shotcrete parte i

7/21/2019 Shotcrete Parte I

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SHOTCRETE EN MINERIA


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INTRODUCCIN

Definicin

Historia

Shotcrete como elemento de soporte

Materias primas para el shotcrete

Mtodos de shotcrete


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Intro du ccin - Definicin

Shotcrete es un concreto

proyectado, es unsistema especial decolocacin

Diferencias:

tiene rebote

la compactacin esinmediata

la adherencia a la superficiees mayor

relaciones a/c bajas (< 0.45)

requiere mayorescantidades de cemento


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Shotcrete:

De acuerdo al ACI es definido como: Mortero o concretoaplicado neumticamente, proyectado a alta velocidad-.

Concreto lanzado:De acuerdo a la Federacin Europea de Productores yAplicadores de productos especiales para estructuras (EFNARC),es una mezcla de cemento, agregados y agua proyectadosneumticamente desde una boquilla dentro de una masa

uniforme de concreto. Concreto lanzado normalmente incorporaaditivos y puede tambin incluir fibras (metlicas o sintticas) ouna combinacin de estos.



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El costo final tambin es un parmetro que debera serconsiderado , esto no viene siendo enfocado correctamente en laminera. La clave de los costos son:

Los costos de los materiales (fcil de calcular)

Los costos logsticosLos costos de capital en equipos y operacin

Los costos en la labor (incluye el transporte hasta el sitio)

Aplicacin eficiente (nunca considerada, especialmente el

rebote)La influencia en el ciclo de minado (costos relativos)

Intro du ccin- Definicin


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Concreto lanzado o shotcrete es aplicado

en dos diferentes procesos (mtodos),definidos como va seca y hmeda (se vermas adelante)

Va hmeda, es una tcnica que contienecemento, agregados, agua y son dosificadosy mezclados en plantas ( mezcladoras) yllevados a travs de una lnea de bombeodesde el mezclador hasta la boquilla, dondese mezcla con el aditivo acelerante, que es

impulsado neumticamente hacia lasuperficie en un flujo continuo. La mezclanormalmente incorpora aditivos y tambinpuede incluir otras adiciones como fibras,micro slice u otros.

Va seca, es una tcnica que contienecemento, agregados, mezclados

manualmente, en mezcladoras. Impulsadospor aire desde la boquilla del equipo a travsde una manguera desde la tasa del equipolanzador hasta la boquilla, all se une con eladitivo acelerante y es impulsadaneumticamente hacia la superficie. Lamezcla tambin puede incorporar aditivos,fibras u otros.


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1907Dr. Carl E. Akeley

1911Cement Gun

1918Propagacin portoda Europa

Intro du ccin - Historia


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1930 surge eltrmino shotcrete

1935 pruebas deshotcrete a la

flexin



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1945 va hmeda,despus de lasegunda guerramundial

1954 Definicin oficial porel Instituto Americano delConcreto (A.C.I.)



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1957, desarrollo de los equipos por rotor Meyco y Aliva. Estosdesarrollos es probablemente el resultado del uso de shotcrete enAustria en un tunel carretero en los aos 50.

Alrededor de 1965, Se usa shotcrete en Boliden Mine en Suecia, en vaseca

1968, Primera aplicacin minera de shotcrete como elemento de soporte

en Hecla Mining Company en USA1975, los noruegos los primeros en conocer los beneficios de lamicrosilice

1977, los noruegos introducen las fibras de acero por primera vez comoreemplado de las mallas

1994, MBT introduce los acelerantes libres de alcalis1999, Meyco empieza a construir un robot con operacin a controlremoto

Introduccin-Historia


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Int rodu ccin-Shotcrete como elemento de sop orte

Shotcrete en minera es muyefectivo para el soporte de roca.

Para que el shotcrete sea eficientey productivo como soporte sedeben considerar todos losaspectos que lo involucra.Frecuentemente en la minera seusan tcnicas mal empleadas oinapropiados sistemas de soporte,debido en muchos casos al

desconocimiento, conveniencia ola resistencia al cambio.

Se muestra la performance quedebera cumplir un concretolanzado a los 28 das despus decolocado.

ParametroRango a los

28 das

Resistencia a lacompresin (Mpa) 30 a 80

Resistencia a la

flexion (Mpa)

3 a 8

Adherencia(Mpa) 0.5 a 1.5


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Shotcrete en minera es tpicamente usado para:

Soporte temporal

Soporte permanente

Para proteger rampar o accesos principales

Reforzamiento de pilares o su reemplazo

Paredes para soporte de backfill

Soporte en piques

Soporte en general


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APLICACIONES


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Shotcrete es un soporte pasivo (por definicin) pero el hecho queeste adherido a la roca y tenga una resistencia a la prueba pull-outcontrasta con el sistema pasivo por excelencia (pernos y malla).

En las tpicas aplicaciones minera el shotcrete se coloca unos 5 a 10

cm, el shocrete no puede considerarse como un soporte de arco, sinembargo ofrece un buen soporte principalmente porque:

Cubre las fisuras, fallas

Reduce el intemperismo

Ofrece confinamiento a la superficie de la roca

Un pobre diseo o una mala aplicacin puede ser peligroso ycostoso!, la principal razn por shotcrete pobre es la ignorancia!


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Un shotcrete pobre puede resultar de:

Un mal diseo de mezcla

Inadecuado servicios

Ineficiente control de calidad

Falsa economa

Lugar, equipo, materiales, personas inadecuados (principalmentetemas logisticos)


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Materias pr imas para el sh otcr ete

Gradacion

Petrografia

Forma

Humedad

Agregados

Tipo

Composicion

Finura

Cantidad

Cemento

Contenido deMinerales

pH

Agua

Micro Silica

Puzolanas

Flyash

Fibras

Adiciones

Plastificantes

Estabilizadores

Agentes de Bombeo

Curador

Integral

Aditivos

Tipo

Cantidad

Contenido Alcali

Lugar de Adicion

Acelerantes

Diseno Concreto Lanzado


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Agregados


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AGREGADOS - GRANULOMETRA

0

20

40

60

80

100

0 0.25 1 4 16

ISO Tamano (mm)

Porcenta

jequepasa

(%e

npeso)


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La curva de gradacin debe estar comprendida en el rea especificada (ACI 506-EFNARC)

Mucho agregado grueso puede provocar segregacin, mala lubricacin y baja trabajabilidad (Setraduce tambin en incremento del rebote)

En el caso de hormign con fibras el material fino es importante para la bombeabilidad y lacompactacin

El material fino que pasa el tamiz 0.125 mm debe estar mnimo entre 4-5% y mximo entre 8-12%

0

20

40

60

80

100

0 0.25 1 4 16

ISO Tamano (mm)

Porcentajequepasa

(%e

npeso)

AGREGADOS


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AGREGADOS

Cuanto menor sea el porcentaje de agregado de tamao grande:

Menor el reboteMayor la relacin a/cMenor la compactacinMayor el costo


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Particle Size (mm)

0

5

10

15

20

25

30

0 to 0.125 0.125 to 0.25 0.25 to 0.5 0.5 to 1 1 to 2 2 to 4 4 to 8 8 to 16

P

ercentage

distributio

n

foreach

particlesize

Austrian Grading

Norwegian Grading

S A N DFine Medium Coarse Fine Medium

G R A V E L

60% Gravel, 40% Sand

30% Gravel, 70% Sand

Curva granulomtrica - distribucin de partculas


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Banda g. - va seca v/s hmeda

3

8

12

21

35

60

100

18

34

49

62

73

100

11

22

37

55

73

100

26

50

72

90

100 100 1000.

125

0.

25

0.

5

1 2 4 8 16

0.

075

0.

15

0.

3

0.

6

1.

18

2.

36 5

6.

310

14

1

8

88

90

4

12

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10 100Particle size (mm)

Percentage

passing

Dry-mix process gradingenvelope

Wet-mix process gradingenvelope

A d


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Agregados

A considerar:

forma y tamao de grano

distribucin y composicin de los tamaos de granos

absorcin

tratamiento o no de lavado del material

contenido de materia orgnica

El uso de material triturado en lugar de arena natural frecuentemente resulta enaumentos de la demanda de agua y en una pobre compactacin ybombeabilidad


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Cemento

Gradacion

Petrografia

Forma

Humedad

Agregados

Tipo

Composicion

Finura

Cantidad

Cemento

Contenido de

Minerales

pH

Agua

Micro Silica

Puzolanas

Flyash

Fibras

Adiciones

Plastificantes

Estabilizadores

Agentes de Bombeo

Curador

Integral

Aditivos

Tipo

Cantidad

Contenido Alcali

Lugar de Adicion

Acelerantes


TIPOS DE CEMENTO


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TIPOS DE CEMENTO

El tipo de cemento afecta la velocidad de hidratacin, y con ello la obtencin

de la resistencia, especialmente tiene influencia significativa en laresistencia a edades tempranas.

Se recomienda usar cemento tipo I

Cuando se usen cementos sulfo-resistentes, se deben esperar fraguados yendurecimientos mas lentos.

Contenido de Cemento


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Contenido de Cemento

via seca 320 - 400 kg/m3

via hmeda 350 - 500 kg/m3


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Rebote,...= f (contenido cemento)

Diseo de mezcla tipo

Cemento Tipo 1 375-450 kg

a/c 0.43-0.48

Agregados + 1750 kg Plastificante 1.5% Rheobuild 1000

DELVO 0.4 - 1.0%

Acelerante : 6-8% ; Meyco 160 / Meyco SA430


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Rebote,...= f (contenido cemento)

29

1915

16

9 7

0

10

20

30

375 410 450

contenido de cemento (kg/m3)

pared sobre-cabeza


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Agua

Gradacion

Petrografia

Forma

Humedad

Agregados

Tipo

Composicion

Finura

Cantidad

Cemento

Contenido de

Minerales

pH

Agua

Micro Silica

Puzolanas

Flyash

Fibras

Adiciones

Plastificantes

Estabilizadores

Agentes de Bombeo

Curador

Integral

Aditivos

Tipo

Cantidad

Contenido Alcali

Lugar de Adicion

Acelerantes



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Cantidad de Agua

180 lts a 240 lts (normalmente)

Muy al ta f lu idez puede ocasionar:

segregacin que bloquea la bomba

fraguado lento despus del lanzado

Horm ign co n mnim a adicin d e agu a:

reduccin en la relacin a / c

mejores resistencia finales y otras propiedades del hormign(porosidad, impermeabilidad)


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Adiciones

Gradacion

Petrografia

Forma

Humedad

Agregados

Tipo

Composicion

Finura

Cantidad

Cemento

Contenido de

Minerales

pH

Agua

Micro Silica

Puzolanas

Flyash

Fibras

Adiciones

Plastificantes

Estabilizadores

Agentes de Bombeo

Curador

Integral

Aditivos

Tipo

Cantidad

Contenido Alcali

Lugar de Adicion

Acelerantes



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Adiciones

Adiciones mas comunes usadas en hormign proyectado son:

puzolanas

ceniza volante (Fly ash)

escoria granular de alto horno (GGBS)

microslica

fibras


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Fly ash

material puzolanico inorgnico, el cual provee trabajabilidad ybombeabilidad en estado plstico del hormign y afecta la resistenciafinal, la permeabilidad y la resistencia a la accin del congelamiento.

Microsilica

material puzzolonico inorgnico - activo

puede adicionarse al hormign para mejorar trabajabilidad, bombeabilidad,resistencias, durabilidad etc.


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Beneficios de Silica Fume en Shotcrete

Reduccion de rechazo > 50%

se consiguen capas de hasta 30 cm de una sola pasada (en paredes)mayor resistencia a adherencia

mejor cohesion


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Silica-fume shotcrete


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Adiciones

Adiciones al cemento pueden tambin ser especificadas comoreemplazo de cemento, pero no deben exceder los siguientes limites:

Mxim o niv el de ad icio nes (po r peso):

cemento portland: Slica fume 15%

Fly ash 30%

cemento puzolanico Fly ash 15%

Fibras


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Fibras

Fibras


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Fibras

Dosis normal Fibras metlicas: 35 - 45 kgFibras Plsticas : 3 a 6 kg

Aporte: ductilidad, resistencia a ladeformacin, absorcin de energa,resistencia al fisuramiento.

Atencin: Rebote de las fibras en la mayora de los casos es alto.Problemas con bombeabilidad

Oportunidad: reemplazan la malla electro soldada.

longitud de fibras


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longitud de fibras

LENGTH OF STEEL FIBRE = 0.5 x INTERNAL

DIAMETER OF PUMPING HOSES

MAXIMUM SIZE OF

AGGREGATE = 1/3 x LENGTH

OF STEEL FIBRE


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Ejemplos de fibras


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Ejemplos de fibras


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Aditivos

Gradacion

Petrografia

Forma

Humedad

Agregados

Tipo

Composicion

Finura

Cantidad

Cemento

Contenido de

Minerales

pH

Agua

Micro Silica

Puzolanas

Flyash

Fibras

Adiciones

Plastificantes

Estabilizadores

Agentes de Bombeo

Curador

Integral

Aditivos

Tipo

Cantidad

Contenido Alcali

Lugar de Adicion

Acelerantes


Aditivos


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Aditivos

Plastificantes / Superplastificantes

mejoran la trabajabilidad y la cohesin en estado plstico

Permiten bombeabilidad de mezcla

Plastificantes base lignosulfonatos

disminuyen la tensin superficial del agua pero tienen un efecto secundario de retardo

en el tiempo de fraguado a altas dosis, el cual debe tenerse muy en consideracin en

hormign proyectado.

Superplastificantes base naftalenos / melaminas

no tienen efecto retardarte ni efectos de inclusin excesiva de aire

melaminas forman una capa de lubricacin en la superficie de las partculas,

naftalenos cambian elctricamente las partculas de cemento, as se repelen una entreotras.


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Acelerantes

Gradacion

Petrografia

Forma

Humedad

Agregados

Tipo

Composicion

Finura

Cantidad

Cemento

Contenido de

Minerales

pH

Agua

Micro Silica

Puzolanas

Flyash

Fibras

Adiciones

Plastificantes

Estabilizadores

Agentes de Bombeo

Curador

Integral

Aditivos

Tipo

Cantidad

Contenido Alcali

Lugar de Adicion

Acelerantes


Acelerantes


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Acelerantes

Acelerantes, aqu especialmente acelerantes de fraguado, usados para lanzar ensuperficies verticales y sobre cabeza para poder hacer posibles estos.

Propiedades requeridas:

Tiempos de fraguado, espesores posibles, ...

0,3 MPa despus de 6 minutos

Adicin simple e incorporacin en el hormign

Tipos de acelerantes


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Tipos de acelerantes

silicatos

aluminatos

alkali free

dosis v/s if-ff


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dosis v/s if ff


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resistencias tempranas, MPa

0,1

1

10

100

0' 5' 15' 30' 1h 2h 4h 6h 12h 24h

SA120, 4%

SA100, 4%

SA430, 6%

SA160, 8%


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resistencias a compresin, MPa

0

10

20

30

40

50

0 1 3 7 28 56 90

Patron

SA100, 4%

SA430, 6%

SA160, 8%

adherencia


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fraguado

desarrollo de resistencias iniciales(norma austriaca )


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(norma austriaca )

0.1

1.0

10.0

100.0

6mins

15mins

30mins

1hr

2hrs

4hrs

8hrs

12hrs

1day

3days

7days

14days

28days

56days

90days

120days

180days

Age of Sprayed Concrete

MeanC

ompressiveStre

ngth(N/mm2)

JLE C102 Permanent

JLE C104 Permanent

HEX Permanent

Waterloo Bridge Strengthening

MBT SA-160

JLE C102 TemporaryJ1

J2

J3

Alkali free


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mejor seguridad laboralimpacto ambiental reducido

menores bajas de resistencia c/r patrn


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Mtodos de Concreto Lanzado

Va SecaVa Hmeda


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Concreto lanzado va seca


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Concreto lanzado va seca

a)Preparacin de la mezcla

b)Alimentacin de la mquina lanzadora

c)El equipo introduce el material a la manguera

d) Se transporta el material a la boquilla mediante airecomprimido

e)Se adiciona agua en la boquilla

f)Se lanza a gran velocidad contra la superficie


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Aire+Agregados+Cemento

Agua+acelerante

E i


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Equipo


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Ventajas y desventajas de la va seca

VENTAJASEquipo ms econmicoDistancias ms largas

de transportePeso bajo de la lneaLimpieza fcilConveniente paraaplicaciones de pocovolmen

DESVENTAJASRebote altoMayor generacin de polvoRelacin a/c variableMayor desgaste del equipoBajo rendimiento deproduccinRequiere mayor consumo deaireMenos adecuado en laaplicacin de fibras


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Concreto lanzado Va hmeda


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a)Preparacin de la mezcla

b)Alimentacin de la mquina

c)El equipo introduce el material a la manguera

d) Se transporta el material por flujo denso o diludo

e) Se le adiciona en la boquilla aire a presin y aditivoacelerante

f) Se lanza a gran velocidad


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Concreto fresco

Aire+acelerante


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Boquilla Va hmeda


66/97

Equipo


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Equipo


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Ventajas y desventajas de la va Hmeda

VENTAJAS

Relacin a/c controlada

Menor rebote

Menor polvo

Mayor rendimiento

Utiliza una nueva tecnologade aditivos

Ideal para la aplicacin confibras

DESVENTAJAS

Equipo caro

Distancias ms cortasde transporte

Limpieza de bombas y

lneas

Lnea ms pesada


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Control de agua, consistencia y dosaje constantes

Relacin A/C constante fc estable < Dispersin

Economa de cemento por poca dispersin

Bajo rebote 2% a 10%

Alta produccin 10m3/hora a 20m3/horaBaja contaminacin en zona de lanzado

Acelerantes no alcalinos No agresivos a la piel

Precauciones de seguridad normales con el personal por labaja contaminacin y acelerantes ecolgicos

Equipos de diversos tamaos en funcin de la necesidad

Permanencia extendida del personal

Caractersticas del Shotcrete via hmedamoderno


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DosificacinEs procesode pesar omedirvolumtrica

mente losmateriales

Es el proceso de incorporar los materiales entre si hasta lograruna mezcla homognea

Mezclado


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Preparacin antes del lanzado


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Condiciones climticas

Clima fro

No aplicar concreto si la temperatura del aire es 5 C y

disminuyendo

No aplicar concreto lanzado sobre superficies congeladas

Mantener la temperatura de la mezcla 10 C

Proteger al concreto contra congelamiento hasta que tenga una

temperatura mnima de 4 Mpa

Usar agua caliente en la mezcla


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Clima Clido

Mantenga la temperatura del concreto lo ms bajo posible

Use agua fra en la mezcla

Emplee humectantes para enfriar el ambiente y controlar laevaporacin



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Viento

No aplique el concreto lanzado durante vientos fuertes

Ponga barreras protectoras

Causa prdida de finos

Causa gran evaporacin

Puede ocasionar agritamiento por contraccin plstica



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Lluvia

No aplicar concreto lanzado bajo lluvias fuertes

No aplicar concreto lanzado sobre superficies mojadas o con agua

corriendo

Proteja al concreto lanzado de la lluvia



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Preparacin de la superficie

Superficies de tierra

Compactar y rellenar irregularidades

Dar nivel y pendiente

Humedecer las superficies antes del lanzado

No aplicar concreto lanzado sobre materiales congelados


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Superficies Rocosas

Remueva partculas inestables, sueltas, polvo y lodo

Lavar la superficie, excepto rocas arcillosas

Preparacin de la superficie


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COLOCACION


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General

Una buena colocacin requiere:

Buena compactacin

Buen recubrimiento del acero ( si est presente)

Superficie limpia y slida


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Colocacin Vertical


81/97

Colocacin sobre cabeza


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Colocacin inferior


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La perpendicularidad se aplica tambien a robots


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Movimiento Circular


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Velocidad

Adherencia

Densidad

Resistencia

DurabilidadPermeabilidad


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Velocidad

Va Seca 90 a 120 m/s (300 a 400 fps)

Va hmeda +/- 45 m/s (+/- 150 fps)

Velocidad = Compactacin


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Baja Velocidad


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Baja Velocidad


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Velocidad

Se incrementa la velocidad de impacto mediante:

Incrementando el volumen de aire

Reduciendo la distancia de la boquilla a la superficie

Incrementando el flujo de material en el concreto lanzado va

hmeda


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REBOTE


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Rebote

Material del concreto lanzado que es rechazado de la superficiereceptora

Partculas parcialmente cubiertas con cemento

Mayor rebote en la va seca


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Rebote

Depende de:

Tipo y composicin de agregados

Superficie de aplicacin

Velocidad de proyeccin

Habilidad del lanzador

Espesor de capa


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Rebote


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Rebote

90 % rebote ocurre durante el 10% de la aplicacin

Velocidad - adherencia - rebote

Velocidad - distancia - rebote


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shotcrete parte i

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