Sixto Lopez

7/22/2019 Sixto Lopez

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HormigHormign Proyectadon ProyectadoTunelerTunelera Mineraa Minera

BASFBASF ConstructionConstruction Chemicals ChileChemicals Chile


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18-Nov-2009 BASF Construction Chemicals www.meyco.basf.com I Taller Sobre Sostenimiento Y Fortificacin en Minera 2

ndice & Contenidondice & Contenido

ANTECEDENTES: NUEVOS PROYECTOS - DEFINICIONES

HORMIGON PROYECTADO EN MINERA

DISEO DE SHOTCRETE

APORTES & MEJORAS A LA MEZCLA & APLICACION

COMENTARIOS FINALES


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AntecedentesAntecedentes

Nuevos Proyectos MinerosNuevos Proyectos MinerosCluster MinerosCluster Mineros

Proyectos SubterrProyectos Subterrneos Etapa de Ingenierneos Etapa de Ingeniera, Desarrollo o Ejecucia, Desarrollo o Ejecucinn

CalamaCalama--AntofagastaAntofagasta

Los AndesLos Andes

RancaguaRancagua

IquiqueIquique


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Nuevos Proyectos MinerosNuevos Proyectos MinerosZona Norte, Proyectos Mediano PlazoZona Norte, Proyectos Mediano Plazo

Chuquicamata SubterrChuquicamata Subterrneoneo

CalamaCalama

ChuquicamataChuquicamata

ProyectoProyecto ChuquiChuquiSubterrSubterrneoneo

Fuente: Chuquicamata Underground Mine, Fuentes et al, MassMin 2008


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Nuevo Nivel Mina, Mina El TenienteNuevo Nivel Mina, Mina El Teniente

Zona Centro, Proyectos Mediano PlazoZona Centro, Proyectos Mediano Plazo


Nuevos Proyectos MinerosNuevos Proyectos Mineros

Fuente: Geomechanical Behavior During Explotation Of Converging Sectors At El Teniente Mine,Lpez, S. et al, MassMin 2008

Mina El TenienteMina El Teniente


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Zona Centro, Proyectos Mediano PlazoZona Centro, Proyectos Mediano Plazo


Nuevos Proyectos MinerosNuevos Proyectos Mineros

Nueva Andina,Nueva Andina, AndinaAndina

MineraSubterrnea

Andina

ProfundizacinExplotacin

Bajo Nivel 17

Minera Cielo AbiertoAndina

Fuente: Divisin Andina Plan de Desarrollo, A. Olavarra, Simin 2009


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Objetivos del SoporteObjetivos del Soporte

Reforzar el Macizo RocosoReforzar el Macizo Rocoso

- Disminuir el fracturamiento de la roca

Mantener los Bloques Dentro del Macizo RocosoMantener los Bloques Dentro del Macizo Rocoso- Controlando el desplazamiento de los bloques

Sostener el Contorno del MacizoSostener el Contorno del Macizo

- Controlando al material proyectado


Elementos de FortificaciElementos de Fortificacinn


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DefiniciDefinicinnQue es el HormigQue es el Hormign Proyectado (n Proyectado (ShotcreteShotcrete)?)?

Hormign o mortero proyectadoneumticamente sobre una superficie a altavelocidad (ACI 116-R).

Naturaleza del shotcrete NO difiere delconcreto convencional: siguen siendo vlidas(y con mayor fuerza) ley de Abrams (a/c),importancia de ridos, curado, etc.

Shotcrete


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HormigHormign Proyectado en Minern Proyectado en Mineraa

Funciones & AporteFunciones & AporteShotcreteShotcrete en Mineren Mineraa

Soporte permanente de excavacin(principal aplicacin a nivel mundial).

Soporte temporal de excavacin. Refuerzo y/o reemplazo del macizo. Muros de contencin (Backfill). Parte del sello de ventilacin. Revestimiento de piques de descarga y/o

elementos sometidos a desgaste. Revestimiento permanente en ductos

verticales.

Shotcrete en Minera


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ShotcreteShotcrete en Mineren Mineraa

Shotcrete Como Elemento de Fortificacin

Evita desprendimiento de rocas (como parte deun sistema integral de fortificacin: pernos,malla, etc.)

Protege sustrato de erosin del aire, agua yhumedad.

Confina lateralmente las superficies. Rellena fisuras en la roca (refuerza sustrato). Soporte estructural (efecto arco) slo en grandes

espesores.

Adherencia. Resistencia (temprana y final). Durabilidad. Espesor.

Requisitos en la roca:


Funciones & AporteFunciones & Aporte


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Shotcrete Como Elemento de Soporte


Elemento de SoporteElemento de Soporte

Especificaciones TEspecificaciones TcnicascnicasResistencia a compresin 225kg/cm2


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Elemento de SoporteElemento de Soporte

- Proyeccin de piso a piso

- En una sola capa

- Superficie acuada y sin mallas cargadas

- Proyeccin continua, a una distancia entre 1-1,5m de lacaja y perpendicular a la superficie

- Resistencia a compresin

- 10 cm Total, 5cm bajo la malla

Shotcrete Como Elemento de Soporte


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Calidad & DesempeCalidad & Desempeo en Obrao en Obra

Pobre desempeo y/o aplicacin: shotcrete costoso, ineficientee inseguro.

Causas de un shotcrete de baja calidad en minera:

Inadecuado diseode mezcla o sin diseo. Especificaciones tcnicas inadecuadas o inexistentes.

Equipos e infraestructura de proyeccin inadecuados. Mano de obra no calificada. Incorrectas tcnicas de aplicacin. Deficiente logstica de suministros. Servicios inadecuados (aire comprimido, agua y energa). Control de calidadineficiente o inexistente. Incorrectos/incompletos anlisis de costos, conducentes a falsos ahorros(problemageneralizado en minera). Fuerte resistencia al cambio.


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DiseDiseo delo del ShotcreteShotcrete

VVa Ha Hmedameda

Shotcrete Va Hmeda

Accelerator

Integrated acceleratordosing pump

Accelerator

Output: 4 to 20m3/hr

Rebound: Aggs - 5 to 10%Steel fibres - 10 to 30%

Wet mix -

aggregates, cement, waterstabiliser and superplasticiser (& fibres)

Dense stream conveyance

Control of acceleratordosage and air volumeat pump


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VVa Ha Hmedameda

Shotcrete Va Hmeda

Mayor capacidad +

Bajos costos en desgaste de equipo y energa +

Menor rebote (1/2 de via seca) +

nivel de polvo (1/10 de va seca) +

Adecuado para refuerzo con fibras de acero +

Relacin agua/cemento controlada +

Manguera y boquilla pesadas para lanzado manual - Necesita aditivos para concreto y acelerante -

Largo limitado para la manguera de concreto -

Inversin en equipos es mayor -


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MaterialesMaterialesQue es el HormigQue es el Hormign Proyectado (n Proyectado (ShotcreteShotcrete)?)?

Materiales Usados:

Bsicamente los mismos del hormignconvencional:

Cemento.

Adiciones.

Agua.

ridos.

Aditivos.

Fibras de refuerzo.



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CementoCementoAspectos RelevantesAspectos Relevantes


Shotcrete va hmeda: Contenido de cemento no slo es determinado porresistencia o durabilidad: debe considerarse bombeabilidad, cohesin,adhesividad, rebote y abrasin.

Recomendacin: 400 kg/m3 < Cementante < 550 kg/m3 (retraccin).

En cada proyecto deben realizarse pruebas con cementos, aditivos, equipos(fabricacin, transporte, bombeo, proyeccin) y personal disponible paradet. contenido ptimo de cemento.

Muy importante: verificar compatibilidad cemento-aditivos (ciertos cementosposeen fraguados muy lentos con algunos acelerantes).

Cemento:


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CementoCementoEfecto ReboteEfecto Rebote


El Contenido de Cemento Influye en el Rebote:

29

19

1516

9 70

10

20

30

375 410 450cement content (kg/m3)

wall overhead

Rebound

%

29

19

1516

9 70

10

20

30

375 410 450cement content (kg/m3)

wall overhead

Rebound

%


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MicrosiliceMicrosiliceAdicionesAdiciones

Material hidrulicamente activo que mejora propiedades del

shotcrete: trabajabilidad, bombeabilidad, durabilidad,permeabilidad, adhesividad, rebote, resistencia, formacin de polvo,etc.

Adicin ms comn es la: Microslice

Puzolana altamente activa.

Hormigones convencionales: prcticamente en mayorade los casos uso asociado a hormigones de altaresistencia.



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BeneficiosBeneficios MicrosMicrosliceliceAdicionesAdiciones

Aumenta impermeabilidad (dism. porosidad de matrizcementicia).

Mejora resistencia mecnica.

Aumenta durabilidad.

Estadoendurecido

Dosis recomendada: > 5 a 10% spc

(pruebas de aptitud en condiciones de obra determinan dosis ptima).

Dosis recomendada: > 5 a 10% spc

(pruebas de aptitud en condiciones de obra determinan dosis ptima).

Notable aumento de cohesin: menor rebote, mejor

bombeabilidad, dism. abrasin en equipos. Aumenta adhesividad al sustrato: Aumento espesores, dism.

acelerante, aumenta adherencia.Estado fresco



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ShotcreteShotcrete en Mineren MineraaMicrosilice BeneficiosMicrosilice Beneficios

El costo de MS es inferior al beneficio que provee (m3 colocado):

Rebote disminuye > 50%.

Mejora adherencia al sustrato.

Mejora bombeabilidad (menos prdidas x bloqueo).

Optimiza uso de fibras de refuerzo.

Mezcla ms cohesiva demanda menos acelerante. Disminuye desgaste de equipos.

Es complemento y no suplemento del cemento (slo en ciertas ocasionespermite reemplazo parcial del cemento).

Uso prcticamente obligatoriocuando se usan fibras de refuerzo (uniformidad demezclado y adhesin a la matriz de cemento).



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ridosridos

Parmetros relevantes:

Tamao mximo (en general


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ridosridos

TAMATAMAO MO MXIMOXIMO

Mayora de aplicaciones: Tmax 10 mm.

Mayor Tmx: Menor demanda del agua, pero aumenta rebote.

Menor Tmx: Mayor demanda del agua, pero dism. rebote.

GRANULOMETRGRANULOMETRAA

Fundamental en shotcrete: compactacin se logra a travs de acomodacin departculas durante proceso de proyeccin (en hormign tradicional se logra atravs de vibracin externa).

Parmetro mucho ms crtico en va hmeda que en va seca, debido a queinfluye en propiedades como bombeo, segregacin y cohesin.

Importante: granulometra hormign colocado difiere de hormign fabricado(rebote).



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ShotcreteShotcrete en Mineren MineraaAguaAgua

Considerar idnticas precauciones que en hormigones tradicionales.

En caso de sospechas de calidad del agua, preparar pruebas comparativascon agua potable.



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ShotcreteShotcrete en Mineren MineraaAditivosAditivos

Funcin

Obtener baja relacin a/c (< 0.45).

Aumentar cohesin, disminuir segregacin y exudacin.

Mejorar bombeabilidad. Mejorar resistencias iniciales y finales.

Disminuir tiempos de fraguado.

Controlar la hidratacin.

Lograr curados efectivos. Incorporar aire.



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ShotcreteShotcrete en Mineren MineraaAditivosAditivos

Aunque aditivos puedan haber sido usados en muchas obras (diversascondiciones), esta informacin es slo una buena aproximacin de partida: encada proyecto se deben realizar pruebas de laboratorio y terreno paradeterminar aditivos y dosis adecuadas.

Muy importante es verificar comportamiento de aditivos considerando:

Tipo y dosis de cemento Tipo y calidad del rido

Dosificacin propuesta

Eficiencia equipos de fabricacin

Tiempos de ciclo de produccin

Equipos de bombeo y proyeccin

Condiciones ambientales de operacin

Experticia de operadores



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Aportes & Mejoras a la MezclaAportes & Mejoras a la MezclaAditivosAditivos -- HiperplastificantesHiperplastificantes

Finalidad: lograr mezclas de alta trabajabilidad

manteniendo baja relacin a/c, sin segregacin niexudacin (cono> 18 cm en mezcla a/c < 0.45).

Mecanismo de accin y efecto: dispersin en la masade hormign, logrando reducciones de agua de hasta35% (permiten mantener contenido de cemento dentrode rangos recomendables debido a altas reduccionesde agua).

Policarboxilato.BNS

y otros

LSN

y otros

Componente activo

20 - 35%12 a 20%8 a 12%Reduccin de agua

HiperplastificanteSuperplastificantePlastificanteTipo de aditivo


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Aportes & Mejoras a la MezclaAportes & Mejoras a la MezclaAditivosAditivos -- HiperplastificantesHiperplastificantes

Ejemplo: Costo de shotcrete va hmeda usando hiperplastificante.

Diseo: a/c < 0.45, rido Tmax 10 mm, cono > 18 cm, acelerante libre de lcalis 8%.

(Precios ref.: Cemento GAR 120 US$/Ton; Hiperplastificante 2.5 US$/kg; Acelerante AF 0.40 US$/kg).

Opcin 1: No usar aditivo hiperplastificante.

Demanda de agua cono 18 cm: 285 L/m3. Cemento: 285 / 0.45 = 633 kg/m3.

Acelerante: 633 x 8.0% = 50.64 kg/m3

Costo: 633 x 120 /1000 + 50.64 x 0.4 = 96.2 US$/m3.

Opcin 2: Usar aditivo hiperplastificante.

200 L/m3 agua libre + 1.0% Hiperplastificante. Cemento = 200 / 0.45 = 444 kg/m3.

Cantidad Hiperplastificante: 444 kg/m3 x 1.0% = 4.44 kg/m3

Acelerante: 444 kg/m3 x 8.0% = 35.52 kg/m3

Costo: 444 x 120 / 1000 + 4.44 x 2.5 + 35.52 x 0.4 = 78.6 US$/m3.

Ahorro por m3 colocado: 18.3%.

Opcin 1: Mezcla de alto potencial de retraccin plstica.


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Aportes & Mejoras a la MezclaAportes & Mejoras a la MezclaMezcladores & EficienciaMezcladores & Eficiencia

Eficiencia

Precio

Volteo Simple eje horiz.

Planetaria

Turbomezclado

Mixer

Verificar:

Mixer?

Altura y estado de paletas

RPMs

Eficiencia depende de volumen(< 63% Vt)


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Aportes & Mejoras a la MezclaAportes & Mejoras a la MezclaControladores de HidrataciControladores de Hidratacinn

Problema:

Shotcrete va hmeda tiene limitado tiempo de vida (pocos minutos u horas). Distancias de transporte, retrasos y/o detenciones dificultan operacin.

Solucin:

Delvocrete: aditivo de ltima generacin desarrollado por BASF CC, que permite

controlar hidratacin del cemento (shotcrete va seca y hmeda), permitiendoampliar considerablemente tiempo de utilizacin.

Delvocrete produce ahorros importantes al evitar frecuente lavado de equipos(proyeccin y bombeo) y rechazos de hormign por exceder tiempo de utilizacin(costos generalmente no considerados en presupuesto).

Calidad del shotcrete con Delvocrete es igual o superior a hormignconvencional.

Pruebas de terreno muestran que Delvocrete puede producir disminuciones en elrebote.


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Aportes & Mejoras a la MezclaAportes & Mejoras a la MezclaControladores de HidrataciControladores de Hidratacinn


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Aportes & Mejoras a la MezclaAportes & Mejoras a la MezclaAcelerantesAcelerantes Libre deLibre de lcalislcalis

Acelerante de fraguado lquido no custico y libre de lcalis:

Libre de lcalis: cantidad limitada de cationes lcalis (Na+, K+). RequisitoEFNARC: NaO < 1.0% en masa.

No custico: pH 2.5 - 3.5. Requisito EFNARC: pH: 2.5 8.

Beneficios:

Menos riesgosos (menos agresivos personal). Protegen medio ambiente (descarga a aguas subterrneas y aire,

provenientes del shotcrete y rebote).

Menor disminucin de resistencia final respecto a acelerantesconvencionales.

Menor riesgo de reaccin alcali-rido.

Compatibilidad con mayor cantidad de cementos.

Capas de mayor espesor.

Menor produccin de polvo.


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DOSIFICACIDOSIFICACINN

Dosis habitual: 4% - 10% (debe ser determinada en pruebas de laboratorio y terreno).

Dosis de acelerante debe ser la MENOR posible y depender de:

Tipo de cemento (condiciona tipo de aditivo).

Requisitos de resistencias tempranas y finales.

Relacin a/c y trabajabilidad.

Experticia del operador y equipo de proyeccin (manual v/s robotizada).

Tipo de sustrato y presencia de agua (condiciona tipo aditivo).

Espesor capa de shotcrete.

ngulo de aplicacin (bajo cabeza, vertical o sobre cabeza).

Temperatura de la mezcla y del aditivo (puede aumentarse).

Modifiedsodium silicateaccelerators

ACIDIC NEUTRAL BASICSafe to human body

pH Scale 0 7 144 10

AFA

Conventionalaccelerators

Modifiedsodium silicateaccelerators

ACIDIC NEUTRAL BASICSafe to human body

pH Scale 0 7 144 10

AFA

Conventionalaccelerators


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6 a 10%

3 a 5%

6 a 10%

3 a 5%


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Aportes & Mejoras a la MezclaAportes & Mejoras a la MezclaAspectos BAspectos Bsicos de la Instalacisicos de la Instalacinn


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L = 1 -2 m

= 90

L = 1 -2 m

= 90


Aportes & Mejoras a la MezclaAportes & Mejoras a la MezclaAspectos BAspectos Bsicos de la Instalacisicos de la Instalacinn


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Comentarios FinalesComentarios Finales

Relacin agua-cemento tan baja como sea posible (< 0.45) y contenido de materialcementicio > 400 kg/m3.

La calidad del hormign requiere un control exhaustivo del consumo de acelerante.

Los hormigones de shotcrete deben ser curados eficientemente.

Para una evaluacin econmica correcta de la incorporacin de un producto en elshotcrete, primero debemos tener absoluta claridad del beneficio que se busca.Luego debemos determinar (en mltiples pruebas de terreno) la magnitud delefecto obtenido (caso tpico: uso de microslice).

Aspectos a ConsiderarAspectos a Considerar


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Comentarios FinalesComentarios FinalesAspectos a ConsiderarAspectos a Considerar


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Comentarios FinalesComentarios FinalesAspectos a ConsiderarAspectos a Considerar


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Gracias Por su AtenciGracias Por su Atencinn


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