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XXXI Convención Internacional de Minería 3 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 2 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 4 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) 6 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.) 7 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 9 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 10 Mezcla diseñada Materiales Coste Tratamiento Campaña de Ensayos en Hagerbach Test Gallery Hagerbach Test Gallery Flums, Switzerland 11 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 12 Posteriores a la adición del acelerante Previos a la adición del acelerante Programa de Ensayos 13 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 14 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 22 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 24 Grace Template_2012 v1.pptx 24
