Tuneles CaracterIsticas de Los Concretos en Tuneles PDF

8/18/2019 Tuneles CaracterIsticas de Los Concretos en Tuneles PDF

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TIPOS DECONCRETO

PARA TÚNELES

AGOSTO 28 DE 2014

Túnel Helicoidal, Risaralda, Dosquebradas


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Contenido

1. Generalidades

2. Tipos de concreto

a. Concretos lanzados

b. Concretos bombeables y normales

c. Concretos para pavimentos

d. Morteros de inyeccióne. Concretos para prefabricados (dovelas)

3. Experiencias


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1. GENERALIDADES

La necesidad de establecer conexiones rápidas y seguras,ha obligado el desarrollo y realización de grandes obrassubterráneas

El proceso de construcción de túneles culmina en unasinfraestructuras seguras y durables.

Los factores condicionantes para escoger del material autilizar son muy variables, pues van desde ataquesquímicos a ciertos materiales hasta la insuficiencia deespacio, lo cual exigirá procedimientos, herramientas ylogísticas especiales.

Concretos para realizar múltiples aplicaciones:o Concreto y mortero proyectadoso Concreto bombeableo Mortero de inyeccióno Concreto para pavimentoso Concretos para prefabricados (dovelas para conformar

anillos)


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1. GENERALIDADES

Concreto lanzado


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1. GENERALIDADES

Concreto lanzado Concreto bombeable


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1. GENERALIDADES

Concreto lanzado Concreto bombeable Concreto normal


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1. GENERALIDADES


Concreto para pavimentos

Concreto normal


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1. GENERALIDADES



Concreto normal

Mortero de inyección


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1. GENERALIDADES



Concreto normal

Mortero de inyecciónConcreto para prefabricados


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2. TIPOS DE CONCRETOS

CONCRETO LANZADOCONCRETO PROYECTADO


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Historia

El primer concreto Lanzado consistió enun recubrimiento, el cual fue inventadopor el naturista Estadounidense Carl E.Akeley, en 1.907. Su máquina de lanzarmorteros la utilizó para recubrir losesqueletos metálicos de animalesprehistóricos, ya que con el cimbradotradicional no podía lograr las formasirregulares de los músculos de losdinosaurios.

En 1907 patentó su equipo, conocido como “cement-gun”. Este sistema consistió enintroducir la mezcla seca (cemento y agregados) por la tubería de impulsión y el agua en laboquilla.

La cement gun company , explotó comercialmente el invento y lo bautizó con el nombre de

“Gunita” que en realidad significaba un mortero aplicado neumáticamente a gran velocidad.



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Historia

El procedimiento se difundiórápidamente en Europa. En 1930 surgióel término “ Shotcrete” , introducido porla “American Railway Engineering

Asociation” , para describir el proceso dela “ Gunita”, aunque actualmente se

emplea en los Estados unidos de Américapara describir en general morteros yconcretos lanzados.

En 1.954 el American Concrete Institute(ACI), definió oficialmente al concretolanzado como “un mortero o concretoproyectado neumáticamente a granvelocidad contra una superficie.



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Concreto Lanzado - DefiniciónEs el mortero o concreto conducido a través de una manguera y arrojado con airecomprimido a alta velocidad sobre una superficie de soporte. La fuerza del chorro quegolpea en la superficie compacta el material de modo que se puede soportar por si mismosin desprendimiento, aun sobre una cara vertical o de techo.

TÚNEL LA LÍNEA. Marzo 2008



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Concreto Lanzado- DefiniciónSegún la norma ACI 506R“Es un mortero o concreto transportado por algún medio, vía húmeda o vía seca, a través deuna manguera y proyectado neumáticamente a una gran velocidad contra la superficie”



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Concreto Lanzado- DefiniciónSegún la Norma EN 14488

“El concreto proyectado se define, como un hormigón cuyo tamaño máximo del árido essuperior a 8 mm y es aplicado con una maquina, se proyecta a gran velocidad sobre unasuperficie a través de manguera y boquilla



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Criterios de Normativas Internacionales

La consecución de un concreto proyectado, es capaz de satisfacer las prestacionesrequeridas, tanto técnicas como económicas, debe contemplar proporciones optimas de lamezcla asociadas a la tecnología empleada en la proyección y en particular aquellas queconciernen al comportamiento en fresco de la mezcla.



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CRITERIOS DE NORMATIVAS INTERNACIONALES

American concrete Institute (ACI)La Normativa Americana indica, que no existe un método reconocido para concretoproyectado vía seca, y que caso de vía húmeda, la dosificación puede hacerse.

Relación A/C 0,40 – 0,50

Consistencia 40 – 75 mm

Cemento

Agregado Tamaño máximo

Mortero 9,5 mm

Concreto Proyectado 19,00 mm

Acelerantes (esta prescripción se ha quedado con laaparición de nuevos acelerantes libres de álcalis)



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The Concrete Society (1980)

Relación A/C, no establece rango

Relación Cemento/agregados, Para vía húmeda 1:6

Tamaño máximo: Establece que un mortero proyectado aquel que tenga un tamañomáximo de inferior a 10 mm, y por encima de 10 mm se considera un concreto proyectado.



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Association Francaise des Travaux Souterraines (AFTES)

Cemento, Cantidad mínima 275 kg/m3 para vía seca y unos 350 kg/m3 para vía húmeda.

Curva granulométrica, Proporciona una serie de curvas granulométricas en función deltamaño máximo del agregado.

Contenido finos, Se recomienda que el contenido de finos menores a 0,01 mm(cemento, agregados y filler) sea > 17% del peso de la mezcla.

Tamaño máximo, Se recomienda un tamaño máximo para vía húmeda de 16 mm.



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Mito o realidad?Resistencia a la compresión Vs. Relación Agua/Cementante


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> Resistencia< Manejabilidad

Aditivos

Curado


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CARACTERISTICAS DEL CONCRETO LANZADO

Alta compacidad por efecto del impacto.

Relación A/C baja

Resistencia mecánica similar al concretoconvencional

Gran Adherencia al sustrato

Fácil aplicación y rendimiento decolocación.

No requiere de Formaletas

Impermeabilización de obras confiltraciones durante su excavación

Como revestimiento provisional odefinitivo

Ideal para túneles por su resistencia

inicial.



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PROCESOS BÁSICOS PARA COLOCAR EL CONCRETO

LANZADO

• POR VÍA SECA:

•Consiste en mezclar el cemento y losagregados (con una humedad máxima del8%), para luego ser transportados con airea través de una manguera flexible hastauna boquilla especial que pulveriza agua apresión e hidrata la mezcla que sale

dispara.



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Concreto Lanzado Argos 2010



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PROCESOS BÁSICOS PARA COLOCAR EL CONCRETOLANZADO

• POR VÍA HÚMEDA:

• Los ingredientes se mezclan

previamente con el agua y luegoson proyectados con aire a travésde una manguera a alta velocidad.



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• Las máquinas proyección vía húmeda

pueden dividirse en dos procedimientos

distintos:

• Flujo Diluido (rotor), el transporte del

hormigón se realiza desde la máquina de

proyección hasta la boquilla de salidamediante aire comprimido.

• En el de Flujo denso, el trasporte se

realiza mediante un bombeo de alta

velocidad a través de manguera detrasporte hasta una boquilla provista de

un chorro de aire comprimido, con lo

que obtiene un mortero u hormigón de

capacidad suficiente.



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VENTAJAS ENTRE TIPOS DE PROCESOS



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Preparación del sustrato

Mejorar la adherencia del concreto en roca

sólida, se busca una superficie limpia y rugosa

aplicando aire comprimido o agua a presión

removiendo material suelto; en rocameteorizada, se busca una consolidación

provisional.

Proteger equipos de rebote

Sobre las laminas de PVC no se adhiere elconcreto es necesario hacer perforaciones

Colocar la malla de refuerzo (limpia y sin oxido)



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Colocación

• Distancia de proyección: 0,8m – 1,2m

• < 0,8: impacto depende del concreto

• > 1,2: la adherencia es muy baja

• La velocidad de colocación está enfunción de:

El caudal de concreto

Presión y caudal del aire Diámetro de la tubería

Longitud de la tubería

Tipo de boquilla

Fuerza de impacto: está en función de la velocidad y de la distancia de

proyección



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Colocación Posición de la boquilla

Angulo de proyección perpendicular a la superficie

Movimientos circulares



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Sugerencias de operación Calidad depende de la destreza del

lanzador. El flujo de concreto debe ser

continuo. Podrían presentarse

sobredosificaciones, deficiencias deaditivo o agua cuando se bombea envacío.

La distancia de la boquilla al sitiodebe estar entre 0,5 m a 1,20 m

La colocación se inicia de abajo haciaarriba



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Evaluación en Estado Fresco Compatibilidad:

• Se realiza para establecer la dosis ideal de aditivo acelerante, con la cual elcomportamiento de fraguado inicial esté dentro de 30 seg a 60 seg y el final entre 3miny 4min.

• El procedimiento es similar al de los tiempos de fraguado de un cemento, la diferenciaradica en que se realizan varias mezclas con diferentes porcentajes de aditivoacelerante, iniciando en una dosis de 2% hasta 10%.

• Se repite ensayo hasta que los tiempos de fraguado estén dentro de los límites antesmencionados.

• Un valor normal de dosis de acelerante es de 4% a 6%



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Evaluación en Estado Fresco Adaptabilidad:

• Se realiza para verificar los tiempos de fraguado reales en el frente de obra alconcreto después de adicionar el acelerante en la boquilla.

• Se llena la “artesa” (muestra) en el sitio donde se está realizando el lanzado;



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Adaptabilidad:

• Con el penetrómetro que se miden lostiempos de fraguado de cualquier concreto,se realizan penetraciones a los 2, 5 y 10 min,con la aguja de 9mm, mínimo 3 veces porcada tiempo.

• Se espera que la resistencia a la penetración,sea como mínimo:

- 2’: 24 kgf

- 5’: 39 kgf

- 10’: 46 kgf

• Este ensayo se asocia al porcentaje derebote; entre más bajo sea el resultado,mayor es el rebote



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Porcentaje de Rebote:

• Se realiza para determinar la cantidad de concreto que no se adhiere a la superficiesobre la cual se está lanzando, respecto al concreto total lanzado.

• Se lanza un volumen determinado de una misma bachada (un viaje) y al final delproceso de lanzado, se recupera el concreto que esté en el piso, el cual previamentedebe tener un plástico o carpa para que el concreto no se contamine.

• Se compara en peso o en volumen la cantidad que se recoja respecto al total lanzado yse lleva a porcentaje.

• Un porcentaje de rebote adecuado puede estar entre el 5% y el 10%


Evaluación en Estado Fresco


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Evaluación Estado Endurecido

Resistencia a la compresión:

• Se realiza para conocer la calidad del concreto desde el punto de vista estructural. Es

en gran medida la principal propiedad de calidad del concreto

• Se llena la artesa (muestra) en el sitio del lanzado conservando el mismo ángulo con elcual se esté lanzando sobre el sustrato, después de transcurrido el tiempo en el cual sedebe conocer los primeros valores de resistencia ( según especificaciones de cadaproyecto), se extraen los núcleos (NTC- 3658) de la artesa, se curan (NTC-673) y se

evalúan a compresión (NTC-550).



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Factores que afectan la calidad del concreto lanzado



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Factores que afectan la calidad del concreto lanzado



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CONCRETO BOMBEABLES Y NORMALES


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CONCRETO BOMBEABLE

Definido como un concreto colocado oconducido por presión.

Colocado directamente sobre la superficieque esta encofrada o armada.

Los tamaños máximos de la composiciónde estos concretos, no debe superar eldiámetro de la tubería, en un promedio deuna relación 1/3.


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CONCRETO NORMAL

Mezcla de materiales: cemento,agregados, agua, aditivos, eventualmentefibras, conformada de manera que

permita manejabilidad y colocación.

Colocado sobre secciones moduladas pormedio de refuerzos de acero.

Usado generalmente para elementos de

una baja complejidad.

Apropiado para todo tipo de estructurasque lo requieran.


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EVALUACIÓN EN ESTADO FRESCO• Asentamiento• Tiempos de fraguado•

Masa unitaria• Temperatura• Exudación

EVALUACIÓN EN ESTADO ENDURECIDO• Resistencia

• Durabilidad


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CONCRETO PARA PAVIMENTOS


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VENTAJAS

Es incombustible

Superficies de rodaduramás claras y luminosas Aumento en el nivel de

seguridad Mayor vida útil de la

estructura Reducción en el consumo

de combustibles


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• El proceso de evaluación en

estado fresco es igual a unconcreto convencional. Y enestado endurecido seevalúa por la resistencia aflexión (viguetas) .

• Su proceso constructivoincluye refuerzo de acerocon canastillas y pasadores


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MORTEROS DE INYECCIÓN


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El concreto se contrae y generaespacios (espacio anular) entre elsustrato y el arco de concretofundido in situ o en dovelas.

Se debe inyectar con un morterocon ciertas especificaciones

Espacio anular

2 OS CO C OS


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¿ Por qué es importante el mortero de inyección?

Para dar continuidad entre el terreno y el anillo dedovelas.

Para prevenir esfuerzos / flotación del anillo al salirdel escudo. Para reducir asentamientos, especialmente en

terrenos no competitivos. Para prevenir el movimiento de las dovelas en el

anillo y la posible rotura de las juntas de estas.

Para eliminar / reducir el ingreso de agua en el túnel.

2 TIPOS DE CONCRETOS


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CONCRETOS PARA PREFABRICADOS (DOVELAS)



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Las dovelas son elementosprefabricados de concreto que seatornillan entre sí.

Aportan la resistencia del túnel apresiones externas, constituyen el

recubrimiento interno del mismo yproporcionan soporte axial a latuneladora.



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El número de dovelas paraconformar los anillos, y la calidadde los materiales, se determinande acuerdo con la geometría ydiseño del túnel.

Se requieren moldes de granprecisión y perfecta geometría.

Para el concreto se considerancaracterísticas como tiempo de

manejabilidad, fraguado,resistencia y los parámetrosasociados a durabilidad.

3 EXPERIENCIAS


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3. EXPERIENCIAS

Túnel Sumapaz (Guillermo León Valencia), 4,2 km Tolima, sector Melgar-Boquerón. Revestimiento: concreto formaleteado. 2006-2010.

3 EXPERIENCIAS


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3. EXPERIENCIAS

Túnel Sumapaz (Guillermo León Valencia), 4,2 km Tolima, sector Melgar-Boquerón. Revestimiento: concreto formaleteado. 2006-2010.

3 EXPERIENCIAS


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3. EXPERIENCIAS

Túneles Ruta del sol Tramo I 2013-2014Longitud aprox 400 m

3 EXPERIENCIAS


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3. EXPERIENCIAS

Túneles Ruta del sol Tramo I 2013-2014

3 EXPERIENCIAS


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3. EXPERIENCIAS

Túnel de la LíneaCajamarca – Calarca8,6 km de longitud130.000 m3 de concreto

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