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XXXI Convención
Internacional de Minería
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Uso de un aditivo puzolánico
controlador de reología para
concreto lanzado
Diego Granell, MSc, MBA
Dr. Klaus-Alexander Rieder, Ph.D.
Dr. Ezgi Yurdakul, Ph.D.
Objetivo del trabajo
Evaluación de los efectos del uso de
un aditivo puzolánico controlador de
reología en las propiedades en
estado fresco y endurecido de
concretos lanzados por vía húmeda
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Uso de un aditivo puzolánico controlador de reología
Aditivo
puzolánico
controlador de
reología
ADMIXTURES
FIBERS
3
El aditivo controlador de reología
como reemplazo a la
microsílice, con el objeto de
mejorar las propiedades en
estado fresco y estado
endurecido del shotcrete
Agenda
Parte I: Introducción al
aditivo puzolánico
Parte II: Programa de
Ensayos
Parte III: Resultados
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INTRODUCCION
Aditivo puzolánico controlador de reología
Composición
Propiedades
• Suspensión de nanopartículas de sílice
amorfa e insoluble en agua
• Tamaño nanométrico oscilando entre 5 a 25
nanómetros (nanotecnología)
• Con superficie específica entre 200 –230
m2/g
• Partículas esféricas y no porosas
• Partículas sintéticas y no aglomeradas
• En una dispersión acuosa coloidal estable
3 Kg /m3
30 Kg/m3
INTRODUCCION
Adopción del aditivo controlador de reología en obras subterráneas
ESTADO AVANZADO
ESTADO INICIAL
Reciente desarrollo y adopción de la nanotecnología en la fabricación de concretos de altas
prestaciones en Europa (túneles de obra civil) y Australia (minería subterránea)
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INTRODUCCION
Adopción del aditivo controlador de reología en obras subterráneas
• Por prescripción, debido a la mejora clara y probada
de prestaciones, tanto en estado fresco como
endurecido del shotcrete
• Reciente incorporación en las Bases de Requisitos de
Control de Calidad para Shotcrete de Fortificación
de CODELCO como posible adición en shotcrete
(sección 6.2.5.)
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Mecanismos de acción del aditivo controlador de reología
Mecanismos de Acción
1.
Mejora en
resistencias
Mayor
reactividad a
edades
tempranas
Propiedades
• Aumento de las resistencias a
compresión iniciales
• Mayor cohesión de la mezcla
10
2.
3.
veces más
superficie
especifica
Efecto Reológico
• Mejora de rendimiento de
colocación en zonas de
bóveda.
10
veces menor
tamaño de
partícula
• Incremento de la adherencia
de la misma sobre el soporte
de roca.
Efecto de
Llenado
• Incremento en la densidad del
hormigón
• Mayor cohesión de la mezcla
Agenda
Parte I: Introducción al
aditivo puzolánico
Parte II: Programa de
Ensayos
Parte III: Resultados
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Metodología
Especificaciones Técnicas
Reología
Resistencia
a edades
tempranas
Resistencias
finales
Requerimientos de locación
Durabilidad
Adhesion a
la roca
Espesor
construido
Rebote &
Polvo
Optimización de mezcla
• Reemplazo de microsílice
• Reducción del contenido cementante
Pruebas de
laboratorio
Pruebas
de Campo
Shotcrete
optimizado de alto
rendimiento
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Mezcla diseñada
Materiales
Coste
Tratamiento
Campaña de Ensayos en Hagerbach Test Gallery
Hagerbach Test Gallery
Flums, Switzerland
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Diseño de Mezcla
Cemento y áridos
Mezcla 1 Patrón
Mezcla 2
Mezcla 3
(kg/m3 )
5% humo de sílice
0.67% aditivo controlador
de reología
1.30% aditivo controlador
de reología
450
22.5
472.5
34%
58%
8%
450
0
450
34%
58%
8%
450
0
450
34%
58%
8%
1.2%
1.2%
1.2%
0.3%
0.3%
0.3%
6%
6%
6%
0
0.67%
1.3%
0.435
0.435
0.435
Cemento (CEM I 42.5)
Microsílice
Total cementante
Arena 4-8 mm
Arena 1-4 mm
Arena 0-1 mm
Aditivos (% cementante)
Superplastificante
TYTRO® WR 110
Retardador del fraguado
TYTRO® HC 210
Acelerante
TYTRO® SA 530
Controlador de Reología
TYTRO® RC 430
Relación Agua-Cementante
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Posteriores a la
adición del acelerante
Previos a la
adición del acelerante
Programa de Ensayos
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Ensayos
Método
Cono
EN 12350-2
Consistencia
EN 12350-5
Densidad en estado fresco
Contenido de Aire
Temperatura
Tiempo de Fraguado
EN 12350-6
EN 12350-7
Resistencia: 7, & 28 días
EN 12390-3
Temperatura
Tiempo de Fraguado
Calorimetro
Penetrometro
EN 14488-2
Clavo Hilti
EN 14488-2
Resistencias
12h, 1, 7, & 28 días
(extracción de testigos)
Densidad en estado
endurecido
Calorimetro
EN 12390-3 +EN
12504-1
EN 12390-7
Rebote
Hagerbach
method
Permeabilidad – Ensayo
penetración de agua
EN 12390-8
Panel Redondo
ASTM C1550
Agenda
Parte I: Introducción al
aditivo puzolánico
Parte II: Programa de
Ensayos
Parte III: Resultados
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Endurecimiento temprano más rápido (I)
Desarrollo de Resistencias Tempranas
(Medida con Penetrometro)
1.0
145
0.8
116
0.6
87
0.4
58
0.2
29
0.0
0
0.1
HAGERBACH
15
0.2
0.5
1
Tiempo (horas)
3
Resistencia a Compresion (psi)
Resistencia a Compresion (MPa)
5% silica fume + 6 kg/m³ competitor macro-synthetic fibers
0.67% TYTRO RC + 6 kg/m³ STRUX BT50 macro-synthetic fibers
Endurecimiento temprano más rápido (II)
Desarrollo de Resistencias Tempranas
5% silica fume + 40 kg/m³ steel fibers
0.67% TYTRO RC + 6 kg/m³ STRUX BT50 macro-synthetic fibers
20
2900
15
2175
10
1450
5
725
0
0
0.1
16
0.2
0.5
1
3
Tiempo (horas)
6
9
Resistencia a Compresion (psi)
Resistencia a Compresion (MPa)
(Penetrometro hasta 3 horas y Hilti de 3 a 9 horas)
Desarrollo de resistencias finales comparables
Resistencia a Compresion
(extraccion de testigos)
60
8700
50
7250
40
5800
30
4350
20
2900
10
1450
0
0
11 hours
17
1
7
Tiempo (dias)
28
Resitencia a Compresion (psi)
Resistencia a Compresion (MPa)
5% silica fume + 40 kg/m³ steel fibers
0.67% TYTRO RC + 6 kg/m³ STRUX BT50 macro-synthetic fibers
Pérdidas por rebote
Rebote
5% Silica fume
0.67% TYTRO RC colloidal silica
Porcentaje de Rebote, %
8
6
4
2
0
Mixes
18
Permeabilidad
Resistencia a la Penetracion al agua (EN 123908)
5% silica fume + 40 kg/m³ steel fibers + 6% TYTRO SA
0.67% TYTRO RC + 6 kg/m³ STRUX BT50 macro-synthetic fibers + 6% TYTRO SA
18
1.2
1.0
14
12
0.8
10
0.6
8
6
0.4
4
0.2
2
0
19
Penetración
Average
depth
media
0.0
Penetración
máxima
Maximum
depth of
penetration
Profundidad (in)
Profundidad (mm)
16
Conclusiones (I)
Comparación TYTRO® RC vs. Shotcrete con
Microsilice
PROPIEDADES EN ESTADO FRESCO
Trabajabilidad
Mantención de la Trabajabilidad
Viscosidad
Contenido de aire
SPRAYABILITY
Presión de bomba
Rebote
Build-up/ Espesor de pasada
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDO
Resistencia inicial < 6 horas
Resistencia inicial < 12 horas
Resistencia @ 7 días
Resistencia @ 28 días
Energía Residual (panel EFNARC)
DURABILIDAD
Permeabilidad
Efecto Positivo
20
No impacto
Posible efecto secundario
Efecto negativo
Conclusiones (II)
Comparación TYTRO® RC vs. Shotcrete sin
Microsílice
PROPIEDADES EN ESTADO FRESCO
Trabajabilidad
Retención de la Trabajabilidad
Viscosidad
Contenido de aire
SPRAYABILITY
Presión de bomba
Rebote
Build-up/ Espesor de pasada
PROPIEDADES EN ESTADO ENDURECIDO
Resistencia inicial < 6 horas
Resistencia inicial < 12 horas
Resistencia @ 7 días
Resistencia @ 28 días
Energía Residual (panel EFNARC)
DURABILIDAD
Permeabilidad
Efecto Positivo
21
No impacto
Posible efecto secundario
Efecto negativo
Impacto económico del uso del aditivo controlador de reología
2.400 kg
1.000 litros
Sustitución de la microsílice y/o reducción del
contenido de cemento
SHOTCRETE
EN ESTADO FRESCO
Mayor espesor
de pasada
Reducción
dosis de
acelerante
Mezcla
Compactada
SHOTCRETE
APLICADO EN OBRA
Reducción del
rebote
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Ventajas del uso del aditivo controlador de reología
Mejora en
seguridad y salud
Reducción de emisiones
de polvo y generación de
residuos
Dosificación automática
Reducción de polvo
Retirada de residuos
Hasta niveles <10%
Mayor cohesión y
adherencia
Mejora de
rendimiento de
colocación
Reducción de
dosis de aditivo
acelerante
Optimización del
contenido de
cemento
Aumento del espesor de
capa por pasada
Endurecimiento temprano
más rápido
Reducción del contenido
de material cementante
Mejora de la
durabilidad
Ventajas
Mejora de Prestaciones
Optimización Económica
Condiciones de Trabajo
23
Reducción del
rebote
Mejora en calidad
ambiental
Densificación
Reducción de la
permeabilidad bajo
penetración de agua
Aumento de las
resistencias
iniciales y finales
Questions
&
Answers
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Grace Template_2012 v1.pptx
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