ntc aplicaciones curso taludes

CURSO CONSOLIDACIÓN DE TALUDESCURSO CONSOLIDACIÓN DE TALUDES

E.U.T.I.M. MieresJulio 2006

Pablo Vázquez Fernández Director ComercialIngeniero de Minas

Luis Carlos Zapico Director de ProducciónGeólogo

·Fabricación de Resinas

·I+D+I

·Distribución en España y Portugal

•Asesoría Técnica•Aplicación de Productos

INYECCIONESDefinición

Introducción en el terreno (a presión y caudal relativamente regulado y con magnitudes muy diferentes) de un material que, bien rellenando huecos o cavidades, bien desplazando el terreno existente, o bien creando (por mezcla con el original) un nuevo material, que consiga una mejora de las características geotécnicas resistentes de la zona tratada, reduzca su permeabilidad o disminuya su deformabilidad.

A. Bielza Feliú 1999

Tipos de Inyección

• IMPREGNACIÓN

Inyección de un material (cementoso, resinas, soluciones químicas...) que durante el tiempo que permanecen “fluidos”, penetran por las discontinuidades del terreno, y posteriormente solidifican aportando al terreno una “consistencia”

• FRACTURACIÓN

Inyección de productos (agua, cementos, soluciones químicas,...) a alta presión que pretenden la apertura controlada y limitada de fracturas que al penetrar los productos en una o dos fases (agua a presión y luego cementos), solidifican y rigidizan el terreno.

• COMPACTACIÓN - DESTRUCTURACIÓN

Inyección de productos (cementos), que persiguen la formación de un bulbo de este material tras el desplazamiento del terreno, o la mezcla con este (Jet Grouting).

Tipos de Materiales de Inyección

• LECHADAS EN BASE CEMENTO

- Mezclas de Cemento – Bentonita- Suspensiones Arcilla – Cemento- Mezclas de Cemento Especial. Microcemento

• RESINAS

- Mezclas de Acrilamida- Resinas Fenoplásticas- Resinas Aminoplásticas- Resinas Acuarreactivas- Resinas Organominerales

Materiales de Inyección según la Permeabilidad del Terreno

Suspensiones(Fluidos de Binghamian)

Soluciones(Fluidos Newtonianos)

Emulsiones de Gaseosas

Inestable EstableSoluciones Colloidales

Soluciones

PurasResinas Espumantes

Tipo de Mezcla

Cemento Puro

Cemento y

Bentonita o Arcilla

Deflocu-lantes

y Bentonita

Gel de Silicato Sódico de Alta

Resisten-cia

Gel de Silicato Sódico

de Resis-tencia Media/Baja

Resinas Organicas

Base Cemento

Organicas

Coefficente

de

permeabilidad

K (m/s)

- >5.10-3 >5.10-4 >5.10-4 >10-4 >10-4 - -

Tipo de Terreno

Fracturas con

apertura media alta

gravasArena

GruesaArena Fina

Arena Fina

Arena Fina

Grandes Cavida-

des

Cavida-des con circula-ción de agua

Cuadro de Aplicaciones

Mezclas de Cemento - Bentonita

- Agua y Cemento, Bentonita y adicionalmente Áridos

ESTABILIDAD:1 litro, al cabo de 2 horas, el volumen superior de agua clara que sobrenada es menor al 5% del volumen total

BENTONITA: Se añade para conseguir la Estabilidad de la solución (2 a 5%)

- Otros Aditivos:Acelerantes o Retardantes: Tiempo de FraguadoLubricantes: FluidezColoides: Limitan la segregaciónMateriales ExpansivosEstabilizantes: Productos para reducir la cantidad de agua en la mezcla

Suspensiones Cemento - Arcilla

Podrán utilizarse materiales arcillosos en las lechadas hechas a base de cemento,con el fin de reducir la sedimentación, y variar la viscosidad y la cohesión de la lechada, consiguiéndose, además, una mejora de la bombeabilidad.

Se podrán utilizar arcillas naturales de carácter eminentemente plástico y estructura laminar, activadas o modificadas, por su mejor calidad en cuanto al efecto superficie de sus partículas, así como por la mayor regularidad de sus propiedades.

En todo caso deberá conocerse la mineralogía, granulometría, humedad y límite líquido del material arcilloso que se utilice

MicrocementoLechadas con cemento de tamaños hasta 6 micras, para inyección en suelos y terrenos arenosos.

Con la adicción de un superfluidificante, se consigue una gran penetración en el terreno, aumentado sus propiedades mecánicas, y disminuyendo la permeabilidad del terreno notablemente.

Útil en materiales de tamaño muy fino (arena fina, e incluso limos)

Resinas

Soluciones de productos Orgánicos en agua o en un disolvente de carácter acuoso o no acuoso, capaces de producir la formación deun sólido dotado de propiedades mecánicas adecuadas.

APLICACIONES

- Inyección de consolidación e impermeabilización

- Relleno de cavidades

- Reparaciones en obras

Mezclas de Acrilamida

Mezclas de Acrilamida al 95% y un agente que permite enlazar las cadenas

Son fluidos de muy baja Viscosidad, lo que permite una penetración rápida y profunda, con un tiempo de gelificación que puede ser controlado mediante el porcentaje de agente enlazante añadido

Alto Coste

Altamente Tóxicas

Resinas FenoplásticasResulta de la reacción entre un FENOL y un ALDEHIDO.

Producto final de Alta Resistencia a Compresión

Afectadas por los ciclos Sequedad/Humedad

Toxicas por inhalación (para su aplicación en espacios cerrados, requieren equipos autónomos de respiración o ventilación forzada)

Algunas de estas resinas, son IGNÍFUGAS y ANTIESTÁTICAS y pueden utilizarse en Atmósferas Potencialmente Explosivas.

Resinas AminoplásticasResultan de la reacción entre una UREA y un FORMALDEHIDO

Son Tóxicas y Corrosivas, por el catalizador de carácter altamente ácido

Producto resultante INERTE, aunque la posibilidad de la existencia de Formaldehidos libres, sin reaccionar, puede ser peligrosa en terrenos susceptibles de afectar a acuíferos que puedan movilizar y llevar a la superficie las moléculas.

Resinas Acuarreactivas

Expansivas (x15) y No Expansivas (x2)

Polimerizan al entrar en contacto con el Agua

Más común Poliuretano (mejores propiedades mecánicas, y mayor variedad de aplicaciones)

- Monocomponentes

- (Poliurea + Poliol) + AGUA =

Copolímero de Poliretano Polurea + CO2

Lográndose el efecto espumante

Resinas AcuarreactivasPRECAUCIONES:

- Mezcla con el reactivo (agua) incompleta

- Bolsas de material sin reaccionar

- Reacción Exotérmica. Tª > 95ºC Puede generar incendios en terrenos con alto contenido enMateria Orgánica como Pizarras Bituminosas y/o Carbón

- No Ignífugo

Caso Particular: POLIURETANOS BICOMPONENTES

Poliuretanos Bicomponentes- No son Acuarreactivos; Resina+Catalizador, pero la presencia de agua cataliza la reacción

- Baja Viscosidad: Alta penetración

Viscosidad a 25 ºC de 480 a 400 mPa.s

- Alta velocidad de reacción

Inicio 70 sg

Final 180 sg

- Alto poder Adhesivo

Test de adherencia sobre hormigón

(Ref. Norma DMT) después de 3 h. 2 MPa

Poliuretanos Bicomponentes- Mezcla controlada de reactivos

- Tª Reacción > 80ºC

- Elástica. Módulo Elasticidad >10 Mpa.

APLICACIONES

- Consolidación Gravas y Arenas NO SATURADAS EN AGUA

- Consolidación Rocas muy Fracturadas (Fracturas >0.01 mm)

- Consolidación de Estratos Incompetentes

- Consolidación Minería Carbón

Resinas Organominerales- Bicomponentes

· Inorgánico: Fosfatos o Silicato Alcalino

· Orgánico: Poliisocianato

- No afectados por la presencia o ausencia de AGUA

- Alta velocidad de Reacción >45 sg. La Velocidad es Función de la TEMPERATURA

- Excelentes Propiedades Mecánicas

Resinas Organominerales

CLASIFICACIÓN SEGÚN TIPO

NO EXPANSIVAS

EXPANSIVAS

· 65 L Rellenan 1 m3

en 4 min.


CLASIFICACIÓN SEGÚN APLICACIÓN

CONSOLIDACIÓN (No Expansivas)



CONSOLIDACIÓN



CONSOLIDACIÓN

Consolidación de Techo de Arenisca y Frente de Carbón



IMPERMEABILIZACIÓN SELLADO DE FUGAS

Resinas OrganomineralesCLASIFICACIÓN SEGÚN APLICACIÓN

RELLENO

- Muy Rápido: Hasta 1 m3 en 4 min.

- Ligero: Con expansión máxima 1m3 65 Kg

- La presencia de AGUA no afecta a la reacción

- Equipo de Aplicación reducido, ligero y de gran movilidad

Ideal para tratamientoinmediato de SOCAVONES

Resinas OrganomineralesCLASIFICACIÓN SEGÚN APLICACIÓN

RELLENO

Cavidad CONFINADA Cavidad LIBRE

Equipo de Aplicación

INYECCIONES DE CEMENTO

-Mezclador Coloidal

-Agitador

-Bomba

-Líneas Circulación

-Manómetros y Caudalímetros

-Mangueras y Obturadores


Bomba de Pistón


Bomba de rotor HELICOIDAL


Equipo de

Inyección para

MICROCEMENTOS


INYECCIÓN CON TUBOS-MANGUITO (Microcemento)

-Perforación-Encamisado-Relleno con mortero pobre-Inyección con doble obturador a distintos niveles a través del Tubo-Manguito


INYECCIONES DE RESINA

-Bomba de Inyección.

Distintos tipos en función del número de Componentes, y del Caudal y Presión necesaria

Ambos tipos se componen de un Motor Neumático o Eléctrico, que transmite el movimiento a los elementos de Bombeo (Pistones o Bombines Rotativos)


Bombas de PISTÓN

- Caudal Pulsante

- Alta Presión

- Robustas

Equipo de AplicaciónBomba ROTATIVA Ligeras y Pequeñas

Caudal Continuo Alta Presión (< Pistón)


Lineas de Circulación: Latiguillos de alta presión, doble camisa de malla de acero (200 bar). Hasta 200 m.

Pistola de Inyección:- Válvulas Cierre- Antirretornos- “Y”- Mezclador Estático- Lanza de Inyección

Jet GroutingInyección Radial de Fluidos a muy alta velocidad, para desagregar el terreno, sustituyendo parcialmente el material erosionado y mezclándolo con un agente de cementación para formar un nuevo material.

Con este Sistemas realizamos una mejora de las propiedades geomecánicas y físicas del terreno de la zona inyectada, y hasta una distancia de ½ del diámetro de la columna a su alrededor.

Aplicaciones:- Recalces de estructuras - Cimentaciones- Soporte de excavaciones - Mejoras del terreno- Obras auxiliares en túneles - Estabilización de laderas- Control de agua freática

Jet GroutingHabitualmente, este método se aplica a terrenos de granulometrías finas (Arena Gruesa a Limo) y Uniformes, pero actualmente, la técnica ha permitido la aplicación en Terrenos tales como MORRENAS Glaciares, Rellenos Antrópicos, Arcillas, etc..

Jet GroutingPERFORACIÓN

ASCENSIÓN CON GIRO

JET: Chorro a alta presión para disgregar el Terreno

Jet Grouting

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

Jet Grouting

CASOS PRÁCTICOS

Consolidación Talud en Luarca

Consolidación Frente en Mina de Carbón

Relleno Cavidades y Consolidación de estratos

LUARCA

LUARCA- Difícil Acceso con Pendiente Pronunciada- Materiales: - Pizarras - Areniscas - Suelo

LUARCA

LUARCABarras Autoperforantes prolongables mediante ManguitosHuecas. Permiten inyección posteriorPerforación y Colocación en 1 fase

Límite Elástico 180 KNPeso aproximado 3,0 Kg/m lLargo: L= 2.000 mm.

L= 3.000 mm.L= 4.000 mm.

LUARCA

Anclaje / Micropilote tipo unidadTITAN30/16

TITAN30/11

TITAN40/16

TITAN52/26

TITAN73/53

TITAN103/78

TITAN105/53

Diám. exterior nominal mm 30 30 40 52 73 103 105

Diám. exterior efectivo mm 27,2 26,2 37,1 48,8 69,9 100,4 98,5

Diám. interior mm 16 11 16 26 53 78 52

Carga admisibletracción y compresión

kN 100 150 300 400 554 900 1500

Peso kg/m 3,0 3,5 6,9 10,5 12,8 24,7 43,2

a

ct

er

í

st

ic

a

s

té

cn

i

ca

LUARCAEjecuciónPerforación con martillo de Columna

LUARCA

Temperatura base

Tiempo de fluidez

Tiempo solidificación

Dureza Shore

25 ºC 40ºC

2´00” ±±±± 30” 1´30” ±±±± 20”

1´00” 1´00”

D60

15 min 24 h 7 dias 28 dias

Resistencia Uniaxial 30 N/mm2 83 N/mm2

Resistencia Flexotracción 16,7 N/mm2

Adhesión 30ºC 4,3 N/mm2 3,7 N/mm2 4,5 N/mm2 4,7 N/mm2

Deformación 30ºC 560 Nmm 270 Nmm 300 Nmm 350 Nmm

Módulo elasticidad 240 Mpa

Pesos Específico 1300 Kg/m3

Resina Organomineral NO EXPANSIVA

Propiedades Mecánicas

LUARCAInyección de Lechada y Gunitado de la superficie

LUARCAResultados

Ejecución Con Martillos

Ejecución Con Perforadoras

Frente de MinaConsolidación del Frente, Techo y HastialesResina de Poliuretano Bicomponente MARITHAN

1. BASE COMPONENTS RESIN CATALYST

Density at 25°C (g/cm³) 1,04 1,23

Viscosity at 25°C (mPa.s) 200 210

Mixing ration (in volume) 1 1

Shelf life at 20°C (months) 6 6

2. POLYMERIZED PRODUCT

Application temperature (°C) 25 25

Initial viscosity (mPa.s) 250 250

Start of reaction (min.) 0:45 0:45

End of foaming (min.) 2:10 2:10Expansion ratio 2 2Compressive strength at 10%deformation (MPa)

>10 >10

Bonding strength (MPa) >1 >1

Frente de Mina

Relleno de CavidadesProblemas:

- Estabilidad en los Estratos del techo- Formación de “Montaduras” en los tajos

Solución:

Se plantea como solución la inyección de Resinas para prevenir los desprendimientosy rellenar las montaduras

- Consolidación de los Estratos con MARITHAN

- Relleno de Cavidades con ROCSIL FOAM

Relleno de Cavidades

1. BASE COMPONENTS RESIN CATALYST

Density at 20°C (g/cm³) 1,2 1,5

Mixing ratio (in volume) 4 1

Shelf life at 20°C (months)- In cans 3 12- In containers 1 12

Storage temperature (° C) 5 - 20 5 - 40

2. POLYMERIZED PRODUCT

Application temperature (°C) 25 25

Reaction time (min.) 5:00 5:00Expansive ratio 20-30 20-30

Compressive strength at 10%deformation (MPa)

0,1 - 0,2 0,1 - 0,2

Fire classificationNo flame

propagationNo flame

propagation

ROCSIL FOAM


Relleno de Montaduras con ROCSIL FOAM


Consolidación del Frente (abajo), y del Techo (dcha.)

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