aplicacion grouting en blindajes - rev final (1)

Categora Innovacin

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Aplicacin de Grouting para Blindajes

Oliver Barrantes Chambergo [email protected]

Manuel Villanueva Guevara [email protected]

Operacin y Mantenimiento de las Obras de Trasvase del

Proyecto Olmos

Pas: Per Empresa: Concesionaria Trasvase Olmos S.A. Unidad, Sector o Regin: Odebrecht Infraestructura DI: Alfonso Pinillos

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Resumen:

El conducto blindado del Tnel de Descarga de Salida de Fondo es una de las

estructuras ms importantes de la Presa Limn, la cual se encontr durante su

inspeccin en mal estado no permitiendo el uso normal de la estructura,

ocasionado por un inadecuado uso, al ser utilizado como cause de rio desde

noviembre de 2012 hasta enero de 2014 permitiendo el arrastre de slidos y

material en suspensin que desgastaron la losa de fondo de esta estructura

afectando el conducto blindado y Tnel de Salida.

Por lo tanto, se tuvo que cambiar el blindaje deteriorado por un nuevo blindaje

con un nuevo diseo, mejorando as su comportamiento a la adherencia y

desgate por abrasin. Con el cambio del blindaje, surge la necesidad de definir

un concreto que rena las caractersticas requeridas no solo en su

comportamiento de resistencia, sino tambin de trabajabilidad y fraguado

rpido (por que el tiempo de trabajo y reposicin del agua era en periodo corto).

Para lo cual se realiz un trabajo de investigacin en campo, determinando no

solamente el tipo de grouting, sino tambin el de mejor aplicacin, hacindose

pruebas preliminares en moldes prefabricados, obtenindose como resultados

la determinacin de la distancia y distribucin de agujeros en las planchas del

blindajes y otros detalles, como tiempo de fraguado, trabajabilidad y

determinacin de otras propiedades, en base a las marcas de grouting que nos

ofrece el mercado peruano para realizar este trabajo.

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1. IDEAS Y ACCIONES INCORPORADAS

1.1. Situacin anterior

Durante la inspeccin realizada se logr observar que el tramo del

conducto blindado se encontraba con las planchas desgastadas

no teniendo el espesor original y partes que ya no presentaban

blindajes.

Fotografa N01 y N02: Conducto Blindado lado derecho.

Fotografa N03: Sello del Conducto Blindado del lado izquierdo.

El concreto de relleno aplicado durante la construccin fue una

lechada de concreto con adiciones de microslice, sin embargo

para esta rehabilitacin no se us este relleno por motivos que se

necesitaba un concreto de fraguado rpido, autonivelante, fluido y

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con resistencias elevadas, esto debido a los periodos cortos de

trabajo que se tenan por exigencias de los agricultores aguas

abajo del tnel de salida, siendo en ocasiones estos periodos de 3

a 5 das consecutivos, para luego reponer el flujo de agua.

1.2. Ideas y acciones incorporadas

Las ideas y acciones incorporadas debido al problema de trabajar

con una presa en operacin donde las condiciones de trabajo

eran diferentes a las de construccin.

En ese momento no se dispona de tiempo y tenamos que luchar

con factores externos, que condicionan la modalidad de trabajar

tales como:

1.2.1. La estructura de salida de fondo en una estructura mixta

que cumple la doble funcin de ser aliviadero de

compuertas y descarga de fondo. En consecuencia para

trabajar en el fondo de la estructura de salida de fondo, se

tena que cerrar las compuertas del aliviadero y de la salida

de fondo, lo que ocasionaba que el embalse de la presa,

crezca en funcin a los aportes del ro, lo que determinaba

el periodo disponible para el trabajo (5 das).

1.2.2. Los requerimientos de agua por los usuarios aguas abajo

de la presa (1000 has) en terrenos de cauce del ro (de alta

permeabilidad) hacen que la frecuencia de riego sea ms

continua, lo que implicaba que no podamos cortarle el flujo

de agua por un periodo no mayor a 3 das en reiteradas

oportunidades.

1.2.3. La falta de desarrollo de un proyecto que atienda el riego

aguas abajo de la presa, haca que el caudal ecolgico de

1.3 m3/s, no se pueda utilizar con facilidad por que las

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tomas temporales de los agricultores, se quedaban

colgadas.

Estas limitaciones, hacan que tengamos poco tiempo para los

trabajos de rehabilitacin (vaciado de grouting en los blindajes),

adems este grouting debera de ser de alta resistencia, alta

adherencia (concreto viejo/nuevo, concreto/metal) autonivelante y

no contrctil.

Auto nivelante para facilitar su distribucin debajo de los blindajes,

con mayor razn atendiendo que el nuevo diseo del blindaje,

haba definido nuevos anclajes (flejes en forma de anillos) que

hacan ms difcil su distribucin en todo el volumen a vaciar.

Adems haba que definir la distribucin y separacin de los

agujeros de llenado y aireacin, de modo que no se debiliten

estn planchas de blindaje. Este grouting debera de ser no

contrctil, para que no genere mayores vacos, debajo de la

plancha de anclaje que debiliten su comportamiento del blindaje

ante el trnsito de avenidas.

Para determinar las interrogantes antes expuestas, haba la

necesidad de recurrir al mercado y analizar y probar el

comportamiento de los grouting existentes, as como el

cumplimento de sus especificaciones tcnicas en las condiciones

reales de la obra.

Para ello luego de definir el tipo de grouting adecuado, hicimos

pruebas y modelamos las actividades de vaciado de los

siguientes grouting:

Grouting de Euco (NS Grout)

Grouting de Basf (Masterflow 928)

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Grouting de Sika (Sika Grout 212)

Grouting de Chema (Chema Grout)

Las pruebas que se desarrollaron en atencin a nuestros

requerimientos fueron las siguientes:

a) Pruebas de extensibilidad

b) Pruebas de trabajabilidad/fraguado

c) Pruebas de resistencia

d) Modelamiento de la distribucin

e) Determinacin de ubicacin de agujeros de llenado /

aireacin.

1.3. Origen del conocimiento

Interna:

Para el desarrollo del proyecto se cont con la asesora de los

ingenieros: Ing. Wilder Araujo Villanueva (Gerente de

Operacin y Mantenimiento), Ing. William Tejada Bazn (RP

Obras Civiles), ambos hicieron seguimiento al desarrollo del

proyecto, evaluando los avances respectivos y sugiriendo

criterios en las pruebas realizadas, siempre respetando los

planos As Build para todos los procedimientos y rehabilitacin.

Externa:

Informe complementario Presa Limn. Ing. Enrique Pasquel.

Ficha Tcnica NS Grout

Ficha Tcnica Master Flow 928

Ficha Tcnica Sika Grout 212

Ficha Tcnica Chema Grout

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2. METODOLOGA

2.1. Descripcin

2.1.1. Determinacin del diseo del grouting requerido:

Del anlisis de los planos As Build nos permite estimar un

sector por rellenar del orden de 35.00 m de largo x 7.00 m.

de ancho y 0.50 m. de espesor que representan un

volumen de alrededor de 122.50 m3.

El plan de rehabilitacin contempla colocar el relleno a

travs de agujeros de 2" de dimetro ubicados en la

plancha de blindaje de 16 mm en un patrn de

espaciamiento de 1.20 m. x 0.80 m., que permiten a la vez

eliminar el aire que ser desplazado por el material de

relleno y servir de puntos de control del colmado eficiente

de la zona inferior.

Croquis N01: Corte Transversal del Tnel de Salida de Fondo y Aliviadero

1123.00

1100.80

1080.62

"C1"

1123.00

1089.12

6.0

0

2.40

1106.80

1.00

R35.0

0a

=19.4

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CONCRETO

f c=175 Kg/cm

TUBO PVC

200 mm

1105.94

R15.80

R16.80

1105.95

VIGAS

PREFABRICADAS

1125.00

1078.12

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Croquis N02: Vista en Planta del Tnel de Salida de Fondo Conducto Blindado

El espesor indicado, as como el volumen por vaciar y la

disponibilidad de las aberturas mencionadas condicionan el

emplear un material de relleno sumamente fluido con

caractersticas autocompactantes y gran capacidad de

desplazamiento.

2.1.2. Determinacin de las caractersticas a verificar en el

modelo:

La determinacin de las caractersticas que debera

cumplir, estuvieron determinadas por el tiempo de puesta

en marcha del Aliviadero y Salida de Fondo de la Presa

Limn la cual estaba condicionada a los caudales de

ingreso al embalse.

Es por eso que se necesitaba un concreto el cual fuera lo

suficientemente extensible para llegar a cubrir toda el rea

del blindaje, trabajable de tal forma que nos permita llenar

toda el rea sin que nos genere una junta fra, de fraguado

rpido ya que no contbamos con demasiado tiempo ya

que la estructura necesitaba ponerse en operacin y que

alcance su resistencia en el tiempo menos posible.

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Para esta determinacin de todas estas caractersticas se

compar las fichas tcnicas de todos los grouting

disponibles en el mercado, esto debido a que nuestra

necesidad de bolsas de grouting no era igual a la

capacidad de produccin de una sola empresa, motivo por

el cual nos oblig a ensayar con todas y establecer cuales

cumplan con las caractersticas que necesitbamos

2.1.3. Desarrollo del modelo:

Con el fin de observar mejor como era el comportamiento

de cada de los grouting se fabric un molde a escala con

planchas de polipropileno el cual sellaba el contorno del

blindaje de tal manera que nos permiti observar cmo era

el desplazamiento (extensibilidad).

A la plancha de acero se le hicieron perforaciones de 2

con una distribucin en tresbolillo y espaciadas de acuerdo

a los resultados de las pruebas de extensibilidad y

trabajabilidad.

Para la colocacin del grout era necesario usar una Caja de

Grouteo de tal manera que en esta se acumulara el

material para que haga presin y fluya por abajo de la

plancha de acero o blindaje. La caja de grouteo es un

embudo donde se acumula el grout. Esta fue de una forma

cnica para ayudar a que se aumente la presin a la salida

de la caja. La caja de grouteo fue fabricada de metal.

El desarrollo del modelo fue el procedimiento el cual se

aplic para los trabajos de rehabilitacin del conducto

blindado de salida de fondo, en donde el blindaje presente

se encontr daado como consecuencia del uso del

inadecuado de la estructura, provocando el

desprendimiento y desgaste de las planchas instaladas

durante la construccin de la infraestructura.

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2.2. Composicin de los equipos


Ing. William Tejada Bazn

Bach. Oliver Barrantes Chambergo

Bach. Manuel Villanueva Guevara


modelo:



Tec. Said Chvez Qumica Suiza

Tec. Wilson Olaya Universidad Seor Sipan


Ing. William Tejada Bazn



Kellyn Rupire (E-Practico)

Jos Cceres (E-Practico)

1 Soldador (Armado de caja de prueba)

1 Pen (sostenimiento del cono)

2 Peones (vaciado de concreto con balde)

6 Peones (preparacin de concreto)

1 Operador de Autohormigonera

1 Operador de Minicargador

1 Operado Mezcladora Trompo de 13 pies

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2.3. Equipos, insumos e instalaciones utilizadas


Equipos:

Laptops

Proyector

Insumos:

Laptops

Proyector

Instalaciones Utilizadas:

Oficinas Campamento de la Presa Limn -

Concesionaria Trasvase Olmos


modelo:

Equipos:

Laptops

Proyector

Cono de Abraham

Cono de muestra (30 cm H x 30 cm D)

Balde de 18 litros

Taladro con broca mezcladora

Insumos:

Laptops

Proyector

Cemento Grout

Gravilla de 3/8

Agua Potable




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Laboratorio de Ensayo de Materiales de la

Universidad Seor de Sipan

Laboratorio de Concreto de DINO


Equipos:

Autohormigonera

Mezcladora de Concreto tipo trompo

Minicargador

Proyector

Insumos:

Cemento Grout

Gravilla de 3/8

Agua




2.4. Productividades alcanzadas


Se utiliz la dosificacin recomendada por el Ing. Enrique

Pasquel, una bolsa de grout (30 kg), 15 kg de gravilla de

3/8 de dimetro y 6 litros de agua para una mezcla fluida.

No se incorpor algn aditivo a la mezcla.


modelo:

La mezcla comenz a prepararse con la utilizacin de un

taladro con broca para mezclar para asegurar la

homogeneidad del mezclado, luego se procedi a realizar

los ensayos.

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Fotografa N04: Sello Limpieza de la superficie antes del vaciado en el cono de Abrams

Se repitieron los procedimientos en un intervalo de 30

minutos durante 4 ocasiones.

Fotografa N05: La extensibilidad presentada era de 73 cm.

Fotografa N06 y N07: Se observ que la mezcla resultaba ser muy fluida en lo que respecta

a extensibilidad. Apenas se levant el cono, el fluido se desparramo uniformemente.

Fotografa N08: El tiempo de vaciado en el cono fue de 7 segundos.

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Se pudo comprobar que en 30 minutos redujo su dimetro

de extensibilidad en 13 cm, un 19% y en esta muestra no

se apreciaba una uniformidad del todo compacta. Sin

embargo el tiempo de vaciado no aument

considerablemente. Esto indica que todava te permite

vaciar la mezcla por medio del cono sin que se estanque.

El tiempo de vaciado en el cono fue de 7.7 segundos.

Fotografa N09 y N10: La extensibilidad presentada fue de 59 cm

Despus de una hora de mezclado el concreto ha perdido

trabajabilidad notablemente. Su extensibilidad se redujo en

25.5 cm respecto del primer vaciado en el cono de Abrams.

Fotografa N11 y N12: La extensibilidad presentada fue de 47.5 cm, una

prdida del 35% de esta propiedad y el tiempo de vaciado en el cono fue de 14

segundos.

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Esto es un valor considerable y nos indica que es peligroso

colocarlo, ya que se necesita un elemento con mucha

fluidez. Adems el tiempo de vaciado se duplic y afectara

en los rendimientos.

Para el ltimo ensayo a la mezcla de concreto se le incluy

aditivo plastificante (Neoplast 5000 HP) en cantidad de 1 %

de acuerdo al peso de grout pero se comprob que an con

el aditivo la trabajabilidad del concreto no era

recomendable para un vaciado. Se observ que el material

no era fluido con solo intentar mezclarlo y se descart su

uso pasada la hora y media.


El molde piloto en donde se depositara el concreto tiene

como dimensiones:

1.70 m largo, 1.70 m ancho, 0.5 m de alto.

Para el mezclado se tiene que tomar en cuenta la

dosificacin establecida. La sustancia debe de ser

mezclada mnimo por 8 minutos despus de tener todos

sus componentes.

Durante este procedimiento se calcularon los tiempos de

duracin de cada actividad resultando un tiempo total de

preparacin de 40 minutos.

Para el inicio de vaciado se colocaron los conos dentro de

los agujeros de vaciado que se encuentran en las planchas.

Probando con 2 clases de conos:

- De 30 cm de alto x 30 cm de dimetro

- De 60 cm de alto x 60 cm de dimetro

Una vez culminado el tiempo de preparacin se procedi a

vaciar la mezcla en los conos utilizando los baldes como

recipientes de traslado.

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Esta actividad se repiti hasta que la platina de acero

quedo totalmente llena sin presentar espacios vacos.

Es importante mencionar el que concreto tipo grout pierde

sus caractersticas pasada 01 hora desde su mezclado.

Por ello es importante que al realizar la actividad del

vaciado, la mezcla sea depositada por debajo del tiempo de

60 minutos. Con ello se puede garantizar la colocacin de

una sustancia fluida.

2.5. Problemas Observados


En la determinacin del diseo del grouting contemplaba

colocar el relleno a travs de agujeros de 2" de dimetro

ubicados en la plancha de blindaje en un patrn de

espaciamiento de 1.20 m. x 0.80 m con una distribucin en

tresbolillo, que permitiera a la vez eliminar el aire que ser

desplazado por el material de relleno de tal forma de servir

como puntos de control del colmado eficiente de la zona

inferior.


modelo:

Por tratarse de un relleno de gran espesor, se emple el

grout adicionndole gravilla de 3/8" en una proporcin de

15 kg de gravilla por cada 30 Kg de Grout con una

consistencia de alta fluidez lo que permitir bajar la

cantidad de grout necesario sin afectar la resistencia y

permiti aumentar el rendimiento hasta 0.025 m3/bolsa que

represento un ahorro del orden del 15% en la cantidad de

material total a emplearse.

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En cualquiera de las alternativas el vaciado fue continuo y

ejecutado de manera ordenada en el sentido ms angosto

y completando franjas uniformes antes de cambiar de

posicin de los puntos de vaciado.

2.6. Diseos


Para el diseo se utiliz la dosificacin siguiente:

- 1 bolsa de grout (30 kg)

- 15 kg de gravilla de 3/8 de dimetro

- 6 litros de agua para una mezcla fluida.

No se incorpor algn aditivo a la mezcla.


modelo:

MEZCLADO

# personas mezclado

Tiempo de inicio

Tiempo final

VACEADO

# personas mezclado

Tiempo de inicio

Tiempo final

Tiempo

TIPO DE CONO #1 #2 #3

Cono 01

Cono 02

MINI CARGADOR

Volumen

Tiempo de inicio

Tiempo final

CARRETILLA

Volumen

Tiempo de inicio

Tiempo final

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Ensayo Tiempo Extensibilidad

(cm) Perdida de

Extensibilidad Tiempo de

Vaciado (seg)

# 1 11:38 73 - 7

# 2 12:08 59 19% 7.7

# 3 12:38 47.5 35% 14

# 4 01:08 35 52% -

Cuadro N01: Control de tiempos de Vaciado y Extensibilidad


Esquema del Molde para ensayos de Vaciado de Grout en Blindajes

Esquema N01: Esquema de Molde Prefabricado para Simulacin de Vaciado de Grouting

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2.7. Los costos incurridos y/o Inversiones

ENSAYOS PRELIMINARES

DESCRIPCION UNIDAD METRADO COSTO TOTAL

ENSAYOS/PRUEBAS SEMANAL 1 S/. 10,000.00 S/. 10,000.00

MANO DE OBRA


PERSONAL OBRERO MENSUAL 2 S/.

250,000.00 S/. 500,000.00

MATERIALES


CONCRETO GROUT M3 180 S/. 2,500.00 S/. 450,000.00

EQUIPOS MANUALES GLB 1 S/. 20,000.00 S/. 20,000.00

MAQUINARIA


ALQUILER DE MAQUINA MENSUAL 2 S/. 86,580.00 S/. 173,160.00

COSTO TOTAL EN SOLES: S/. 1,153,160.00

COSTO TOTAL EN DOLARES: USD 411,842.86 Cuadro N02: Costos Incurridos en los Ensayos Preliminares y Reparacin Conducto Blindado

Todos estos Costos incurridos en la Reparacin del Conducto

Blindado as como las Inversiones en sus Ensayos Preliminares

para la determinacin del Diseo y Caractersticas del Grouting

deseado, se est garantizando la seguridad de operacin y

mantencin de los Activos de la Empresa los cuales representan

una inversin de 350 millones en el caso de Trasvase y de 280

millones en el caso de Irrigacin.

2.8. Fotos

A continuacin, se presentan fotos sobre los trabajos realizados

detallados anteriormente:

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Fotografa N13: Vaciado de Grout, usando encofrado

Fotografa N14: Pao de Plancha de acero desencofrado

Fotografa N15: Vaciado de Grout en planchas restantes

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Fotografa N16: Brigada de Obreros de Preparacin de Grout

Fotografa N17: Verificacin de uniformidad en el Mezclado de Grout

Fotografa N18: Distribucin de llenado de Grout en tresbolillo

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Fotografa N19: Seccin casi terminada, sellando perforaciones de Vaciado

Fotografa N20: Brigada de Obreros en llenado de Grout

Fotografa N21: Conducto Blindado terminado

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3. RESULTADOS OBTENIDOS

NS GROUT

MASTER FLOW 928

SIKA GROUT 212 CHEMA GROUT

ENSAYO N01 EXTENSIBILIDAD (cm) 73 cm 72 cm 83 cm 75 cm

TIEMPO DE VACIADO (seg)

7 seg 6.8 seg 6.7 seg 7.1 seg

ENSAYO N02 (30 min despus)

EXTENSIBILIDAD (cm) 59 cm 57 cm 54 cm 57.5 cm


7.7 seg 7.4 seg 8.7 seg 7.6 seg

ENSAYO N03 (60 min despus)

EXTENSIBILIDAD (cm) 47.5 cm 43.5 cm NO SE PUDO REALIZAR EL

ENSAYO

46 cm


14 seg 15.7 seg 14.8 seg

CONSISTENCIA LIQUIDA

INICIAL 4 horas 4.5 horas 0.5 horas 2 horas

FINAL 6 horas 6 horas 1.5 horas 3.5 horas

RESISTENCIA

3 horas 3 kg/cm2 2.5 kg/cm2 15 kg/cm2 5 kg/cm2

6 horas 20 kg/cm2 16 kg/cm2 35 kg/cm2 25 kg/cm2



AUTONIVELANTE SI SI SI SI

NO CONTRACTIL SI SI SI SI

Cuadro N03: Resultados Obtenidos de los Ensayos Preliminares a los distintos Grout

4. REAS DE APLICACIN

El grouting es un mortero sin contraccin, el cual viene listo para ser usado

en rellenos de anclajes y trabajos de nivelacin. Este tipo de mortero ha

sido especialmente diseado para obtener la consistencia y penetracin

apropiada para cada tipo de aplicacin, manteniendo su estabilidad

volumtrica en sentido vertical, desarrollando rpidamente su resistencia

inicial y alcanzando altas resistencias finales. Los morteros de grouting se

usan como rellenos en zonas confinadas, cuando se requiera: alta

resistencia, adherencia y estabilidad volumtrica vertical del relleno.

Usar especialmente para:

Anclaje de pernos.

Rellenos para nivelacin de equipos y maquinaria en la industria

(motores, turbinas, compresores, bombas, etc.).

Relleno bajo columnas de acero o prefabricados de concreto.

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Inyecciones de mortero estructural.

Resane de concretos y reparacin de fallas en sistemas

estructurales de concreto.

Elaboracin de concreto sin contraccin para rellenos estructurales.

5. CONTACTOS

Joseph Oliver Barrantes Chambergo [email protected]

994626939

Manuel Angel Villanueva Guevara [email protected]

989246388

aplicacion grouting en blindajes - rev final (1)

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