Guideline, Österreichisher Betonverein.
Sprayed Concrete for Rock Support, Publication No. 7, Norwegian Concrete
Association.
EN 206: Concrete – Performance, production, placing and compliance criteria.
Norma EN 14488.
Association Francaise des Travaux –Aftes.
72
ACI CSS Concreto Lanzado Artesano.
ACI 506R-95 Guía Concreto Lanzado.
ACI 506R-95 Especificaciones del C. lanzado.
ACI 660 Certificación de Operario C. lanzado
ACI 506R-08 Guía para concreto lanzado reforzado con fibras.
ACI 506R-09 Guía para concreto lanzado subterráneo.
American Shocrete Association, ASA.
NTC 3658.
NTC 673.
NTC 550.
ACI 506.
ACI 660.
ASTM C 642.
ASTM C 31.
ASTM C 39
4.5 REVESTIMIENTO DEFINITIVO EN CONCRETO LANZADO
4.5.1 GENERALIDADES REVESTIMIENTO DEFINITIVO
El revestimiento final de un túnel es la imagen de un proyecto, y tanto en el soporte
primario como en el revestimiento definitivo se utilizan para una vida útil final durable.
Según los requerimientos de uniformidad del acabado del concreto, se hace más necesario
el empleo de concreto de revestimiento estructural con dovelas prefabricadas, pues son
consideradas estéticamente superiores. Aunque implica el uso de equipos nuevos en gran
escala, el costo se compensa con la economía, dependiendo de la longitud del proyecto.
Este método de construcción demanda formaletas anulares masivas y equipos para la
fabricación de concreto, compactación y movilización de formaletas. Además, el
revestimiento definitivo convencional requiere alta energía de compactación debido a su
espesor, y el acceso es complicado, por lo que el empleo de vibradores de formaleta es
imprescindible. Sin embargo, su efectividad depende de la profundidad y por tanto se
requiere de un trabajo intenso y desgaste significativo del equipo.
Sin lograr las especificaciones máximas de uniformidad, el concreto lanzado es
apropiado para el revestimiento final. Generalmente, antes del montaje de la membrana
impermeabilizante, la superficie del concreto lanzado se empareja con una mezcla más
73
fina, con lo que se mejoran las condiciones para la colocación de las membranas
impermeabilizantes sin arrugas.
4.5.2 DESARROLLO DE REVESTIMIENTO
Convencionalmente, los túneles construidos con concreto lanzado se han basado en un
soporte de concreto inicial que estabiliza la excavación y contiene a corto y mediano plazo
las cargas. Cuando este soporte ha estabilizado por completo las cargas, se funde una capa
de concreto que contiene las cargas a largo plazo, proporciona durabilidad y estanqueidad,
ya sea por el uso de una membrana a prueba de agua entre los soportes y el revestimiento, o
por la utilización de acero de refuerzo. Esto se conoce como sistema de doble capa. Desde
la década de los noventa, la tecnología de lanzado de concreto ha mejorado notoriamente en
términos de mezclas y métodos de aplicación, en especial con el proceso de mezcla húmeda
para dar un rendimiento duradero y un concreto de altas especificaciones.
Hoy, el concreto lanzado permite un revestimiento más económico con sistema
monocapa que permite soportar y revestir los túneles en una sola pasada, brindando una
estructura resistente, durable e impermeable, con una superficie que logra un acabado
similar, si no igual, que la del concreto fundido.
El principio del método de fortificación de túneles definido por Knut Garshol
(1997) como “single shell sprayed concrete lining“(revestimiento de concreto lanzado
mediante sistema monocapa) es el de usar el concreto lanzado tanto para el sostenimiento
primario como para revestimiento definitivo. Como alternativa a las estructuras de concreto
fundidas in situ o a las secciones prefabricadas puestas sobre el soporte temporal mediante
concreto lanzado de alta calidad, se aprovecha de las bondades del mismo, haciendo
trabajar esta capa, considerada “de sacrificio”, junto con otra capa de concreto como
revestimiento permanente.
El revestimiento en concreto lanzado se trabaja con espesores de 50 a 250
milímetros, combinado con pernos de anclaje inyectados con concreto y protegidos de la
corrosión. La esencia del método de revestimiento del túnel de un solo paso (SPTL), es la
de trabajar en conjunto con el soporte en concreto lanzado, con el fin de mejorar el
material, aumentar el rendimiento y facilitar el proceso de construcción. Esto le perite a la
74
primera capa de concreto lanzado ser considerado como un elemento permanente de
carácter estructural que cumpla con todos los requerimientos en su vida útil.
4.5.3 CAPACIDAD DE AUTOSOPORTE
De acuerdo con Bienawski, un macizo rocoso tiene capacidad de autosoporte, aunque
variada. Durante la excavación existe un lapso de tiempo (stand-up time) donde el macizo
rocoso no representa una carga muerta (fig. #). Al diseñar el soporte se debe tener en cuenta
esta capacidad. La consolidación de la roca en muchos casos es necesaria para asegurar
ciertas características/capacidades específicas propias de un material natural. En definitiva,
el macizo rocoso no es un material homogéneo, pero no se debe descalificar su capacidad
autosoportante.
Figura 22. Lapsos de tiempo vs. abertura del túnel
75
4.5.4 OPCIONES DEL SISTEMA MONOCAPA
La construcción de túneles requiere de un soporte primario que sirve, temporalmente, como
fortificación de la roca y mantiene unas condiciones de trabajo seguras durante la
construcción. Típicamente, este soporte consiste en pernos de anclaje combinados con
concreto lanzado. En diversos proyectos alrededor del mundo, se ha convertido en una
práctica común que este soporte inicial constituya una parte del soporte permanente
(Melby, 2001). Esto solo puede ser puesto en práctica si las medidas de reforzamiento
usadas en el soporte primario se ajustan a los requisitos técnicos del soporte definitivo. En
la actualidad existe la tecnología para fabricar concreto que desarrolle resistencias
tempranas que permiten fortificar un túnel al cabo de unas horas.
Dos sistemas generales pueden considerarse como sistemas monocapa. El primer
método de aplicación es para túneles de diámetro pequeño o túneles construidos en
condiciones estables –suelo seco–. El segundo es un túnel de dos capas, como se muestra
en la figura #, donde la primera capa de concreto lanzado asegura estabilidad, mientras la
segunda (actuando monolíticamente con la primera) mejora la durabilidad y estanqueidad.
Este método es necesario en túneles de diámetro considerable y con múltiples juntas de
construcción en la primera capa, y para los túneles construidos por debajo del nivel freático.
Para ambos sistemas, la reducción de la cantidad de acero de refuerzo es crucial, bien sea
por el uso de fibra de acero o por la optimización del perfil y espesor del revestimiento del
túnel (Melbye, 2001). En todos los casos, el énfasis debe estar en el proceso de
construcción, donde la simplicidad es la clave para el éxito, sobre todo con un método que
depende del rendimiento del equipo de construcción (Proenca, 1999).
76
Figura 23. Esquema de un túnel revestido con mono-capa y pernos radiales, sección
transversal y longitudinal (Papworth, F 2000).
77
La figura anterior ilustra el sistema monocapa y sugiere dónde se debe prestar atención en
el diseño para cada capa. En cuanto al momento de instalación de la segunda capa, este
debe ser cuando la primera ha sido estabilizada y no exista un impacto negativo en la
construcción de la primera capa. En algunos casos, es prudente para la aplicación de la
segunda capa construir por completo la longitud total del túnel (Garshol, K. 1997).
4.5.5 GEOMETRÍA
El agrietamiento en el revestimiento es uno de los problemas que requiere mayor atención,
pues allí es donde el diseño geométrico juega un papel importante. Para evitar esto, el
diseño debe asegurar que el eje del túnel sea simétrico, con el fin de evitar presiones y
esfuerzos desiguales en la sección del túnel. Esto asegura que los niveles de esfuerzo en el
concreto se mantengan cerca al promedio de la capacidad de carga estimada. La geometría
del túnel es vital para reducir los efectos adversos de los momentos de flexión,
específicamente se debe tender a una geometría circular en la corona del túnel.
4.5.6 REFUERZO DEL REVESTIMIENTO
Si bien la ITA (Asociación Internacional de Túneles), y la mayoría de especialistas en las
aplicaciones prácticas, ha documentado y demostrado en varias investigaciones, que en el
soporte de roca con concreto lanzado el refuerzo con fibra puede reemplazar el uso de
malla electrosoldada. Al respecto, se enunciaran y explicarán los distintos tipos de refuerzo
adicionales a las fibras.
4.5.6.1 BARRAS DE ACERO Y MALLA ELECTROSOLDADA
De acuerdo con la experiencia, el concreto lanzado que tiene acero de refuerzo de gran
diámetro, grandes vigas y traslapos excesivos en el refuerzo, tienden a presentar problemas
de filtración de agua. Por tanto, se recalca en minimizar la cantidad de acero de refuerzo
con (Stefanussen, W. 2000):
Optimizar la sección transversal del túnel para reducir los momentos flectores.
Aumentar el espesor del revestimiento del túnel para mantener la línea de empuje en
el tercio medio de la sección de concreto.
En donde sea posible, usar fibras de refuerzo.
78
4.5.6.2 USO DE FIBRAS METÁLICAS
El refuerzo convencional en el concreto lanzado busca aumentar la capacidad de la
estructura a resistir tensión, pero el refuerzo con barras o malla puede provocar desigualdad
en la estructura (Papworth, F 2002):
La necesidad de ciertos espesores para cubrir el refuerzo hace necesario lanzar
varias capas donde no ha habido buena adherencia entre ellas.
La corrosión del acero puede generar desprendimiento y agrietamiento
considerables debido a la expansión volumétrica del acero de refuerzo.
Las grietas producidas por el refuerzo convencional son de menor cuantía pero de
mayor espesor que las de la fibra reforzada, lo cual disminuye la estanquidad y
durabilidad.
El refuerzo con fibras de acero ha sido usado con éxito en túneles con concreto lanzado,
con el fin de reducir las fisuras hasta un ancho de 0.2 milímetros. Una de sus ventajas con
respecto a los sistemas de refuerzo normal, es la distribución aleatoria de las fibras en la
estructura, que distribuye de la misma forma las cargas de tensión y produce microfisuras
de baja profundidad y menor impacto. Las fibras de acero convierten al concreto de un
material frágil a uno muy dúctil, dándole al revestimiento una capacidad de carga superior
y un agrietamiento a más largo plazo, gracias a la redistribución de las cargas, que da como
resultado el aumento de la seguridad en la fase de construcción.
4.5.6.3 USO DE FIBRAS SINTÉTICAS
En los últimos años (Bernard, S. 2004), el empleo de fibras de polipropileno se ha
extendido fundamentalmente para mejorar las propiedades del concreto en cuanto a
fisuración por retracción plástica y comportamiento frente al fuego. A pesar de que este
tipo de fibras no tiene carácter estructural, sí controla la propagación de microfisuras.
La tendencia actual propende por el uso de fibras sintéticas (poliméricas) con
capacidad estructural que reemplazan las metálicas, lo cual permite tenerlas en cuenta para
estructuras; además tiene otras ventajas como:
Menor dosificación en kilos de fibra por m³ de concreto
Disminución en el desgaste de bombas, mangueras, etc.
79
Menores riesgos en su manipulación.
No se oxidan ni degradan.
Menor costo por m³ de concreto.
Su relación de densidad con respecto a las metálicas es de 8.5/1 que permite
incorporar el mismo número de fibras con un menor peso. En cuanto a construcción, brinda
ventajas en la manipulación y adición de las fibras, bajo riesgo de cortes, aumento de la
seguridad e higiene para los operarios.
El concreto tiene un pH entre 10 y 12, que asegura que no se oxide la fibra metálica.
Pero la oxidación de las fibras puede originarse en el proceso de almacenamiento y
distribución, posible carbonatación del concreto, que provoca una disminución del pH y
una vía de ataque para cualquier fibra metálica, o por la entrada de agua y aire a través de
los capilares y/o las microfisuras.
Otro punto favorable de las fibras sintéticas es que hay unos requerimientos de
revestimiento, a fin de garantizar la durabilidad a lo largo de la vida útil del acero de
refuerzo, que en el caso de las fibras metálicas no es posible cumplir por la distribución
aleatoria de las mismas. Las fibras sintéticas no presentan problemas de oxidación y son
más estables químicamente frente a todos los tipos de ataque. Las fibras sintéticas, sin duda
alguna, son más efectivas y durables a lo largo de su vida útil. Conforme a un estudio del
ingeniero Stefan Bernard en la Universidad Sídney, la capacidad de absorción de energía de
las fibras sintéticas es bastante mayor que la de las metálicas. Luego de un año de estudio,
las metálicas perdieron casi la mitad de su capacidad, mientras que las sintéticas
conservaban intacta su capacidad.
4.5.7 ADHERENCIA
Con el fin de asegurar una estructura monolítica, la adherencia entre capas de concreto
lanzado debe formar un anclaje y resistente a las fricciones. La resistencia a los esfuerzos
de tensión y corte depende de la primera capa, que debe tener una superficie rugosa que
permita la adherencia de una segunda. Al formarse un anclaje entre las capas, debe evitarse
al máximo ubicar el refuerzo entre las dos capas, pues se constituye en una entrada directa
para el agua, que afecta notoriamente la durabilidad.
En la primera capa se debe asegurar:
80
Eliminar cualquier sección dañada, antes de aplicar la otra capa.
Lavar con agua y aire a presión la capa existente, con la finalidad de quitar
cualquier contaminación, incluidas las membranas de curado. Para esto se
recomienda emplear el mismo equipo de proyección de concreto.
Hidrolavar (> 100 bares), y si es necesario, lavar con detergente.
La superficie debe estar húmeda (no saturada) antes de aplicar la siguiente capa.
4.5.8 DISEÑO DEL REVESTIMIENTO EN CONCRETO LANZADO
El soporte en este método está hecho con una capa de concreto lanzado de un espesor
considerable, capaz de contribuir a la estabilidad total de la excavación. El concreto puede
ser o no reforzado con fibras. Esta estructura se refuerza con pernos o con arcos de acero,
que brindan un efecto directo sobre el rendimiento mecánico de la misma.
El espesor mínimo del soporte está definido por las condiciones de construcción
(como el perfil de excavación, más o menos irregular, o dependiendo de las condiciones del
sustrato y el sistema de excavación), con el objetivo de garantizar, como mínimo, el espesor
teórico de diseño. Las dimensiones del revestimiento también forman parte de la función
del tamaño de la excavación y el avance del proceso constructivo.
El objetivo principal del revestimiento, con carácter estructural, es el de garantizar la
estabilidad general de la excavación completa. El papel del soporte inicial en concreto
lanzado es el de limitar la convergencia de la excavación, como también el de evitar una
relajación excesiva del suelo, el cual podría reducir su resistencia y por lo tanto limitar su
contribución a la estabilidad de la excavación. De igual manera permite limitar las
deformaciones de la superficie, lo cual es importante cuando la construcción se realiza en
una zona urbana, en bajo el agua, o más general, cuando la excavación se lleva a cabo en
inmediaciones de estructuras sensibles a los asentamiento (Bascoulergue, C, et al. (2000)).
4.5.8.1 DISEÑO
El diseño del revestimiento en concreto lanzado está dividido en dos:
El impacto de la excavación, basado en el desplazamiento y análisis de estabilidad a
corto y mediano plazo.
En la verificación de la resistencia del revestimiento a largo plazo.
81
Sin embargo, cada uno depende de diferentes métodos de análisis y propiedades de los
materiales.
Desplazamiento basado en el análisis de estabilidad
El mayor problema al momento de determinar la deformación es que ésta no depende de un
solo valor o parámetro (edad y carga del revestimiento). De hecho, la respuesta del
revestimiento está determinada por la evolución de la carga y el proceso de fraguado,
seguido de las deformaciones y las propiedades de fluencia del concreto. En efecto, la
evaluación de la rigidez del concreto es complicada, debido a que el concreto lanzado es
aplicado en capas sucesivas.
A hoy, son pocos los trabajos realizados al respecto hasta la fecha. Es por esto que se
propone utilizar el método de Pöttler (1990), que de manera simple permite analizar las
especificaciones de los sistemas de soporte del concreto lanzado.
Para la excavación y aplicación del concreto lanzado, hasta que la distancia desde el
frente sea 2 a 3 veces el diámetro de la excavación, se deberá adoptar un módulo
ficticio para los cálculos, sin importar la composición del concreto lanzado. Este
módulo tendrá un valor de 7.000 a 15.000 MPa, un valor de 7.000 MPa es el más
apropiado y conservador para los casos de avance rápido de la excavación.
Cuando la construcción se lleva a cabo en una fase en que el concreto lanzado ha
endurecido, se usarán fórmulas convencionales para el cálculo instantáneo o a largo
plazo del módulo de deformación. Cabe recordar, que el valor del módulo se
selecciona de acuerdo con el tipo del cálculo. Por ejemplo, para un túnel en tierra,
con posibles asentamientos, se debe tomar un módulo más bajo. Esto ayuda
determinar la máxima carga soportada por el sistema de concreto lanzado. Se hace
necesario recalcar que la carga transferida en la fase inicial (antes de tres días)
puede inducir fluencia en el concreto.
En el caso de reforzar con arcos de acero, el espesor y módulo combinado de la
estructura pueden ajustarse, introduciendo valores equivalentes donde la
contribución de los dos componentes son proporcionales a su respectiva área e
inercia.
82
Es importante asegurar la continuidad del revestimiento en obra, sobre todo en
zonas donde el lanzado se interrumpe, o en la intersección de la solera y la bóveda.
Hay que tener en cuenta que, debido al método de aplicación y al modo de
transferencia de cargas, el concreto lanzado tiene cierta habilidad para ajustarse a
las cargas. Específicamente, a los momentos de flexión, capaz de exceder la
capacidad de flexión del sistema, lo cual conduce a la formación de grietas.
Calcular el esfuerzo en el soporte asumiendo un comportamiento elástico sin
fisuras.
Verificación de la resistencia del revestimiento
La verificación de la resistencia consiste en evaluar si las secciones de concreto lanzado
son capaces de soportar los esfuerzos a los que serán sometidas a largo plazo. Al respecto,
la metodología propuesta es la siguiente:
Para la distancia, desde el frente de excavación hasta la entrada al túnel de dos a tres
veces el diámetro del túnel, se debe tener en cuenta la resistencia del concreto a dos
veces el diámetro, partiendo del frente de excavación. Cuando la excavación supera
esta distancia, se recomienda evaluar la resistencia característica, pues la estabilidad
de la sección debe ser verificada una vez el concreto lanzado ha fraguado.
Para las secciones que incluyen arcos metálicos, las cargas obtenidas de los cálculos
deben ser redistribuidas entre los arcos y el concreto lanzado. Una vez se realiza la
distribución, se hace necesario evaluar cada elemento por aparte, mediante
cualquiera de los métodos actuales para los arcos y el concreto. La distribución de
cargas entre los dos elementos se obtiene mediante alguna de las siguientes
aproximaciones:
o Distribución de las cargas y momentos flectores proporcionales al espesor e
inercia.
o Se analiza como una estructura compuesta homogénea sometida a cargas
axiales y momentos flectores, teniendo en cuenta la resistencia a la tensión
que aporta la viga.
83
4.5.9 RECOMENDACIONES DE CONSTRUCCIÓN
4.5.9.1 REQUERIMIENTOS DE APLICACIÓN
Par obtener un concreto durable y asegurar que las propiedades del material satisfagan los
requerimientos del diseñador, el proceso de aplicación tiene que cumplir los siguientes
criterios (Austrian Concrete Society, 1999):
El concreto a utilizar sea de alto desempeño con un mínimo de variaciones en su
calidad.
Durante el proceso, debe hacerse un control de la relación agua/cemento, con una
relación predefinida de 0.4 a 0.5, para asegurar una reducción en agrietamiento,
brindar una resistencia alta a la compresión y reducir la permeabilidad
significativamente.
Asegurar, en la boquilla, una mezcla homogénea que no presente problemas de
pulsación o bloqueos de la bomba.
El rebote de los agregados debe ser inferior al 10%, asegurando la construcción del
revestimiento con un material bien gradado. Esto es crítico con el fin de evitar el
desgaste de las láminas, sombras detrás del acero de refuerzo, microestructura pobre
y fisuras por retracción.
El rebote de la fibra de acero deberá ser inferior al 20%, para así ofrecer un efectivo
control frente a las fisuras y buen desempeño estructural.
La unidad de dosificación automática y exacta del acelerante debe funcionar de
manera sincronizada con la bomba de concreto. Las bombas deben ser capaces de
lanzar acelerantes libres de álcalis.
Capas de hasta 150 milímetros de espesor deben ser lanzadas en una sola pasada, lo
cual redunda en estructuras más homogéneas.
Controlar los niveles de polvo para que el lanzador tenga buena visibilidad y
controle mejor el lanzado.
Durante el lanzado es necesario tener un suministro extra de concreto como
contingencia.
En caso de suelo blando y presencia de agua, este debe ser ajustado al sistema, para
así brindar concreto de fraguado inmediato.
84
El método de aplicación del concreto lanzado debe permitir el curado correcto, de
modo que no influya negativamente en la adherencia entre las siguientes capas.
Para lograr el cumplimiento de los requisitos anteriores, se recomienda el uso del sistema
de lanzado por vía húmeda para el revestimiento definitivo, ya que es el único método
actual que asegura calidad, sobre todo para el control de la relación agua/cemento, vital
para la durabilidad y resistencia a largo plazo del concreto.
4.5.9.2 GUÍA PARA LA SELECCIÓN DE LAS TÉCNICAS DE LANZADO
De acuerdo con las especificaciones europeas para el concreto lanzado, es importante que
solo el sistema de lanzado por vía húmeda sea empleado en la construcción del
revestimiento definitivo de túneles. Este debe asegurar altos niveles de seguridad, calidad y
productividad.
4.5.9.3 REDUCCIÓN DEL REBOTE, AUMENTO DE LA CALIDAD
Una de las principales causas de un concreto lanzado de baja calidad y el aumento de
costos, es la cantidad de material de rebote producido durante el lanzado.
La figura # muestra los principales factores que afectan el porcentaje de rebote
durante el proceso de lanzado. El gráfico muestra valores conservadores para la mezcla por
vía húmeda, con agregados bien gradados y una relación agua/cemento ideal.
85
Figura 24. Efectos de los parámetros del lanzado en el rebote y la calidad del concreto.
Melbye, T. (2000).
La cantidad de rebote depende de los siguientes factores:
El ángulo y distancia de la boquilla con respecto al sustrato.
Dosis del acelerante.
Zona de aplicación en el túnel.
Como se muestra en la figura #, el ángulo de lanzado es el factor más importante en el
porcentaje de rebote. La boquilla deberá estar siempre ubicada a un ángulo de 90º con
respecto al sustrato, para alcanzar una mejor compactación y orientación de las fibras.
Cuando se realiza un lanzado manual, el ángulo de 90º no siempre es favorable para el
operario, en vista de que el material le rebota directamente. Incluso con ángulos menores a
70º se tiene rebote excesivo y valores muy bajos de compactación del concreto.
86
Figura 25. Angulo de lanzado. Archivo personal.
La distancia entre la boquilla y el sustrato deber estar entre 1 y 1.5 metros. Si la
boquilla se encuentra más cerca el concreto lanzado, desprenderá el material más fresco. Si
la distancia se reduce, la velocidad de salida debe ser menor y el movimiento más rápido.
Por otra parte, si la distancia es mayor a 2 metros, la energía de compactación se reduce y el
rebote aumenta. En la aplicación manual, se tiende a variar la cantidad de aire para
mantener la distancia entre la boquilla y el sustrato, sin embargo, esto tiene efectos
perjudiciales para la calidad del concreto lanzado.
Otro factor importante que se muestra en la gráfica (Figura #. Efectos de los
parámetros del lanzado en el rebote y la calidad del concreto. Melbye, T., 2000) es la
dosificación del acelerante. Muy poco, no permite el desarrollo adecuado de resistencia,
que se refleja en el desprendimiento de material en el segundo lanzado. Por definición, esto
no es rebote pero sí debe ser evitado al máximo.
Por otra parte, si la dosis es muy alta, por ejemplo por encima del 10%, un fraguado
instantáneo crea una superficie que le permite a los agregados grandes rebotar, lo cual
conlleva a que evita el fraguado completo de la estructura y reduce la resistencia y
durabilidad del revestimiento en concreto.
Otros factores que influyen en el porcentaje de rebote y en la calidad, se enumeran a
continuación:
87
Acero de refuerzo
El acero de refuerzo debe estar asegurado al sustrato antes de ser lanzado el concreto. Una
malla suelta aumenta el rebote de manera considerable y provoca “sombras” y reduce la
capacidad estructural del revestimiento a largo plazo. De ser posible, el uso de fibras
aumenta la productividad, disminuye el rebote, aumenta las propiedades estructurales y
reduce los costos del proyecto.
Volumen y presión de aire
El volumen de aire y la presión son las establecidas por el fabricante del equipo. Las
boquillas deben ser verificadas por desgaste, ya que afecta negativamente la velocidad de
salida del hormigón proyectado.
Calidad del sustrato
En túneles de roca dura, la cantidad de material de rebote se incrementa con respecto a los
túneles en suelo blando. En algunos casos, debido a la difícil superficie de contacto y a las
irregularidades, se aconsejable aplicar una capa de concreto que permita aumentar la
adherencia de la capa de soporte.
4.5.10 RELACIÓN COSTO-BENEFICIO
El concreto lanzado como revestimiento definitivo ofrece múltiples ventajas y ahorro en
costos y plazos comparado con el sistema convencional, ya que este considera la primera
capa de concreto lanzado como soporte temporal. Adicional a lo anterior, presenta una
reducción en los volúmenes de material excavado y de soporte, reflejados en los plazos de
construcción.
El uso de esta tecnología permite lograr ahorros de entre el 20 y 40% con respecto
al sistema de doble capa, dependiendo de la sección del túnel y longitud, así como de las
condiciones de la roca. El concreto lanzado no requiere de formaleta y su aplicación es casi
inmediata después de llegar el camión al frente de obra, lo que en muchos casos se ve
reflejado en el cronograma de obra.
88
4.5.11 CURADO
Según el comité de la ACI (Specification for Shotcrete, 2000), el concreto lanzado, al igual
que el convencional, debe ser curado para asegurar su resistencia y durabilidad a largo
plazo. Esto es particularmente crítico en secciones delgadas, superficies rugosas y bajas
relaciones agua/cemento. La mejor forma de curar al hormigón es mantenerlo
continuamente húmedo durante siete días con una temperatura mayor a 5ºC. Cuando las
condiciones de secado del hormigón no son severas, también es posible utilizar membranas
de curado. El curado natural se permite cuando la humedad relativa está por encima del
95% (IBID).
Los túneles, y en general las obras subterráneas, presentan algunas de las peores
condiciones para el curado del concreto debido a la ventilación que continuamente
introduce aire caliente y frío dentro de este. La creencia común lleva a pensar que las
condiciones internas de un túnel son óptimas con alta humedad, sin viento ni exposición al
sol. Pero es todo lo contrario.
El curado es básico y uno de los más importantes trabajos en el concreto lanzado,
por su alto contenido de cemento y agua y las consecuentes fisuras del concreto aplicado.
Otra razón, son los sistemas de ventilación del túnel, que secan rápidamente la mezcla. Por
consiguiente, el concreto lanzado debe ser siempre curado adecuadamente con un agente
especial.
Con el empleo de un agente de curado, se debe ser muy cuidadoso con los procesos
de limpieza del sustrato previo al lanzado de las siguientes capas. Esta tarea debe ser
llevada a cabo con aire y agua a presión.
Otro problema con los agentes de curado es que se deben aplicar los más rápido posible
justo después del lanzado. Para asegurar un correcto curado, el agente debe ser aplicado
entre 15 y 20 minutos luego del lanzado. Debido al uso de acelerantes, el proceso de
hidratación del concreto empieza en un tiempo muy corto (entre 5 y 15 minutos). La
aplicación de un agente de curado implica dos fases: la aplicación y eliminación del agente
de curado de la capa de concreto intermedia, en el caso de un sistema multicapa.
89
4.5.12 CONTROL DE CALIDAD
Dentro de los pliegos de condiciones, por lo general, el contratante especifica un plan de
calidad tanto de la parte de ensayos como del aseguramiento de calidad general. En este son
incluidos todos los parámetros relevantes de confiabilidad y calidad de forma lógica y
práctica. Todo lo anterior, buscando un trabajo eficiente en costos y plazos. La siguiente
tabla muestra los distintos procesos y su modo de evaluación:
Proceso Etapa Parámetro De Prueba Frecuencia
componente agregados
humedad cada bachada
curva de gradación periódicamente
composición de partículas periódicamente
producción
de concreto
planta de mezcla equipos de pesaje según plan del
mantenimiento
producción de
concreto
consistencia en la
producción
según plan del
mantenimiento
inspección del concreto
periódicamente
fresco
contenido de agua
densidad del concreto fresco
temp. concreto y aire
consistencia
contenido de aire
Transporte equipo de
mantenimiento mantenimiento
según plan del
mantenimiento
aplicación
equipos para el
lanzado del concreto
mantenimiento
según plan del
mantenimiento
partes de desgaste
aire/concreto
dosificación del acelerantes
concreto lanzado
consistencia diariamente
resistencia muy temprana según velocidad de
colocación
resistencia temprana según velocidad de
colocación
resistencia final según velocidad de
colocación
durabilidad según velocidad de
colocación
Tabla 11.Plana de calidad sobre el concreto
90
5. ENSAYOS DE LABORATORIO
5.1 OBJETIVOS
La realización de los ensayos está enfocada a verificar el comportamiento del concreto
lanzado con distintas proporciones de fibra sintética y aditivos. Se enfoca el análisis del
comportamiento bajo el concepto de alta durabilidad. En la actualidad, la gran mayoría de
los túneles existentes están revestidos con concreto convencional. En otros casos, se ha
hecho uso de concreto reforzado con acero a fin de aumentar la vida útil y obtener una
mayor durabilidad. Algunos diseñadores de túneles viales se han inclinado por el uso del
concreto reforzado como un factor de seguridad adicional y aumento de la durabilidad,
aunque el anillo de concreto no siempre es un requerimiento estructural ni está integrado al
soporte del túnel. Se busca remplazar el uso de concreto convencional o reforzado con
acero por concreto lanzado con fibras sintéticas. Dentro de las variables a tener en cuenta
para dicha evaluación se tiene en cuenta capacidad estructural, de resistencia a esfuerzos de
flexión y los efectos de las fibras en la resistencia del concreto.
Teniendo en cuenta los aspectos antes mencionados, se realizaron pruebas en el Túnel de
Daza (Pasto, Nariño) para analizar el comportamiento del concreto lanzado bajo
condiciones reales, tanto de colocación como ambientales ya que este túnel emplea el
concreto lanzado como revestimiento definitivo. Todas dirigidas al uso del concreto
lanzado como revestimiento definitivo. Las muestras de paneles y vigas fueron elaboradas
en el frente del túnel con los mismos equipos y operarios del túnel. Todo lo anterior a fin de
lograr el objetivo de analizar el comportamiento real del concreto lanzado como
revestimiento definitivo en túneles viales.
5.2 DESCRIPCIÓN Y PROCEDIMIENTO
5.2.1 Absorción de energía
El ensayo de absorción de energía de la EFNRAC tiene como objetivo principal valorar la
tenacidad flexional expresada como energía absorbida para una cierta deflexión. Se emplea
un panel cuadrado de 600X600X100 mm apoyado en sus cuatro lados y cargado en el
centro con una superficie de contacto de 100X100 mm. Durante el ensayo se registra la
91
curva de carga-deformación hasta alcanzar una deformación central de 25 mm. Por
cualquier método, se obtiene el área bajo la curva y la gráfica de energía-deformación. La
tenacidad se especifica como una determinada energía absorbida para un desplazamiento
central dado (EFNARC, 1999).
Fotografías 1 y 2. Maquina universal de ensayo, Archivo personal
Fotografías 3 y 4 Ensayos a flexión simple. Izq.: Concreto lanzado con 5 kg de fibra.
Der.: Concreto convencional con 5 kg de fibra., Archivo personal
Para la elaboración de los paneles rectangulares, se fabricaron moldes en madera de
600X600X100 mm de acuerdo a lo requerido por la norma EFNARC. Previo al lanzado,
los moldes fueron ubicados en el frente de excavación en un ángulo de 45º. El vaciado se
realizó en tres tandas, vaciando una por cada porcentaje de fibra, una con y otra sin aditivo.
Para el desarrollo de la tesis se fabricaron las siguientes muestras:
92
Elemento Proporción fibra
(kg)
Tipo de
Concreto Adiciones
M1 5,00 Convencional No
M2 5,00 Lanzado No
M3 5,00 Lanzado MEYCO SA 161
M4 6,00 Convencional No
M5 6,00 Lanzado No
M6 6,00 Lanzado MEYCO SA 161
Tabla12. Muestras fabricadas
La fibra sintética estructural empleada en la fabricación de las muestras fue la Barchip
¨Shogun¨, la se agrega al concreto lanzado para remplazar el uso de mallas y fibras de
acero. Su dosificación va de entre 3 y 20 kg/m3. Entre sus principales características están:
resistencia a la tensión es de 550 MPa y un módulo de Young de 6Gpa. Dentro de sus
beneficios encontramos la reducción de costos, capacidad de reforzar igual que el acero,
mínimo desgaste en mangueras y bomba, cero corrosión, larga durabilidad, mejor
manejabilidad comparada con las fibras de acero. Se dosifica en la boquilla
El aditivo acelerante empleado fue el MEYCO SA161 de la marca BASF, es un
acelerante líquido, libre de álcali, de alto desempeño para el concreto lanzado. Su
dosificación puede variar según los tiempos de fraguado deseados, sin embargo, se
recomienda entre el 3% y el 10% del peso del cemento. Sobredosificar en porcentajes
mayores al 10% puede generar una resistencia final menor.
Este procedimiento de realizó con un equipo de concreto lanzado (Fotografía 5.)
por vía húmeda siguiendo las indicaciones del norma en cuánto a distancia y ángulo. Esta
metodología se empleó a fin de cumplir, de la forma más exacta, la metodología usada en
obra y cubrir toda la extensión de la formaleta.
93
Fotografía 5 equipo de lanzado Túnel Daza, Archivo personal.
Al final, se colocaron en tanques con agua a fin de lograr el curado requerido hasta el día
anterior al ensayo (Fotografía 6).
Fotografía 6. Paneles en tanque de curado, Archivo personal.
Finalizado el periodo de curado, se trasladaron al laboratorio de pruebas de la Universidad
Javeriana donde se midieron y mantuvieron húmedos tres días antes de la prueba
(Fotografía 6) . Una vez listos los especímenes se procedieron a ubicar sobre la maquina
universal. La disposición de los paneles sobre la maquina se realizó de forma tal que el
pistón de carga y deformimetro quedaron ubicados en el punto central del panel, todo a fin
de cumplir los requerimientos de la norma (Fotografía 7).
94
Fotografía 7. Ubicación del punto central de aplicación de la fuerza, Archivo personal.
El ensayo consistió en aplicar, de forma constante, carga al centro del panel con un pistón
cuadrado de 100 mm. La velocidad del pistón se ajustó a lo indicado por la norma ASTM C
1550.
A medida que se aplica la carga, se iban registrando en tiempo real los datos de
fuerza aplicada y deflexión del punto central. El ensayo se detiene una vez se superan los
25 mm de deformación o colapsa el panel. Luego de finalizar el ensayo, se retiró y
fotografió el panel.
El objetivo del ensayo fue determinar, para cada testigo, los datos de fuerza vs.
Deformación durante la ejecución del ensayo. Con estos datos, se construyó la curva
especificada en el capítulo 10.4 de la norma de EFNARC, calculando la integral de dicha
curva (el área bajo la misma) se obtuvo la energía total (expresada en Joules) absorbida por
cada panel.
Las gráficas muestran el punto de falla del concreto y el inicio del trabajo de la fibra
como elemento resistente a los esfuerzos de tensión y aumento en la adherencia con la
mezcla de concreto.
95
Tomando el punto máximo como inicio, la integral de la curva da como resultado la
energía absorbida por las fibras sintéticas presentes en la masa de concreto.
Figura 21 grafica ejemplo de la curva carga-deformación con acero y fibra de refuerzo,
EFNARC
5.2.2 Resistencia flexural
El ensayo de resistencia flexural de la EFNARC es una medida de la resistencia a la flexión
del concreto. Se mide utilizando vigas con dimensiones de 75x125x600 mm, obtenidas de
paneles revestidos con concreto lanzado. El ensayo se realiza con cargas en los tercios de la
luz libre de 450 mm de longitud. Se elabora una gráfica de fuerza-deformación donde en la
parte inicial se tiene un comportamiento lineal, en esta parte se traza una tangente paralela a
0,1 mm de la deflexión. La resistencia a flexión se obtiene a partir de la primera carga pico
(P0,1)
96
Para la elaboración de las vigas rectangulares, se elaboraron formaletas en madera
de 75 x 125 x 600 mm. Antes del lanzado, fueron ubicados de la misma forma y al tiempo
con los paneles de concreto. Cumpliendo los requerimientos de la norma EFNARC en el
apéndice 10.3.
De la misma forma que los paneles rectangulares, el vaciado se realizó en tres
tandas, vaciando una por cada porcentaje de fibra, una con aditivo y la otra sin. Este
procedimiento se realizó con un equipo de concreto lanzado por vía húmeda siguiendo las
indicaciones de la norma en cuánto a distancia y ángulo. Esta metodología se empleó a fin
de cumplir, de la forma más exacta, la metodología usada en obra y cubrir toda la
extensión de la formaleta.
Concluido el tiempo de curado, se retiraron las vigas del tanque de curado. Los
ensayos se realizaron siguiendo el apéndice 10.3 de la norma EFNARC.
Figura 26. ejemplo de montaje para el ensayo de resistencia flexural con carga en el tercio
medio, EFNARC
97
Fotografías 8 y 9. Maquina universal de ensayo, montaje para ensayo a flexión. Archivo
personal
Fotografías 10 y 11. Ensayos a flexión. Izq.: Concreto lanzado con 5 kg de fibra. Der.:
Concreto convencional con 5 kg de fibra. Archivo personal
La viga se ubica con la superficie rugosa hacia abajo, trabajando a tensión. El montaje se
realiza sobre dos bases de acero con movimiento libre en sus apoyos. Se ubican los puntos
de cargas a un tercio de la longitud de la viga, los deformimetros son ubicados y llevados a
cero antes de la carga. Se inicia el proceso de carga con un registro en tiempo real de la
deformación y la carga aplicada. Se lleva la viga hasta un valor de deformación de 4 mm, el
proceso de carga depende de la deformación. Antes de una deformación de 0.5 mm se debe
realizar el ensayo a una rata de 0.25 +/- 0.05 mm por minuto, una vez superado este umbral
la velocidad se varia a 1.0 mm por minuto.
98
Fotografía 12. Ensayos a flexión. Concreto convencional con 6 kg de fibra. Archivo personal
El objetivo de este ensayo es el de determinar las curvas de carga (ton) vs. deformación
(mm) para caracterizar su capacidad de resistencia a las fuerzas de tensión. De estas curvas
se obtuvo la fuerza residual promedio, en MPa, aportada por las fibras al interior de la
mezcla de concreto.
De acuerdo con la norma EFNARC, se verificaron las medidas de todas las vigas, la
identificación de cada espécimen, condiciones de curado y edad de la muestra al momento
del ensayo, rata de deformación, valores de carga-deformación incluyendo el primer pico
de carga (P0.1) y cálculo de la resistencia flexural.
99
5.3 RESUMEN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
Conforme a los ensayos realizados para los paneles y vigas rectangulares, se obtienen las
gráficas de energía absorbida en el primer caso y del esfuerzo residual en el segundo, para
cada dosificación de fibra, aditivo y tipo de concreto.
5.3.1 Resultados de paneles rectangulares
El resultado de cada panel ensayado se representa por la gráfica carga vs. deformación. El
comportamiento del material en la mayoría de los casos es concordante con lo predicho por
la norma EFNARC. Todas las gráficas presentan una primera zona linealmente
pronunciada, aportada por el concreto, con un pico máximo de resistencia seguido, en su
mayoría, seguido por una zona de picos y caídas producto del reacomodamiento y
resistencia aportada por las fibras e inmediatamente por una caída y finalmente una zona
de “fluencia” en donde la resistencia desciende paulatinamente a medida que se incrementa
la deformación.
100
P1-Concreto convencional con 5 kg
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000
Fue
rza
(To
n)
Deformacion (mm)
Convencional 5 kg
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000
Ene
rgia
(jo
ule
s)
Deformacion (mm)
Curva Energia-Deformacion Convencional 5 kg
101
P2-Concreto lanzado con 5 kg de fibra sin aditivo
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
5.000
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000
Fue
rza
(To
n)
Deformacion (mm)
Sin Aditivo 5 kg
0
100
200
300
400
500
600
0.0000 5.0000 10.0000 15.0000 20.0000 25.0000 30.0000
Ene
rgia
(jo
ule
s)
Deformacion (mm)
Curva Energia-Deformacion SinAditivo 5 kg
102
P3-Concreto lanzado con 5 kg de fibra y aditivo
0.0000
1.0000
2.0000
3.0000
4.0000
5.0000
6.0000
0.0000 5.0000 10.0000 15.0000 20.0000 25.0000
Fue
rza
(To
n)
Deformacion (mm)
Aditivo 5 kg
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0.0000 5.0000 10.0000 15.0000 20.0000 25.0000 30.0000
Ene
rgia
(jo
ule
s)
Deformacion (mm)
Curva Energia-Deformacion Aditivo 5 kg
103
P4-Concreto convencional con 6 kg de fibra
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
5.000
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000
Fue
rza
(To
n)
Deformacion (mm)
Convencional 6 kg
0
100
200
300
400
500
600
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000
Ene
rgia
(jo
ule
s)
Deformacion (mm)
Curva Energia-Deformacion Convencional 6 kg
104
P5-Concreto lanzado con 6 kg de fibra sin aditivo
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000
Fue
rza
(To
n)
Deformacion (mm)
Sin Aditivo 6 kg
0
100
200
300
400
500
600
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000
Ene
rgia
(jo
ule
s)
Deformacion (mm)
Curva Energia-Deformacion Sin Aditivo 6 kg
105
P6-Concreto lanzado con 6 kg de fibra con aditivo
Grafico comparativo de la capacidad de absorción de energía de los paneles, en azul se
muestran los resultados de los paneles que tienen una proporción de fibra de 5 kg, mientras
que en rojo los de 6 kg/m3. Se observa el comportamiento esperado de aumento de la
0.0000
1.0000
2.0000
3.0000
4.0000
5.0000
6.0000
0.0000 5.0000 10.0000 15.0000 20.0000 25.0000
Fue
rza
(To
n)
Deformacion (mm)
Aditivo 6 kg
0
100
200
300
400
500
600
0.0000 5.0000 10.0000 15.0000 20.0000 25.0000 30.0000
Ene
rgia
(jo
ule
s)
Deformacion (mm)
Curva Energia-Deformacion Aditivo 6 kg
106
capacidad de absorción de energía entre los concretos convencionales (584,79 y 619,86)
frente al concreto lanzado (801,6 y 892,11) ambos, respectivamente, con 5 y 6 kg/m3.
En el caso de resistencia a la compresión el comportamiento es igual que en el caso
anterior.
0.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
900.00
Planta 5kg
Sin aditivo5 kg
Aditivo 5kg
Planta 6kg
Sin aditivo6 kg
Aditivo 6kg
Energía (Joules) 584.79 701.42 801.60 619.84 742.93 892.11
Absorción de Energía (Joules)
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
Convencional5 kg
Lanzado Sinaditivo 5 kg
LanzadoAditivo 5 kg
Convencional6 kg
Lanzado Sinaditivo 6 kg
LanzadoAditivo 6 kg
(ton) 4.16 4.52 5.00 4.32 4.644 5.556
Resistencia maxima
107
Grafico comparativo de absorción de energía del concreto convencional con las dos
proporciones analizadas.
Comparación de la capacidad de absorción de energía del concreto lanzado sin aditivo
acelerante con las dos proporciones analizadas. Se evidencia un aumento de la resistencia
con solo agregar 1 kilo más de fibra por m3.
584.79
619.84
560.00
570.00
580.00
590.00
600.00
610.00
620.00
630.00
Convencional 5 kg Convencional 6 kg
Absorción de Energía Concreto Convencional (Joules)
701.42
742.93
680.00
690.00
700.00
710.00
720.00
730.00
740.00
750.00
Lanzado Sin aditivo 5 kg Lanzado Sin aditivo 6 kg
Absorción de Energía sin Aditivo (Joules)
108
Capacidad de absorción de energía del concreto lanzado con aditivo acelerante con las dos
proporciones analizadas. El aumento de resistencia entre cada una de las muestras es mayor
comparado con el resultado anterior.
Los siguientes gráficos muestran el comportamiento entre cada una de las tres muestras de
cada proporción, los aumentos de resistencia son iguales en cada uno de los casos
analizados. Existe correlación entre la cantidad de fibra y el sistema constructivo.
801.60
892.11
740.00
760.00
780.00
800.00
820.00
840.00
860.00
880.00
900.00
Lanzado Sin aditivo 5 kg Lanzado Aditivo 6 kg
Absorción de Energía con Aditivo (Joules)
109
584.79
701.42
801.60 y = 503.53e0.1577x R² = 0.9922
0.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
900.00
Planta 5 kg Sin aditivo 5 kg Aditivo 5 kg
Absorción de Energía 5 kg (Joules)
619.84
742.93
892.11
y = 136.14x + 479.35 R² = 0.997
0.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
900.00
1,000.00
Convencional 6 kg Lanzado Sin aditivo 6 kg Lanzado Aditivo 6 kg
Absorción de Energía 6 kg (Joules)
110
Tabla resumen de paneles de concreto
Placa Energía (Joule) Max Carga (ton) Módulo de Elasticidad (kg/cm2)
Convencional 5 kg 584,8 4,16 39.799
Sin aditivo 5 kg 701,4 4,52 44.219
Aditivo 5 kg 801,6 5,00 55.675
Convencional 6 kg 619,8 4,32 50.649
Sin aditivo 6 kg 742,9 4,64 72.062
Aditivo 6 kg 892,1 5,56 81.880
La siguiente tabla resume muestra la comparación en porcentaje del aumento de los valores
de absorción de energía, máxima carga tolerada y módulo de elasticidad. El caso más
evidente se presenta entre el concreto lanzado con aditivo y el convencional con 6 kg/m3
donde el módulo de elasticidad aumenta en un 61,66%.
0.00
10,000.00
20,000.00
30,000.00
40,000.00
50,000.00
60,000.00
PlantaSin aditivo
Aditivo
Planta Sin aditivo Aditivo
Energía (Joules) 584.79 701.42 801.60
Modulo de Elasticidad (kg/cm2) 39,799.03 44,219.45 55,675.00
Modulo de Elasticidad vs. Absorción de energía
111
5 kg/m3 Energía
(Joule) Max Carga (ton)
Módulo de Elasticidad
(kg/cm2)
Aditivo vs
Convencional 37,07% 20,29% 39,89%
Sin aditivo vs
convencional 19,94% 8,75% 11,11%
6 kg/m3 Energía
(Joule) Max Carga (ton)
Módulo de Elasticidad
(kg/cm2)
Aditivo vs
Convencional 43,93% 28,61% 61,66%
Sin aditivo vs
convencional 19,86% 7,50% 42,28%
5.3.2 Resultados de vigas rectangulares
A continuación se presenta gráficos comparativos entre los distintos tipos de concreto y sus
proporciones de fibra y aditivo acelerante, representando carga-deformación y resistencia
flexural.
V1-Concreto convencional con 5 kg de fibra
0
100
200
300
400
500
600
700
0 1 2 3 4 5 6
Car
ga (
kn)
Deformacion (mm)
Convencional 5 kg
112
Fotografías 13 y 14. Ensayos a flexión. Izq.: Concreto convencional con 5 kg de fibra por m
3.Der.: desarrollo de la fisura durante el ensayo. Archivo personal
La resistencia a flexión del hormigón convencional con fibras sintéticas alcanzo los 3,91
MPa, resultado más bajo de los ensayos realizados. Esto concuerda con el concepto de que
el concreto convencional tiene una resistencia menor a esfuerzo de tensión comparado con
el concreto lanzado.
V2-Concreto lanzado con 5 kg de fibra sin aditivo
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
0 1 2 3 4 5 6
Car
ga (
kn)
Deformacion (mm)
Sin Aditivo 5 kg
113
Fotografías 15 y 16. Ensayos a flexión. Izq.: Concreto lanzado con 5 kg de fibra por m 3
sin
aditivo. Der.: desarrollo de la fisura durante el ensayo. Archivo personal
Para el concreto lanzado con una proporción de 5 kg de fibra m 3 la resistencia a flexión fue
de 3,97 MPa. Por lo tanto, se puede decir que el proceso mecánico de lanzado mecánico
brinda mayor resistencia a los esfuerzos de flexión frente al concreto convencional, con un
concreto de características y diseño igual.
V3-Concreto lanzado con 5 kg de fibra y aditivo
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5 6
Car
ga (
kn)
Deformacion (mm)
Aditivo 5 kg
114
Fotografías 17 y 18. Ensayos a flexión. Izq.: Concreto lanzado con 5 kg de fibra por m3
con
aditivo. Der.: fisura del concreto después del ensayo. Archivo personal
La resistencia a flexión del hormigón con fibras sintéticas (5 kg/m3) alcanzó los 4,9 MPa,
un aumento de algo menos a un mega pascal. Esto afirma el concepto inicial de la tesis en
cuanto a las ventajas del uso del concreto lanzado con fibras, junto con el uso de acelerante
brinda mejores características que el concreto convencional. Se confirma que las fibras
sintéticas entran en carga luego de producirse una cierta deformación debido a su bajo
módulo de elasticidad.
V4-Concreto convencional con 6 kg de fibra
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5 6
Car
ga (
kn)
Deformacion (mm)
Convencional 6 kg
115
V5-Concreto convencional con 6 kg de fibra sin aditivo
V6-Concreto convencional con 6 kg de fibra y aditivo
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 1 2 3 4 5 6
Car
ga (
kn)
Deformacion (mm)
Sin Aditivo 6 kg
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 1 2 3 4 5 6
Car
ga (
kn)
Deformacion (mm)
Aditivo 6 kg
116
Fotografías 19 y 20. Ensayos a flexión. Concreto lanzado con acelerante y 6 kg de fibra por
m3. Archivo personal
La resistencia a flexión se obtuvo como una tensión elástica equivalente de tracción en la
fibra inferior para la carga máxima. En el concreto con 6 kg de fibra por m3 este valor fue
de 5,6 MPa. En los dos ensayos realizados las probetas no llegaron a la rotura después de
alcanzar el valor máximo de carga, como se puede apreciar en la Figura #.
3.919977459
4.768115125
5.399780292 y = 0.7399x + 3.2162 R² = 0.9929
0
1
2
3
4
5
6
Planta 5 kg Sin aditivo 5 kg Aditivo 5 kg
Resistencia Flexural 5 kg (Mpa)
117
Viga Resistencia Flexural (Mpa)
Convencional 5 kg 3,919977459
Sin aditivo 5 kg 4,768115125
Aditivo 5 kg 5,399780292
Convencional 6 kg 4,927684606
Sin aditivo 6 kg 5,511933382
Aditivo 6 kg 5,680111789
Tomando como base los resultados experimentales de los ensayos realizados a los paneles y
vigas de concreto para cada una de las combinaciones de fibra, aditivo y proceso
constructivo.
El concreto cumplió la resistencia exigida por la norma en cuanto a los valores mínimos
requeridos de absorción de energía y resistencia flexural.
4.927684606
5.511933382
5.680111789 y = 0.3762x + 4.6208
R² = 0.9075
4.4
4.6
4.8
5
5.2
5.4
5.6
5.8
6
Planta 6 kg Sin aditivo 6 kg Aditivo 6 kg
Resistencia Flexural 6 kg (Mpa)
118
Requerimiento de absorción de energía expresado en Jules para una deformación de 25
mm, EFNARC
El panel con mayor absorción de energía fue el panel con aditivo y 6 kg de fibra por m3,
seguido por el panel con aditivo y 5 kg por m3.
Las fallas en todos los paneles fueron en forma de cruz, tal como se esperaba. Todas las
fallas en cruz evidencian una deformación uniforme de los elementos Con alta resistencia y
una ruptura no abrupta. Las placas con más cantidad de fibra y aditivo de deformaron y
absorbieron más energía, esto es de suma importancia para el uso de un revestimiento en un
túnel. Ante eventos sísmicos o cargas inesperadas, el revestimiento en concreto lanzado
presenta un mayor factor de seguridad al tener mayor deformación sin presentar algún
desprendimiento en bloque y de manera explosiva.
Todos los paneles reforzados con fibra no presentaron desprendimiento de material,
permaneciendo unidos, un factor especialmente importante en los túneles viales. Se
evidencia el papel importante de la fibra al “unir” la mezcla de concreto y previniendo la
propagación de grietas, factor directamente relacionado con localidad y durabilidad del
revestimiento del túnel. Adicionalmente, las fibras disminuyen los efectos de retracción de
fraguado que tiene como consecuencia la reducción en la necesidad de mantenimiento, algo
de un carácter muy importante en los túneles viales. Finalmente estas mejores
características garantizan mayor durabilidad del concreto.
Quedo evidenciado en el ensayo de los paneles que la absorción de energía que hace el
concreto, hasta el momento de presentarse la primera fisura, es baja comparada con la
energía que absorbe la fibra en el interior.
119
De la misma forma que en los paneles de concreto, la resistencia flexural en las vigas de
concreto fue mayor al usar aditivo en conjunto con las fibras sintéticas. En todos los casos
analizados puede observarse un incremento de resistencia a la flexión paralelo al
incremento en la dosificación de fibra en el concreto. Los efectos del lanzado mecánico del
concreto son evidentes en lo resultados ya que en los casos de la misma proporción de
fibra, el concreto fundido convencionalmente, a pesar de tener fibra, no tuvo un
comportamiento de mejores prestaciones, como si lo hizo el concreto lanzado.
Queda evidenciado un comportamiento lineal común a todas las muestras entre el aporte
del concreto y la dosificación de fibra, ya que como se mostró en los gráficos existe un
mejoramiento de las características del concreto frente a esfuerzos de flexión.
El mejor comportamiento se evidencio tanto en el desarrollo de fisuras en el ensayo, como
en los resultados obtenidos en la viga con acelerante y 6 kg de fibra. Comportamiento
esperado gracias al aumento de la resistencia brindada por el acelerante y a las
características aportadas por las fibras.
Las fibras son de gran utilidad para darle un comportamiento que permite altas
deformaciones previas a la falla. Se apreció en las gráficas de falla de viguetas con refuerzo
de fibras un comportamiento de “espectro sísmico”, con varios picos. Esto se explica
gracias al comportamiento de las fibras que después de la falla principal, cuando alcanzo su
resistencia máxima, el panel sigue resistiendo frente a la fractura ya que los grupos de
fibras presentes dentro del espécimen no han fallado y brindan mayor deformación frente a
niveles considerables de carga. En varios casos, la resistencia aumenta hasta que las fibras
se quiebran y es ahí cuando hay caídas en la resistencia, seguido a esto, se repite el proceso
hasta que la mayoría de grupos de fibras han fallado y la resistencia cae. Todo lo anterior
evidenciado en el comportamiento oscilatorio del gráfico. Comportamiento que era
esperado y es típico del refuerzo con fibras. En todas las muestras, incluida la de concreto
convencional, el refuerzo con fibras sirvió para mantener unidos los bloques de concreto
después de la falla. Incluso las dos partes de las viguetas permanecían unidas por las fibras
después de fallar. Este efecto influye sobre la seguridad y comportamiento del
revestimiento y por ende del túnel, tiene un efecto positivo.
120
6. BENEFICIOS TÉCNICOS Y ECONÓMICOS DEL REVESTIMIENTO
DEFINITIVO EN CONCRETO LANZADO
6.1 COMPARACIÓN DE LOS COSTOS DEL CONCRETO LANZADO Y EL
CONCRETO CONVENCIONAL
Para el análisis de costos se tuvo en cuenta los valores reales de los materiales y mano de
obra de proyectos en Colombia que se encuentran en proceso de licitación o construcción.
Todo lo anterior, con el fin de demostrar el beneficio con un ejemplo lo más real posible.se
asume un túnel tipo de 1000 m. el ejemplo comprende el valor de construcción del
revestimiento y excavación, se trabajó con costos totales que incluyen el A.I.U. Se asume
que el sistema de soporte es el mismo y el avance se realiza por un solo frente.
Costos unitarios
concreto lanzado m3 $675.000
concreto convencional m3 $450.000
excavación m3 $140.000
fibra sintética kg $15.000
Dimensiones
Perímetro del túnel en concreto lanzado 24 ml
Perímetro del túnel en concreto convencional 22 ml
Espesor del revestimiento en concreto lanzado 0,15 m
Espesor del revestimiento en concreto convencional 0,15 m
Proporciones de materia prima
Fibras sintéticas por ml 16 kg
Análisis de costos por metro lineal de túnel con los dos revestimientos propuestos
Costos por metro lineal de túnel
Tipo
Perímetro (ml) Espesor (m) m3/ml
Convencional Concreto 24 0,4 9,6
Excavación 24 0,3 7,2
Lanzado
Concreto 22 0,15 3,3
kg/m
3
Fibras
16,5
121
Costos del revestimiento en concreto convencional, excavación y concreto:
m
3/ml $/m3 $/ml
Convencional Concreto 9,6 $ 450.000 $ 4.320.000
Excavación 7,2 $ 140.000 $ 1.008.000
Total por ml $ 5.328.000
Costos del revestimiento en concreto lanzado, fibras y concreto:
Lanzado Concreto 3,3 $ 675.000 $ 2.227.500
Fibras 16,50 $ 15.000 $ 247.500
Total por ml $ 2.475.000
Costos de la impermeabilización según el tipo de revestimiento:
Impermeabilización
Tipo Perímetro (ml) $/m2 $/ml
Convencional 24 60000 $ 1.440.000
Lanzado 22 120000 $ 2.640.000
Comparación de costos por metro lineal según el tipo de revestimiento, ahorros en costos y
porcentaje:
Costos unitarios por metro lineal de túnel
Convencional $6.768.000
Lanzado $5.115.000
Ahorro $ 1.653.000
24%
Realizando un análisis de los costos unitarios, con valores reales de un túnel en Colombia.
Se encontraron ahorros de un 24%, teniendo en cuenta solo las reducciones en costo en la
excavación y fabricación del revestimiento en concreto convencional comparado con el
122
concreto lanzado reforzado con fibras. Finalmente, se logran ahorros en todo el proceso de
obra civil del túnel de un 6%.
Analizando los ahorros totales sobre el proyecto en la obra civil se tienen en cuenta los
siguientes valores:
Costos total obra civil por metro lineal de túnel
Convencional $ 28.600.000
Lanzado $ 26.947.000
Ahorro $ 1.653.000
6%
Se tienen ahorros de hasta un 6% en toda la obra civil de un túnel, teniendo en cuenta que
nuestro túnel tipo de 1000 m tendría un valor de $ 28.600.000.000 y los ahorros serian de
$1.653.000.000
6.2 PLAZOS
Siguiendo el mismo esquema del túnel tipo de 1000 m, se tiene que:
El avance en concreto convencional es de 6 metros por día
El avance en concreto lanzado es de 20 metros por día
Según estos datos, podemos calcular los ahorros en la construcción del revestimiento y la
construcción de todo el túnel.
Plazos de ejecución del revestimiento
Tipo Longitud (m) Avance (días/m) Tiempo total (días)
Convencional 1000 6 166,6666667
Lanzado 1000 20 50
Ahorro 117
30%
123
Comparación de plazos por tipo de revestimiento según longitud y avance:
Plazos de ejecución de la obra civil
Tipo Longitud (m) Avance (días/m) Tiempo total (días)
Convencional 1000 6 660
Lanzado 1000 20 576
Ahorro 84
13%
El ejercicio anterior se realizó con datos reales de proyectos en Colombia, demostrando una
vez más las ventajas técnicas y económicas del uso del concreto lanzado como
revestimiento definitivo.
Se logran ahorros de un 30% en la construcción del revestimiento y de un 13% en
todo el proyecto, argumentos de gran valor a la hora de seleccionar el tipo de revestimiento
y tecnología a implementar.
124
7. CONCLUSIONES
En Colombia hay en construcción y se construirán en los próximos años muchos
túneles, para lo cual es necesario implementar nuevas tecnologías y modelos de
diseño que permiten mayor eficiencia, seguridad, menores costos y plazos.
El revestimiento de túneles viales en concreto lanzado generará cambios
importantes en el ámbito Colombiano. Esta tecnología permite la construcción de
más y mejores proyectos con una reducción importante tanto en costos como en
plazos.
Un análisis de las experiencias de túneles viales muestra que pueden lograrse
revestimientos con espesores de entre 5 y 15 cm en concreto lanzado con fibras,
frente a más de los 30 cm que exige el concreto convencional como requerimiento
técnico. Esto se refleja en menor cantidad de concreto, menor volumen de material
de excavación, menos tiempos de construcción del revestimiento y mayores
eficiencias de los equipos.
El uso de fibras en el concreto lanzado y convencional tiene más ventajas técnicas
y económicas para el primero. En el caso del concreto lanzado la distribución
homogénea de las fibras, el sistema de mezcla húmeda y proyección permite una
mejora en la calidad y durabilidad del revestimiento en comparación con el concreto
convencional.
La resistencia se ve afectada por el sistema constructivo. Los valores de absorción
de energía, resistencia flexural y módulo de elasticidad aumentan notoriamente al
usar la compactación mecánica que brinda el concreto lanzado en comparación con
la misma mezcla de concreto convencional con la misma proporción de aditivos y
fibra sintética.
En los resultados experimentales, se observó que el uso de aditivos en conjunto con
fibras sintéticas presentó aumentos de hasta un 21% en la resistencia del concreto
lanzado, lo que se traduce en una reducción del espesor del revestimiento.
Según los datos experimentales y a la revisión bibliográfica, a medida que se
incrementa la cantidad de fibra en el concreto lanzado, aumenta la capacidad de
absorber energía y la máxima carga admisible. Como en el concreto convencional
que pasó de 584 y 619 Jolues con 5 y 6 kg/m3 a 801 y 892 Jolues respectivamente.
Sin embargo, existen límites para cada tipo de fibra que dependen de la sugerencia
técnica del fabricante.
125
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ANEXOS
FICHAS TÉCNICAS
FOTOGRAFIAS