HISTORIA
Las soluciones dadas a diversos retos que se han presentado a lo largo del desarrollo de nuestra civilización con el propósito de sacar adelante cada uno de los pasos que como humanidad hemos logrado realizar, y que tal vez de esta manera se dio inicio a una de las aplicaciones para el concreto más utilizadas en el mundo de la infraestructura como es el “Concreto Lanzado” o más bien conocido como “shotcrete”. Aproximadamente en el año 1910 el naturista y taxidermista Estadunidense Carl E. Akley en busca de una solución para poder recubrir los esqueletos de animales prehistóricos, se le ocurre la metodología del “Cement-gun”. Inicialmente su metodología fue a través del “Método Seco”. De esta manera surge esta forma de utilizar el concreto y se suma a la larga lista de métodos y aplicaciones del material que le sigue dando puntos para ser uno de los materiales más versátiles conocidos.
Con el desarrollo de la infraestructura ferroviaria, el concreto lanzado empieza hacer fundamental para el avance de este tipo de proyectos, para poder cruzar montañas ya sea paraexplorarlas, pasar por debajo de ellas o rodearlas por medio de un corte; el Concreto Lanzado presentó una solución para dar estabilidad a los túneles y taludes, de esta manera facilitando el avance en los proyectos. Por tal motivo se empieza a definir un procedimiento de trabajo, aproximadamente en 1930 dándose a conocer con el nombre de “shotcrete” el cual promueve “American Railway Engineering Asociation”. Continuando el camino del avance de este tipo de Concreto, en 1950 “American Concrete Institute (ACI)” lo define como concreto Lanzado de Manera oficial abriendo las puertas a la normalización para este producto.
DEFINICION
Cuando hablamos de Concreto Lanzado, no solo podemos pensar en el producto en sí, debemos considerar que este tipo de concreto más que un material es un sistema completo; del cual se debe tener conocimiento y control para poder garantizar el éxito que se propone. Y es así como la definición que encontramos en la literatura sobre este tipo de concreto: “Es el nombre del mortero o concreto conducido a través de una manguera y arrojado con aire comprimido a alta velocidad sobre una superficie de soporte. La fuerza del chorro que golpea la superficie compacta el material de modo que se puede soportar por sí mismo sin desprendimiento, aun sobre una cara vertical o de techo”, confirma que es necesario la correcta ejecución del sistema completo.
Es sumamente importante tener claro que se debe contar con un concreto diseñado para ser lanzado o proyectado, teniendo en cuenta que éste tendrá una interacción con otros materiales como los aditivos que lograrán tiempos de fraguados más rápido que permitan su soporte, además tener un equipo adecuado de lanzado que tenga la capacidad de proyectar a las distancias requeridas y en las posiciones que el elemento se presente y, también tener el conocimiento de cómo será la interacción del concreto al ser lanzado con la superficie; pues dependiendo de esta tendremos que acomodar todo el sistema. Todo esto se hace realidad de la mano de un operario con conocimiento, experiencia y certificado para esta actividad.
El concreto Lanzado tiene 2 metodologías de colocación, que consideran variables muy diferentes en el momento de la aplicación y los equipos a utilizar; las cuales son:
El Método Seco fue el primero en aplicarse, este consiste en realizar una mezcla en seco de los materiales tales como, los agregados y materiales cementantes los cuáles no deben tener una humedad superior al 8%, estos son transportados por una manguera flexible, posterior la mezcla se hará en una boquilla con el agua a presión que hidrata la mezcla y con el aditivo acelerante.
El método húmedo y más utilizado en el medio consiste en realizar la mezcla del concreto con las propiedades necesarias para poder proyectar, éste será transportado por una manguera en la cual se mezclará con aire a presión y aditivo acelerante, con el fin de colocarlo en la superficie, esto se realiza en el cuerpo de lanzado.
NORMATIVIDAD
ACI (American Concrete Institute) ha sido uno de los pioneros a nivel mundial en establecer los parametros normativos en los Concretos Lanzados, de alli surge la Guia o código ACI 506, la cual hace un recorrido de manera completa sobre la historia del producto, definición de las caractiristicas de los materiales con los cuales debemos trabajar para obtener un resultado esperado conforme, metodologias de aplicación y equipos requeridos para la proyeccion del concreto.
Tambien ASTM C 1140 y para colombia la norma NTC 4344, nos explican cuales son los parámetros y procedimientos de medicion de los concretos Lanzados a través de la metodologia de Artesas. Los demas procedimientos de evaluación están alineados con los parámetros de los concretos convencionales, que nos ayudarán a determinar la ideonidad del concreto antes de ser colocado, en el momento del lanzado y la evaluación como producto terminado. De esta manera desde la normatividad colombiana podremos aplicar NTC 396 con el fin de poder medir el asentamiento del concreto y garantizar la consistencia necesaria para poder proyectar, con la norma NTC 4344 se definirá como se toma adecuadamente la artesa, la norma NTC 3658 nos dicta el procedimiento adecuado para la extracción de nucleos en la Artesa y finalmente con la NTC 673 se realizará el proceso de falla del especimen para determinar la resistencia a la compresión.
Los parámetros de diseño adicional a la resistencia a la compresión en el concreto Lanzado es la Tenasidad o Absorción de Energía del producto. La norma que nos indica los parámetros a seguir para esta evalaución es la NTC 5721.
MATERIALES
Podemos pensar en la producción de Concreto Lanzado con la misma filosofía que producimos un concreto convencional, pues requerimos los mismos materiales; es decír, Cemento, Agregados, Agua y aditivos; claro esta que la dosificación y las caracteristicas de los materiales a utilizar deben estar pensados para el proposito de este; una mezcla que sea homogenea, con buena compasidad y de facil transporte que nos permita generar la proyección.
Explicaremos cada uno de los materiales a utilizar en el Concreto Lanzado que nos permita entender cómo obtener una mezcla que cumpla las propiedades esperadas.
Los Agregados.
Para empezar es importante citar la NTC 474 o ASTM C33, pues estas son las normas que nos dan los parametros de calidad en los agregados a utilizar en el Concreto Lanzado, garantizando que los materiales a utilizar estan dentro de los parametros de calidad que estas normas nos citan y teniendo claro que la participacion de los agregados en el producto es del 60% al 80%, dandole gran importancia a el control y el conocimiento sobre estos. El Código ACI 506 nos da un lineamiento de como debe ser la combinacion entre agregados finos y gruesos que establezca un ensamble adecuado que genere la compacidad en la mezcla y no una segregacion.
Pero no solo estar dentro de estas bandas granulométricas nos van a garantizar un adecuado ensamble en nuestros agregados, tambien debemos tener presente que el origen y el tipo de fabricación de los materiales es fundamental. Podríamos decír que tener la totalidad de caras fracturadas en las gravas o tener arenas con módulos de finura altos, podria dar una apariencia de asperesa al concreto, que finalmente lo veremos reflejado en el momento de lanzar.
Otro de los parámetros a considerar en el agregado es el tamaño máximo del material a utilizar, pues este debe estar relacionado con el diametro de la boquilla y la capacidad de presión que tengamos en el equipo para lanzar, pues tener sobre tamaños en los agregados generaría atascos lo que se podría traducir en un problema de seguridad en el momento de la colocación del concreto.
Material Cementante.
El cemento es el material cementante por excelencia para los Concretos Lanzados, pues al tener la propiedad de aglutinante nos permite obtener la resistencia mecanica del concreto, sirve como lubricante de la mezcla; lo que facilita que logre su proposito. Es importante considerar que el Cemento a utilizar en el Concreto Lanzado pueda desarrollar resistencias a temprana edad para que con la adecuada utilización de aditivos podamos tener la propiedad de fraguado rapido de la mezcla y obtener resistencia a la compresion, dando soporte por sí mismo y siendo capaz de sostenerse sea en techo o de manera vertical.
El papel que el Cemento cumple en este tipo de concretos es fundamental, tener claramente identificada la dosificacion de este es muy importante. El Código ACI 506 recomienda utilizar cantidades de Cementos que nos permitan tener una Relación A/C entre 0.3 al 0.5, esto permitirá que podamos obtener las resistencias esperadas según la especificación dada y poder dar lubricación al concreto por su propiedad de finura.
En los Concretos Lanzados se utilizan otros tipos de materiales cementates que nos permiten tener mejores propiedades, como puede ser el caso de utilizar Humo de silice, el cual ayuda a densificar la mezcla y generar una propiedad de mejor durabilidad y cohesividad en el producto.
Los Aditivos.
Estos tiene un papel fundamental en los Concretos Lanzados, pues nos ayudan a que se de un fraguado rapido y un endurecimiento casi inmediato.
Debemos considerar los aditivos que vamos a utilizar en varias de las etapas, pues generalmente los concretos lanzados que son utilizados en infraestructura son para dar estabilidad en taludes o túneles, lo que nos dice que necesariamente la producción del concreto no se va dar en el mismo punto de colocación; sino que se tendrá que transportar al lugar, lo que nos obliga a tener aditivos que den sostenimiento en terminos de manejabilidad al producto y otros que nos ayuden con la reducción de agua para obtener mejores propiedades de resistencia mecánica y durabilidad. Es recomendable no utilizar aditivos retardantes sino estabilizadores, que tengan una compatibilidad adecuada con el aditivo acelerante el cual se adiciona en el momento de la proyeccion del concreto, pues estos tienen un efecto de buen comportamiento con el cemento y demas aditivos, la dosificación adecuada del mismo da un endurecimento casi inmediato, que nos permite cumplir con el servicio que el concreto Lanzado nos presta. Una de las pruebas comunmente utilizadas para verificar la compatibilidad entre el aditivo acelerante y el cemento es la ASTM C191 modificada, que nos permite medir el tiempo de reaccion del aditivo con el cemento; luego de garantizar la dosificación.
METODOLOGIA DE COLOCACION.
Dependiendo de cual se la metodologia; método seco o húmedo, existen unas variables constantes en ambos métodos, de estas dependerán el éxito del proceso. Una de estas es la capacidad que tenemos de bombeo y la forma de transportarlo; es decir, la cantidad de tuberia, sus reducciones y el estado de la manguera; con esta información ya se podría hacer un ajuste en la fluidéz requerida para el concreto, teniendo presente que estas tienen un limite, pues podria generar problemas en la adherencia de la superficie. Tambien es de suma importancia el cuerpo de lanzado; donde se genera la mezcla del concreto, el aditivo acelerante y el aire; de aca dependerá que la combinación de estos 3 materiales en el proceso funcione adecuadamente, por ejemplo tener contemplado una capacidad de aire adecuado, saber y garantizar que tenemos un sistema de dosificación de aditivo acelerante que llegue al concreto en las cantidades adecuadas con relación al cemento utilizado. Por último y no menos importante en todo el sistema, es el operario de lanzado, dependerá que el concreto pegue adecuadamente, Él deberá conocer las distancias para no generar rebote y dar el pegado adecuado, tendrá que conocer cómo manejar las diferentes dosis de aditivo según la superficie de trabajo, deberá tener conocimiento del proceso de toma de muestra en la artesa y deberá tener una referencia sobre los espesores deseados; de Él dependerá que se desarrolle todo la actividad adecuadamente.
Mauricio Tobon Camaño.
Jefe Control de Calidad Zona Noroccidente
Concreto Argos.
CONCLUSIÓN
Comprender que el concreto lanzado no solo es un material, y que es todo un sistema en el cual todo debe estar coordinado, tener un conocimiento claro de cuáles deben ser las características de los materiales de producción, cual debe ser la dosificación y como interactuan los diferentes materiales; entendiendo cual es la necesidad que cubrirá el concreto lanzado. Ademas se debe tener el conocimiento de la superficie en la que vamos a trabajar y cual debe ser el proceso de colocación, garantizando que el operario de lanzado se encuentre certificado y con experiencia, ademas de poder realizar los procesos normativos de evaluación del concreto; esto desde la toma de la muestra con la artesa,el adecuado curado, la extracción de los núcleos y la falla de los mismos. Si controlamos todas estas variables tendremos un Concreto Lanzado adecuado para el funcionamiento que estamos esperando.
