Determining Optimal Polypropylene Fiber Dosages In Sprayed Concrete For Mining And Civil Engineering Applications

Determinación de las dosis óptimas de fibra de polipropileno en el hormigón proyectado para aplicaciones de minería e ingeniería civil

En este estudio se realizaron investigaciones experimentales en fibras de polipropileno, en mallas de acero y en paneles de hormigón proyectado reforzados con fibra de polipropileno y con mallas de acero para evaluar las características de desempeño en absorción de energía y en capacidad de carga. Adicionalmente, se provee una evaluación del costo de materiales en mezlas de hormigón proyectado por unidad de absorción de energía y por capacidad de carga. Los exámenes en paneles, con las especificaciones europeas para hormigón proyectado (EFNARC, inglés), se realizaron en 18 muestras prismáticas con los mismos diseños de mezcla y se curaron por 28 días con refuerzos de diferentes dosis de fibras. Los resultados de la evaluación indican que, en términos de desempeño por unidad de costo para fibras de polipropileno, las mejores dosis fueron 2 kg/m³ y 5 kg/m³, respectivamente. Cuando se comparó con las mallas de acero, se determinó que las fibras de polipropileno son entre el 37 % y el 53 % más caras.

INTRODUCCIÓN

El hormigón proyectado es una mezcla de cemento, áridos y agua que se proyecta neumáticamente desde una boquilla para producir una masa densa y homogénea. El hormigón proyectado normalmente incorpora aditivos y también puede incluir adiciones o fibras o una combinación de ellas (EFNARC, 1996). El hormigón proyectado se utiliza ampliamente como soporte de rocas en minas y proyectos de ingeniería civil. Se aplica mediante un proceso por el que se pulveriza hormigón o mortero sobre una superficie para producir una capa compactada autoportante y portante. El principal principio de diseño del hormigón proyectado, así como de otros elementos de sostenimiento de rocas, es ayudar a la roca a soportar sus cargas inherentes (Malmgren, 2005).

El uso del hormigón proyectado para el sostenimiento de excavaciones subterráneas fue pionero en la industria de la ingeniería civil. Morgan (Morgan et al., 1989) ha presentado una revisión del desarrollo de la tecnología del hormigón proyectado. Rabcewicz fue el principal responsable de la introducción del uso del hormigón proyectado para el sostenimiento de túneles en la década de 1930, y del desarrollo del Nuevo Método Austriaco de Túneles para la excavación en terrenos débiles. En los últimos años, la industria minera se ha convertido en uno de los principales usuarios del hormigón proyectado para el sostenimiento subterráneo (Hoek, 2007). 

En la minería, se prefieren los revestimientos flexibles porque se permiten grandes desplazamientos de las aberturas subterráneas. A menudo se produce un amplio agrietamiento del hormigón proyectado. Por lo tanto, la tenacidad del hormigón proyectado es muy importante, lo que se consigue mediante el uso de refuerzos (Morgan et al., 1989).