UNIDAD 3 TEMA 4 - SHOTCRETE.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN
CURSO: DISEÑO Y SOSTENMIENTO DE LABORES
SUBTERRANEAS
UNIDAD 3 TEMA 4- SHOTCRETE
MCs Rene G. Soncco Castro
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1.- EL DENOMINADO VIA SECA, en que los agregados el
cemento y el aditivo cuando es en polvo se lanzan mezclados y
en la salida de la manguera de descarga que tiene una válvula
con agujeros concéntricos, se suministra el agua para producir la
hidratación. Cuando el acelerante es líquido, se suministra diluido
en el agua.
La compactación por impacto mencionada, produce que se
obtengan densidades ligeramente superiores a las de las
mezclas normales, sin embargo con una gran dispersión en el
caso de la vía seca.
TIPOS DE SHOTCRETE O CONCRETO LANZADO
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Existen dos sistemas de aplicación:
1. VIA SECA.
2. VIA HUMEDA

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La tecnología de este tipo de concreto ha tenido un desarrollo lento a
nivel mundial en comparación con otros avances en los concretos
convencionales, principalmente por tener connotaciones difíciles de
superar, ya que el diseño de las mezclas por vía seca es
eminentemente artesanal y su calidad es muy variable al depender de
la voluntad del operador la aplicación del agua y en consecuencia no
mantenerse constante la relación Agua/Cemento, el rebote irregular
ocasiona una estructura de mezcla de gradación
discontinua y finalmente la compatibilidad entre los diversos tipos y
marcas de cementos y los acelerantes ultrarrápidos ha sido un
problema de difícil solución.

2.- VIA HUMEDA, donde se lanza la mezcla con todos los
materiales incorporados,añadiéndose el aditivo acelerante
líquido mediante una válvula en el extremo de la manguera de
descarga.
En el primer sistema, el agua la aplica el lanzador u operador
a voluntad en función de como se va adhiriendo la mezcla, por
lo que no se puede hablar de una relación Agua/Cemento
definida ya que es bastante dispersa.
En el segundo sistema la mezcla ya sale dosificada y el
operador no tiene injerencia en la cantidad de agua..
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SHOTCRETE O CONCRETO LANZADO VIA HUMEDA

Una alternativa viable desde hace dos décadas ha sido el sistema de shotcrete vía
húmeda, cuya concepción es muy parecida a la del concreto bombeado
convencional, con mayores presiones de operación y empleando acelerante
ultrarrápido en la fase final, pero con las ventajas y beneficios de una mezcla
standard. La mayor traba a su uso generalizado fue que los equipos eran muy
grandes y costosos, y se dependía del tiempo de vida útil de la mezcla fresca
(normalmente 90 minutos) como límite de empleo práctico. Esto ocasionó que su
empleo fuera desechado en obras civiles y actividades mineras pues las
usualmente secciones pequeñas y los tiempos que insumen las labores en los
túneles hacían preferir el método tradicional de la mezcla seca.
Desde hace una década el shotcrete vía húmeda ha tenido tres innovaciones
fundamentales que han dado un giro de 180 grados a los conceptos que
dificultaban su difusión :
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1) El diseño y desarrollo de equipos de aplicación cada vez más pequeños, eficientes e
incluso automatizados, que eliminan los reparos en cuanto a costo y tamaño, aportando
el elemento de seguridad para el operador (robot) y la posibilidad de incluir en las
mezclas microsílice y/o fibras de acero con sus bondades inherentes.
2) La aparición de los aditivos de inhibición de hidratación, que conjuntamente con los
superplastificantes de tercera generación permiten regular el fraguado inicial
extendiéndolo por la cantidad de horas que sean necesarias para completar todas las
operaciones manteniendo la mezcla fresca y con la trabajabilidad requerida para su fácil
aplicación por el equipo de lanzado en el momento que se desee.
3) El lanzamiento de los acelerantes ultrarrápidos no alcalinos para shotcrete vía
húmeda, que son amigables con el medio ambiente, no son agresivos para los operadores
y permiten reducir el rebote a niveles inferiores al 5% sin sacrificar resistencia final.

Sistema vía seca Sistema vía húmeda
Control de agua y consistencia variables a
criterio del operador
Control de agua, consistencia y dosaje
constantes y muy precisos.
Facilidad de transporte Facilidad de transporte
Gran dispersión en resistencias (No mas de 250
kg/cm2 en promedio, con Ds hasta de 50 kg/cm2)
Baja dispersión en resistencias (Hasta 500 kg/cm2 en
promedio, con Ds del orden de 20 kg/cm2)
Alto rebote y baja producción (Del orden de
25% a 40% de rebote, y de 2 m3/hora a 5
m3/hora como rendimiento en colocación)
Bajo rebote y alta producción (Del orden de 2%
a 10% de rebote, y de 10 m3/hora a 20 m3/hora
como rendimiento en colocación)
Alta contaminación en la zona de lanzado Baja contaminación en la zona de lanzado
Sobredosificación del cemento Cantidad de cemento necesaria
Aditivos alcalinos en base a aluminatos, con
resistencias finales bajas, agresivos para la piel.
Aditivos no alcalinos en base a silicatos, sin
afectar resistencias finales, inocuos para la piel.
Equipos pequeños operados manualmente Equipos pequeños operados a control remoto
Precauciones de seguridad extremas con el personal
por la contaminación, daños por el rebote del
agregado y efecto cáustico de los acelerantes.
Precauciones de seguridad normales con el
personal por la baja contaminación, rebote mínimo y
efecto neutro de los acelerantes.
Tiempo de permanencia limitado del personal
en el frente de lanzado por las dificultades
enunciadas.
Tiempo de permanencia extendido del personal
en el frente de lanzado por las facilidades
enunciadas.
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EQUIPO PARA INTERIOR MINA

o Aplicado sobre una superficie rocosa, el hormigón proyectado es obligado a introducirse en las
fisuras y vetas, impidiendo la filtración del agua.
o Se caracteriza por el alcance temprano de alta resistencia debido al alto grado de compactación
que recibe como consecuencia de las velocidades de impacto (70 a 100 m/seg).
o Se utiliza en construcción de túneles, revestimiento de labores mineras, estabilidad de taludes, en
complejos metalúrgicos, etc.
o Se puede decir que una roca de baja resistencia es transformada de esta manera en roca estable.
o El cuidado con el que el gunitador realiza el trabajo y el control de calidad de los componentes,
tiene una importancia primordial en esta actividad.

 El hormigón proyectado, aún cuando se aplique en forma de capa fina, cuenta con una
considerable capacidad para impedir desprendimiento de rocas.
 Los ángulos fraccionados en forma tetraédrica son desfavorables al requerir una mayor cantidad de
cota de cemento para englobarlos en la masa.
 Los residuos naturales, posiblemente redondeados son preferibles para reducir el peligro de
bloqueos en el interior del equipo y el desgaste de las máquinas.
 Los residuos finos de hasta 5 mm. no deben contener mas del 2 % de polvo fino de menos de 2
mm. Por tomar una capa de éstos, afectando de manera adversa el proceso de cementación.
 La utilización de residuos de más de 16 mm. no es recomendable ya que estos incrementan el
rebote.
 La mezcla debe ser utilizada tan pronto como sea posible, es decir no más de 2 horas después de
una preparación. De allí que se prefieren equipos que permitan realizar la mezcla in situ.

o Durante el fraguado y endurecimiento del hormigón proyectado los procesos químicos son los
mismos que para el hormigón tradicional. Si se cuenta con una humidificación apropiada, la
resistencia del hormigón proyectado es como sigue, de acuerdo a los ensayos en una obra:
o La propiedad más importante del hormigón proyectado es una adherencia a la superficie de
aplicación, a condición de que esta última sea sólida, se encuentre limpia y exenta de
sustancias que puedan comprometer su adherencia.
o Esta fijación se debe al modo de colocación en obra del hormigón proyectado. La mezcla,
además de las irregularidades, las fisuras y los poros, con la ayuda de sus partículas más finas,
forma sobre la superficie una capa muy delgada de pasta de cemento antes de que los granos
más gruesos puedan también adherirse.
o Es muy importante que la superficie de aplicación no presente salidas de agua bajo presión,
mientras el hormigón no haya fraguado y haya adquirido la resistencia suficiente.
28 Día Resistencia a la compresión de 41.3 N/mm2.
1 Año Resistencia a la compresión de 72.5 N/mm2.
4 Años Resistencia a la compresión de 74.7 N/mm2.

o La impermeabilización previa en estos casos consiste en la captación y desviación
del agua. Se realiza por medio de semi-tubos de material plástico flexible
(“canales de drenaje”) que se fijan a la superficie de aplicación con la ayuda de
mortero de fraguado rápido, de manera que forme un canal cerrado que parte del
punto de salida del agua.
o Otra modalidad es utilizando una pequeña máquina de proyectar mortero de alto
contenido de cemento con un acelerador de fraguado en forma de polvo.
o Existe el hormigón proyectado con fibras de acero o sintéticas de 0.4 mm de
diámetro y de 30 a más mm de longitud, cuyo contenido es de 5 %
aproximadamente del peso del cemento.

Componentes
o Áridos: arena 0 - 1 mm 23 %
1 – 3 mm 17 %
3 – 7 mm 25 %
o Agregados 7 – 25 mm 35 % (escorias, cenizas a fin de mejorar la capacidade de
retención de agua, reducir la presión de bombeo; durante la aplicación, para
complementar el equilíbrio de finos, mejorar las propiedades de durabilidad .
o Aglutinante cemento 450 kg por cada m3 de áridos
o Agua – cemento: 40 litros de agua por 100 kg de cemento.

o Aditivos o sustancias químicas líquidas o sólidas que se añaden al hormigón
proyectado para modificar ciertas propiedades del mismo: Aceleradores de fraguado
(lo que permite aplicar capas más espesas en un orden de sucesión más rápida),
Impermeabilizantes (para aumentar la impermeabilización, Anticongelantes,
Plastificantes (aumentan la fluidez de la mezcla sin pérdida de resistencia),
Estabilizante de mezcla (aumentan la cohesión interna de las partículas evitando su
segregación interna y asegurar la bombeabilidad de la mezcla) Pueden contener las
siguientes sales solubles como ingredientes activantes: carbonato de calcio,
aluminato de sodio, hidróxido de calcio, etc.
Los aditivos comerciales comunes son:
TRIKASOL TIKA (en polvo) y SIKA SIGUNIT (en polvo)
o Fibras de refuerzo Sintéticas o de acero para aumentar el refuerzo de la estructura.

PISO TECHO ESTRUCTURA
GEOLOGICAS Fracturada Poco fracturada y Dura a moderadamente
competente (Caliza dura y medianamente
negra foliada y fracturada.
estratificada).
COMPRESION 40-60 Mpa. (baja). >100 Mpa (media a 80-100 Mpa (media)
dura).
HIDROLOGICAS Húmeda Seca Seca a húmeda
CALIDAD DE
ROCA
Q 1.0-1.5 2.0-3.0 1.0-2.0
ESR 1,6 1,6 3,0
Abertura máxima 3.0 a 3.5 m. 4 a 5 m. 6 a 8 m.
sin sostenimiento Permanente Permanente Temporal de 1 dia como
(2 x ESR x Q 0.4
) máximo
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SOSTENIMIENTO POR TIPO DE ROCA EN SAN VICENTE
TIPO DE ROCA INDICE "Q" RMR SOSTENIMIENTO RECOMENDADO
1 Roca muy buena. >40 81-100 Ninguno.
2 Roca buena. 10 - 40 61-80 Pernos ocasionales.
3 Roca regular. 4 - 10 41-60 Pernos sistemáticos.
4 Pobre. 0.4 - 4 31-40 1ra. capa de concreto lanzado (e= 2")
con o sin fibra + pernos sistemáticos.
5 Muy pobre. 0.1 - 0.4 21-30 1ra. capa de concreto lanzado (e= 2")
con fibra + pernos sistemáticos.
6 Extremadamente pobre. 0.01 - 0.1 <20 1ra. capa de concreto lanzado (e= 2") +
pernos sistemáticos + 2da. capa de concreto
lanzado con fibra (e= 2").
7 Pesima. < 0.01 Revestimiento de concreto armado o cimbra
metálica con concreto lanzado preventivo
con fibra de 2" de espesor.
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CONCRETO LANZADO
Las principales características que indican al concreto lanzado
como un elemento efectivo de sostenimiento son:
➢ El concreto lanzado previene la caída de pequeños trozos de
roca de la periferia de la excavación, evitando el futuro deterioro
de la roca.
➢ Mantiene el entrabe de las posibles cuñas o bloques sellando las
discontinuidades o grietas producidas por la voladura.
➢ La acción conjunta del concreto lanzado y la roca produce una
fuerza tangencial en la interfase, que impide que la roca y el
concreto lanzado se deformen independientemente.
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TIPOS DE CONCRETO LANZADO
Concreto lanzado seco:
Se mezcla el cemento y agregados en seco y se añade agua en la
boquilla, a la salida de la mezcla.
Concreto lanzado húmedo:
El procedimiento de mezcla de los agregados, cemento y agua se
hacen conjuntamente y esta mezcla es vaciada directamente a la
máquina.
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Clasificación GSI Factores Tipo de sostenimento Observaciones
Labor Fecha Guardia
Hastial
izquierdo Techo
Hastial
derecho influyentes Hastial izquierdo Techo Hastial derecho
Área 5B
Tajeo 525 S 26/8/2005 A MF/R MF/R MF/P No se registran
(D) Shotcrete con
fibra 5cm
(D) Shotcrete
con fibra 5cm
(D) Shotcrete con fibra
5cm
Área 5B
Tajeo 525 N 26/8/2005 A MF/P MF/R MF/P No se registran
(D) Shotcrete con
fibra 5cm
(D) Shotcrete
con fibra 5cm
5cm
Área 13
Tajeo 590 N 26/8/2005 A MF/P MF/P MF/P
Empieza a
aparecer flujo de
agua
(D) Shotcrete con
fibra 5cm
(D) Shotcrete
con fibra 5cm
5cm
Área 13
Tajeo 590 S 26/8/2005 A MF/P MF/P MF/P No se registran
(D) Shotcrete con
fibra 5cm.
(D) Shotcrete
con fibra 5cm.
5cm.
Área 16, Gal
1330 N 26/8/2005 A LF/R LF/R LF/B No se registran (A) Perno 1.2x1.2m
(A) Perno
1.2x1.2m (A) Perno 1.2x1.2m
Área 16, Gal
1330 S 26/8/2005 A F/R F/R LF/R No se registran (B) Perno 1.2x1.2m
(B) Perno
1.2x1.2m (A) Perno 1.2x1.2m
Se empieza a
elevar la zona
Galería 1210 26/8/2005 A F/R F/R F/R No se registran (B) Perno 1.2x1.2m
(B) Perno
1.2x1.2m (B) Perno 1.2x1.2m
Rampa 940 26/8/2005 A LF/B LF/B LF/B No se registran (A) Perno 1.2x1.2m
(A) Perno
1.2x1.2m (A) Perno 1.2x1.2m
Tajeo755 26/8/2005 A LF/P LF/P LF/P
Intersección
multiple de
discontinuidades (B) Perno 1.2x1.2m
(B) Perno
1.2x1.2m y malla (B) Perno 1.2x1.2m
Gal 1070 26/8/2005 A LF/B LF/R LF/R Agua (B) Perno 1.2x1.2m
(B) Perno
1.2x1.2m y malla (B) Perno 1.2x1.2m
Tajeo 1105
N 26/8/2005 A MF/P MF/P MF/P Agua
(D) Shotcrete con
fibra 5cm.
(D) Shotcrete
con fibra 5cm.
5cm.
Tajeo 1055
N 25/8/2005 A MF/R MF/R MF/R No se registran (C) Perno 1.0x1.0m
(C) Perno
1.0x1.0m (C) Perno 1.0x1.0m
Tajeo 1055
S 26/8/2005 A MF/R MF/R MF/R Encampane
(D) Shotcrete con
fibra 5cm.
(D) Shotcrete
con fibra 5cm.
5cm.
Se empieza a
elevar la zona
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Correcto o incorrecto

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Correcto o incorrecto

FACTORES MEZCLA SECA MEZCLA HUMEDA
- Bajos costos de inversión - Mayor costo de inversión
- Mantenimiento simple y poco frecuente - Rinde mayor producción.
EQUIPO - Difícil de limpiar. - Más fácil de limpiar.
- Equipo compacto y adaptable en túneles - Consume 60% menos de aire comprimido
con espacios limitados
- Se hace frecuentemente en el sitio de - La dosificación de la mezcla es más precisa
trabajo o se lleva la mezcla seca dado que el agua forma parte de esta.
preparada.
MEZCLA - No hay buen control de la relación - Mejor control de la relación agua-cemento.
agua-cemento.
- La mezcla puede ser transportada - En largas distancias la mezcla puede fraguar.
grandes distancias.
RENDIMIENTO - En promedio 5m3/hora. - En promedio de 2 a 10 m3/hora, con
manipulador mecánico puede alcanzar
20 m3/hora.
- Puede ser entre 15-40% en paredes - Generalmente es 10% en promedio, o menos.
REBOTE verticales y entre 20-40% en la bóveda.
El rebote forma vacíos en los hastiales.
- Alta pérdida de agregados y cemento. - Poca pérdida de materiales.
COMPARACION ENTRE CONCRETO LANZADO SECO Y HUMEDO
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FACTORES MEZCLA SECA MEZCLA HUMEDA
- Alta resistencia debido al ratio bajo - Ratio agua-cemento, es alto.
entre agua-cemento.
CALIDAD - La mezcla depende de la adición del - Mezcla homogènea.
agua que es regulada por el operador
manualmente.
VELOCIDAD - Alta, buena adhesión y fácil de aplicar - Adecuado para el trabajo en minería.
DE IMPACTO en bóvedas.
ADITIVOS - En polvo para agregar a la mezcla seca. - Generalmente líquido, se mezcla con el agua.
- Alta producción de polvo, puede ser - Muy poco polvo y mejor visibilidad.
reducida teniendo el agregado con una
POLVO humedad promedio de 5 a 6%.
- Da buenos resultados en zonas con - En zonas con agua no pega la mezcla.
poca agua.
COMPARACION ENTRE CONCRETO LANZADO SECO Y HUMEDO
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DISEÑO DE MEZCLA
DISEÑO DE MEZCLA
La mezcla de concreto debe contener los siguientes porcentajes de
componentes secos:
➢ Cemento : 15 - 20% en peso.
➢ Agregado fino (max. 9.5 mm.) : 40 - 50%
➢ Agregado grueso (máx.. 12.5 mm.) : 30-40%
➢ Relación agua/cemento:
- Mezcla seca : 0.3 - 0.5
- Mezcla húmeda : 0.4 - 0.6
➢ Acelerante : 15 lt/m³
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ANTES DE SU APLICACIÓN
Preparar la superficie de aplicación con un buen desatado, de ser
posible perfilando la superficie.
Eliminar
Eliminar
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ANTES DE SU APLICACIÓN
Lavado de la superficie para quitar el polvo, puede ser con agua o
aire comprimido.
Colocación de calibradores (2 Unid/m²) para el control del espesor.
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CONCRETO LANZADO CON FIBRA
✓ La fibra se mezcla como si fuera un agregado adicional.
✓ La proporción de esta fibra la recomienda el proveedor, pero es
bueno realizar pruebas hasta obtener la óptima.
✓ Una de las desventajas del concreto lanzado normal, es su baja
resistencia a la tensión, y muchas veces se ve agrietado por los
movimientos de la roca despues de fraguado el concreto, por lo que
es conveniente usar fibra.
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VENTAJAS DE USAR FIBRA
➢ Mejoran sus propiedades mecánicas del concreto, haciendo que
disminuya su fragilidad, en combinación con pernos de anclaje
aumenta su capacidad portante.
➢ Aumenta la ductilidad del concreto despues de su fisuración.
➢ Aumenta la resistencia a la rotura y la capacidad de absorción de
energía.
➢ Aumenta la resistencia a la tracción.
➢ Aumenta la resistencia a la aparición y propagación de grietas por
contracción.
➢ Aumenta la resistencia al impacto y a la cizalladura.
➢ Mejora el comportamiento a la flexotracción.
➢ Aumenta la durabilidad del concreto.
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PRUEBAS CON FIBRA DE POLIPROPILENO
FECHA LUGAR INDICE DOSIFICACION TIPO DE RESULTADO
"Q" FIBRA
21-05-98 Zona Sur 0,4 6.4 Kg/m³ SINTETICA Bueno.
Rp.300 Nv.1824 30 mm. Tiempo de aplicación x 1 m³ = 12 minutos.
Rebote estimado = 15-20%
21-05-98 Zona Sur 0,4 6.4 Kg/m³ SINTETICA Regular.
Rebote estimado = 20-30%. Atoros en el
tambor de la maquina y tobera de salida.
03-06-98 Zona Sur 0,4 4.6 Kg/m³ SINTETICA Bueno.
Rebote estimado = 12-18%
TIPO DE MAQUINA : ALIVA 260 (mezcla seca).
A la fecha se observa que el concreto permanece en buenas condiciones, sin rajaduras o desprendimientos.
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CONCRETO LANZADO CON FIBRA METALICA
PROPORCIONADO POR SIMSA
DESCRIPCION FACT. UND CANT. PREC. PARC. REND. SUB-TOT P.U.
1.- Mano de obra
Capataz 0,33 h-h 2,6 11,5 30,2 80,0 0,38
Operario 1 h-h 8,0 8,6 69,1 80,0 0,86
Oficial 1 h-h 8,0 7,7 62,0 80,0 0,77
Peón 4 h-h 32,0 6,9 221,5 80,0 2,77
Bodeguero-Servicios 0,25 h-h 2,0 7,7 15,5 80,0 0,19 4,98
2.- Materiales
Cemento bls 8,0 19,0 152,0 12,0 12,67
Aditivo gal 5,0 14,0 70,0 12,0 5,83
Arena gruesa m3 1,2 15,0 17,3 12,0 1,44
Niveladores de 2" cu 2,0 1,0 1,9 1,0 1,94
Fibra metalica Kg 0,0 4,7 0,0 12,0 0,00
Manipuleo Fibra % 0,15 8,5 1,3 1,0 1,27 23,15
3.- Equipos
Maquina ALIVA h-m 3,0 35,0 105,0 80,0 1,31
Acrows h-m 6,0 6,0 36,0 80,0 0,45
Tanque de aditivo h-m 4,0 1,5 6,0 80,0 0,08
Herramientas % 0,053 5,0 0,3 1,0 0,26
Equipo de Seguridad % 0,072 5,0 0,4 1,0 0,36 2,46
4.- Transporte
Camión 3 Tns. h-m 4,0 20,0 80,0 80,0 1,00 1,00
Subtotal costo directo 31,59
Gastos generales y utilidad 28,00% 8,84
COSTO TOTAL (S/.) S/./m2 40,43
COSTO TOTAL (US$) T/C. 3,45 US$/m2. 11,72
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CONFECCION
DE
CALIBRADORES
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ENCOFRADO PARA CERCHA DE CONCRETO
AJUSTE DE PERNOS CEMENTADOS
CONCRETO LANZADO CON FIBRA METALICA
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CONCRETO LANZADO
PERNOS SWELLEX
MALLA METALICA
SUPERFICIE
PREPARADA PARA
CONCRETO
LANZADO
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CONCRETO LANZADO
EN TALUD
(YANANGO)
CONCRETO LANZADO
CON FIBRA EN
TALUD SAN VICENTE
Y PERNOS
CEMENTADOS
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TUNEL DE EXPLORACION UNCUSH SUR ALTO
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31/05/2023 54

31/05/2023 55

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INGRESO AL ALMACENAMIENTO DE AGREGADO
31/05/2023 57

INGRESO AL TUNEL DE ALMACENAMIENTO DE AGREGADOS
31/05/2023 58

CAMION PARA TRANSPORTE DE AGREGADOS
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CAMION PARA TRANSPORTE DE AGREGADOS
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INGRESO A OFICINA MINA
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OFICINA MINA NIVEL 1570
31/05/2023 62

BIBLIOGRAFIA SHOTCRETE
1) ASOCEM.- Asociación de Fabricantes de Cemento. -
Estadísticas 1998.
2) Enrique Pasquel C. .- “Tópicos de Tecnología de concreto en el
Perú”.- Colegio de Ingenieros
del Perú Consejo Nacional.- Segunda Edición - 1998.
3) “American Society for Testing and Materials”, ASTM-USA.
4) ACI 506R-90 “Guide to Shotcrete”. USA
5) ACI 506.2-95 “Specification for Shotcrete”. USA
6) Tom Melby .- Sprayed Concrete for Rock Support, MBT
International Underground
Construction Group. Switzerland.
7) Presentación de ppt ingeniero Ubaldo tapia
-----OO-----
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