TECNOLOGIA Y CONTROL DE CALIDAD DE SHOTCRETE

Jim Phillips Elasto Plastic Concrete ExpoMin 2010

Introducción • • • • • •

Equipos Control de Espesor Ensayos de absorción de energía Refuerzo Capacitación Futuro

¿Qué es innovación?

EQUIPOS

Revestimiento Remoto de Piques • Por vía seca • Operador en superficie • Calibración con espesor conocido • 3 cameras infra roja

Revestimiento por CPC • Concreto aplicado centrifugalmente) • Mezcla húmeda • Aire comprimido para girar boquilla • 4000 – 5000 rpm • Con fibra sintética • Hor. – Diámetro 0,4 a 2,4 m

Revestimiento por CPC

• Piques – Diámetro 2,5 a 3,5 m – 35 a 40 m3 / turno

CONTROL DE ESPESOR

Alternativas • Durante aplicación – Clavos – “Dedo” en boquilla – Laser (Meyco Logica) – Medidores de espesor

• Pos-aplicación – Topografía – Taladro Hilti – Fotogrametría

Fotogrametría • Sobrepone imagenes en una malla de triangulación • Se pueden girar y magnificar las imagenes • Ing. geotecnicos

Analisis de Espesor

Imagen de Espesor

Fresh FRS 65mm thickness Sin cambio

ENSAYOS

Ensayos • Antes de la puesta en marcha • Control de calidad rutinaria

• Resistencia a la compresión – Cilindros – Testigos • Absorción de Energía

Ensayos • Vigas (ASTM C-1018, 1399, 1609) – Fisuras muy cortas – Forma de falla no consistente • Efnarc – Fisuras largas – Forma de falla no consistente – Requiere cortar – Caro, lento, pre-proyecto – CV 9 – 10% • Panel Circular (ASTM C-1550) – Fisuras largas – 3 fisuras radiales en forma consistente – Listo sin cortar – Rutinario, lab. subterránea – CV 6 – 7%

PANEL DETERMINADO RODONDO

75x800 mm diameter round panel

100 mm diameter hemispherical load point

Pivoted support

Support points

points with steel

on 750 mm

bearing plates • ASTM C-1550 • RDP = EFNARC / 2.5

diameter

Round Determinate Panel Test

.

¿Para cuándo? Absorción de Energía vs Tiempo

Energía (Joules)

700 650 600 550 500 450 400 0

20

40

60

80

Tiempo (Días) Barchip M HT 48mm 9kg

Dramix RC65/35 35mm 50kg

100

REFUERZO

Evolución de Refuerzo Estructural

• Malla • Fibras metálicas (1980) • Fibras sintéticas (1997)

Mejoras Continuas •

2001 9,1 kg/m3 900 J

•

2010 4,5 kg/m3 900 J

¿Cómo se hace? • • • • •

Dimensiones geométricas Resistencia a la tracción (proceso de fabricación y resina) Peso unitario Tratamiento del superficie Relieve optimizado

Preguntas para Proveedores de Fibra •

¿Para qué resistencia a la compresión está optimizada la fibra?

•

¿Si el shotcrete tiene una resistencia distinta, tiene otra fibra más apropriada?

Sistema-Q Modificado Grimstad et al 2002

Tabla del Sistema-Q De Q-chart, Grimstad et al, 2002 Categoría

Clase de Energía

Equivalente

Espesor

Dosis

de Reforzamiento

(Efnarc)

(RDP)

del Shotcrete

Fibra

(J)

(J)

(mm)

(kg/m3)

4

-

-

40

5

n/a

n/a

50

3

5

n/a

n/a

90

3

6

700

280

90

4

6

700

280

120

4

7

700

280

120

4

7

700

280

150

4

8

1000

400

150

6

8

1000

400

200

6

9

1000

400

250

6

Energía vs Espesor De Bernard, 2001.

Absorción de Energía

2000 1600 1200 800 400 0 50

100 Espesor Large Deflection (Mining)

150 Small Deflection (Civil)

Optimización Dosis - Espesor De Sistem-Q, Grimstad et al, 2002

Espesor y Dosis Alternativos

Categ.

Clase

Equiv

Espesor

Dosis

Energía

Factor

Ref.

Energ.

RDP

Shotcrete

Fibra

Capa

Perdida

(J)

(J)

(mm)

(kg/m3)

(J)

4

-

-

40

5

n/a

n/a

50

5

n/a

n/a

6

700

6

Costo

Espesor

Dosis

Energía

Energía

Costo

Alt.

Alt.

Panel

Capa

($A/m2)

(mm)

(kg/m3)

(J)

(J)

($A/m2)

0

1.8

$ 43.20

30

5

338

85

$ 34.97

3

110

1.7

$ 53.42

35

5

338

108

$ 38.53

90

3

266

1.6

$ 90.50

65

5

338

272

$ 67.34

280

90

4

368

1.6

$ 91.87

65

7

473

381

$ 69.32

700

280

120

4

567

1.5

$ 114.84

85

7

473

570

$ 84.98

7

700

280

120

4

567

1.5

$ 114.84

65

10

675

545

$ 67.76

7

700

280

150

4

792

1.5

$ 143.55

85

10

675

814

$ 88.61

8

1000

400

150

6

1131

1.5

$ 147.83

105

10

675

1118

$ 109.46

8

1000

400

200

6

1742

1.4

$ 183.96

140

10

675

1721

$ 136.22

9

1000

400

250

6

2434

1.4

$ 229.95

175

10

675

2406

$ 170.28

CAPACITACIÓN

• Calidad de shotcrete depende de: – Mezcla, materiales, equipos y operador

• Capacitación del operador – Control del equipo – Conocimiento de shotcrete

• Hecho por cada contratista • Certificación nacional y independiente?

Resistencia a la Compresión SPRAYED

NO OF EVENTS

25 20 15 10 5 0 30

35

40

45

50

55

60

UCS(MPa) Before training

30

After training

65

70

75

Cilindros vs Testigos BATCH-SPRAYED UCS 100% 90% 80% 70%

%

60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

90+

UCS-MPa sprayed (BT)

batched (BT)

31

sprayed(AT)

batched(AT)

Programas de Certification

• • • • • • • • •

Mezcla Aplicación Seca Húmeda Manual Robótico ACI    ASQUAPRO     Noruega     Alemania    Suecia     EFNARC   IBRACON   ICH / Duoc

FUTURO

Futuro • Existe mucho por hacer – Equipos automatizados – Control de calidad – Diseño de shotcrete

• Hay que innovar, no imitar

• ¿Siguiente paso? • Formar la Asociación Chilena de Shotcrete – – – – –

ICH Mineras Contratistas Proveedores Duoc, Idiem, DictUC

Agradecimientos • Jetcrete – www.jetcrete.com.au

• Stratacrete – www.stratacrete.com.au

• Shotcrete Technologies – www.shotcretetechnologies.com

• TSE – www.tse.net.au

• K&H Construction Services • Barchip / EPC Chile – www.barchip.com

Gracias

Ejemplos de Túneles Chilenos Metro Santiago – Extensión Linea 5 Reemplaza de doble malla con 7 kg/m3 Reemplaza de 40 kg/m3 fibra metálica con 5 kg/m3 Mauro – túnel evacuador, Los Pelambres 6 kg/m3 Los Bronces – Túnel de transporte 6 kg/m3 La Higuera – Túnel hidroeléctrico 3 kg/m3

Mina El Toqui 5 kg/m3 Mina Atacama Kozan 5 kg/m3

Resistencia a la flexión • Inicio de la primera fisura fu = Pu * L bh² fu = 0,4 * Rc28(2/3) • Resistencia equivalente hasta 3 mm (1/150 del puente) fe = Tb * L δtb bh² • Relación vinculado al refuerzo Re3 = fe * 100 fu

Medidores de Espesor