Escribe Omar Párraga Rodríguez*.
El uso de shotcrete en las actividades mineras subterráneas mecanizadas se ha constituido en algo común debido a la velocidad requerida para mantener seguro los techos de la excavación, por ello es importante mencionar algunos conceptos.
Según el ACI 506 R, el shotcrete es un concreto trasportado por algún medio, vía seca o húmeda, a través de una manguera, proyectado neumáticamente a gran velocidad contra una superficie, también se denomina como hormigón proyectado neumáticamente; hormigón pulverizado o gunitado.
Se aplica shotcrete para resolver problemas de estabilidad en túneles y en otras construcciones subterráneas. Además, hoy en día esta técnica es un factor clave para el soporte de rocas en aplicaciones tales como:
* Revestimiento temporal en desarrollos y avances.
* Revestimiento definitivo en galerías, túneles, cavernas, rampas, piques y pozos.
* Impermeabilización local.
* Revestimiento para mejorar las condiciones aerodinámicas de las galerías (reducir resistencia).
* Consolidación de taludes y paredes rocosas.
* Aplicaciones de pre-refuerzo para pernos y mallas. v Impermeabilización de obras hidráulicas, túneles y cavernas.
* Renovación de túneles ferroviarios.
* Refuerzo de construcciones obras de hormigón y de mampostería.
* Protección anti-corrosiva de refuerzo de acero.
* Revestimiento de tuberías.
* Reparación de obras de hormigón defectuosos.
Método por vía húmeda
Entre 1971 y 1980 se produjo un desarrollo impresionante del método por vía húmeda en Escandinavia, con la consiguiente transformación total de su mercado de shotcrete: se pasó de un uso de 100% de vía seca a un 100% de vía húmeda, y la aplicación pasó de manual a robótica. Este cambio radical ocurrió sólo en Noruega. Desde aproximadamente 1976 -1978 se han venido agregando cada vez más el humo de sílice y la fibra metálica al shotcrete fabricado por vía húmeda.
Sin duda alguna los noruegos llevan la delantera en la tecnología del shotcrete fabricado por vía húmeda, tanto en teoría como en práctica. La mala fama de la técnica de proyección por vía húmeda se debe a los deficientes equipos utilizados y al poco conocimiento del método, factores que han acarreado la producción de un concreto de muy baja calidad.
Para que la mezcla pudiera pasar por el equipo, se utilizaban contenidos muy altos de agua, con una relación de agua/cementante hasta de 1,0. Gracias a la tecnología de la industria del concreto actual, hoy en día es totalmente factible producir shotcrete por vía húmeda que tenga una resistencia a la compresión a los 28 días superior a 60 MPa.
Actualmente la tecnología se utiliza también en la construcción de nuevas edificaciones (en vez del método de colocación original) y en la reparación de plataformas petroleras en el Mar del Norte. Esto es una prueba fehaciente de la alta calidad del método, dados los estrictos requisitos que deben cumplir los métodos y los materiales utilizados en la construcción submarina.
Con el método húmedo se utiliza un concreto ya mezclado en planta de concreto o un mortero pre envasado. El concreto se prepara de la misma forma que el concreto normal. En cualquier momento del proceso es posible inspeccionar y controlar la relación agua/cementante (y por tanto, la calidad). La consistencia puede ser ajustada por medio de aditivos.
Con el método de vía húmeda es más fácil producir una calidad constante a lo largo del proceso de proyección. La mezcla ya lista se descarga en una bomba y se transporta a presión a través de la manguera. Al principio se utilizaban principalmente bombas helicoidales; hoy en día predominan las bombas de pistón.
En la boquilla del extremo de la manguera, se agrega aire al concreto a razón de 7-15 m3/min y una presión de 7 bars según el tipo de 19 aplicación (manual o robot). El aire tiene la función de aumentar la velocidad del concreto a fin de lograr una buena compactación y adherencia a la superficie.
Un error común que se comete con el método de vía húmeda es utilizar cantidades insuficientes de aire. Generalmente se agregan entre 4 y 8 m3/min, lo cual lleva a menores resistencias a la compresión así como también adherencia deficiente y rebote.
Para la proyección robotizada se requieren hasta 15 m3/min de aire. Además de aire, se añaden acelerantes de fraguado en la boquilla. Todavía hay quien cree que no es posible obtener concreto resistente a la congelación, y que los acelerantes de fraguado empeoran la adherencia del shotcrete. Los resultados de varios estudios, aunado a la experiencia práctica, demuestran que los acelerantes logran una mejor resistencia a la congelación debido a que producen un concreto más compacto y duradero; asimismo, mejoran la adherencia porque evitan el escurrimiento del concreto sobre el terreno, y éste se adhiere inmediatamente a la superficie.
Ventajas
A continuación se expone un resumen de las ventajas del método de vía húmeda en comparación con el de vía seca:
* Rebote mucho menor. Con el uso de equipos apropiados y de personal capacitado, se obtienen pérdidas normales que oscilan entre 5 y 10 %, incluso para el caso de proyección de concreto reforzado con fibras.
* Mejor ambiente de trabajo debido a la reducción del polvo.
* Capas más gruesas gracias al uso eficiente de los materiales de mezcla.
* Dosificación controlada del agua (relación agua/cementante constante y definida).
* Mejor adherencia.
* Mayor resistencia a la compresión, y uniformidad de resultados.
Desventajas
* Distancia de transporte limitada (máx. 300 m).
* Mayores demandas en la calidad del agregado.
* Sólo se permiten interrupciones limitadas.
* Costos de limpieza.
Con la proyección robotizada de superficies suficientemente grandes por vía húmeda, es posible lograr (con un operario) una producción promedio de 60 – 100 m3 con rebote inferior al 10 %, en un turno de trabajo de 8 horas.
Al comparar los métodos seco y húmedo, puede concluirse que el primero debe ser utilizado para aplicaciones de volúmenes pequeños (por ejemplo, reparaciones) y en condiciones muy especiales (distancias largas, interrupciones repetidas, etc.), mientras que el método por vía húmeda debe utilizarse en todo trabajo de soporte de rocas.
Elementos necesarios para producir un buen shotcrete con el método por vía húmeda:
* Cemento
* Microsílice v Agregados
* Aditivos
* Acelerantes líquidos de fraguado, libres de álcalis
* Fibras
* Postratamiento
* Equipo de proyección apropiado
* Correcta ejecución de la técnica.
* El autor es ingeniero de Minas, consultor internacional de minería, CIP 98619
