Análisis de la dosificación en el diseño de shotcrete para la reducción de costos en procesos de minería subterránea

Abstract

En el presente trabajo de investigación se realiza un análisis en cuanto a la dosificación de los insumos que intervienen en la preparación de shotcrete, debido a que se verifica mediante los ensayos realizados a las probetas de shotcrete muestreadas, unas resistencias a la compresión simple que superan en un rango del 77% a 89% sobre el requerimiento de diseño F’c=300 kg/cm2 establecido por Catalina Huanca para sus operaciones; lo que nos lleva a reflexionar si la cantidad de cemento es la adecuada o por el contrario se está usando en demasía y con ello elevando los costos de sostenimiento. Se realiza primero un análisis de los insumos de shotcrete, siendo el agregado uno de los componentes de mayor variabilidad en cuanto a sus características, por lo cual se realizan ensayos normados para su control y así obtener un agregado adecuado para la preparación de un shotcrete de calidad. Posteriormente se realiza la elaboración de una nueva dosificación a partir de la disminución de 20 kg de cemento respecto a la dosificación actual para un diseño F’c=300 kg/cm2. Con esta variación de cemento también varían las cantidades de los demás insumos los cuales debemos de calcular de acuerdo a las proporciones especificadas dentro de la investigación. Se realizan ensayos a esta nueva dosificación de shotcrete los cuales deben cumplir con las normas ASTM, normas ACI, normas NTP, procedimientos y estándares. Los resultados de estos ensayos cumplen con los requerimientos y estándares solicitados por Catalina Huanca, obteniendo una resistencia temprana mayor a 2 Mpa después de las tres horas de realizado el lanzado del shotcrete; una resistencia final a los 28 días que supera los 300 kg/cm2 y un slump que en el tiempo se mantiene por encima de 6” antes de las 2 horas. Finalmente se realiza un análisis de los costos con el cambio en la dosificación del shotcrete, obteniendo en el primer trimestre una reducción en costos de $ 22, 688.40. Realizando una proyección para 1 año se obtendrá una reducción de $ 90, 753.60 en los costos de sostenimiento.

In this research work, an analysis is made regarding the dosage of the inputs involved in the preparation of shotcrete, because it is verified by the tests carried out on the sampled shotcrete specimens, some resistances to simple compression that exceed in a range of 77% to 89% over the design requirement F'c=300 kg/cm2 established by Catalina Huanca for its operations; This leads us to reflect on whether the amount of cement is adequate or whether it is being used in excess, thus increasing the costs of support. First, an analysis of the shotcrete inputs is carried out, being the aggregate one of the components with the greatest variability in terms of its characteristics, for which reason standardized tests are carried out to control it and thus obtain a suitable aggregate for the preparation of a quality shotcrete. Subsequently, a new dosage is elaborated based on the reduction of 20 kg of cement with respect to the current dosage for a design F'c=300 kg/cm2. With this variation of cement, the quantities of the other inputs also vary, which must be calculated according to the proportions specified in the research. Tests are performed on this new shotcrete dosage, which must comply with ASTM norms, ACI norms, NTP norms, procedures and standards. The results of these tests comply with the requirements and standards requested by Catalina Huanca, obtaining an early resistance greater than 2 Mpa three hours after the shotcrete was cast; a final resistance at 28 days that exceeds 300 kg/cm2 and a slump that in time remains above 6" before 2 hours. Finally, an analysis of the costs with the change in the dosage of shotcrete is made, obtaining a reduction in costs of $ 22,688.40 in the first quarter. Making a projection for 1 year, a reduction of $ 90,753.60 in maintenance costs will be obtained.