Por trás dos muros cinzentos - a arte da projeção de concreto

A substância cinzenta familiar que reveste as paredes e tetos dos túneis e minas de hoje podem não parecer especialmente notáveis, mas por trás do cinza existe mais de um século de pesquisa científica e desenvolvimento de produto.

Primeiramente usada em túneis e minas em 1907 e patenteada como Gunite, a mistura original de areia, agregados e água tornou-se rapidamente o método favorito de estabilização de uma grande variedade de estruturas.

Em contraste, o concreto projetado de hoje é uma remota lembrança de uma mistura simples. Ao longo dos anos, ele se desenvolveu para tornar-se uma multiplicidade de diferentes composições, cuidadosamente projetados para adequação a um número crescente de aplicações. Ao mesmo tempo, os equipamentos necessários para aplicar os diversos compostos foram desenvolvidos e tornaram-se ferramentas de alta tecnologia, mais avançadas e tecnicamente sofisticadas do que nunca.

Tudo isso são boas notícias para os mineiros e engenheiros de construção. Não apenas por causa do papel desempenhado pelo concreto projetado na ajuda para manter as paredes rochosas no lugar após a escavação e as estruturas nas posições planejadas, mas porque agora pode atender demandas de soluções personalizadas. Isso é certamente verdadeiro para aplicações em que o concreto aspergido precisa atender aos requisitos rigorosos de alta qualidade, durabilidade, resistência à entrada de água, baixo risco para a saúde e também o como baixo impacto negativo no ambiente.

Existem dois tipos básicos de concreto projetado atualmente em uso em túneis e em minas - seco e úmido. Por muitos anos, a única forma de aplicar concreto projetado era usar uma mistura seca. Isso envolve uma pré-mistura de areia e cimento que é alimentada em uma tremonha. Então, ar comprimido é usado para conduzir a mistura em um fluxo através de uma mangueira, chegando até um bocal injetor em que é adicionada água.

O método de mistura úmida, introduzido nos anos 1970, envolve a mistura prévia de areia, agregado, cimento, água e um aditivo em uma planta de concreto. Então, essa mistura é transportada por bombas de pistão através do sistema de mangueiras até o bocal injetor, onde ar comprimido é usado para acelerar o concreto até uma velocidade adequada para posicionar o bocal injetor a 1,5 m de distância da superfície da rocha. Produtos químicos especiais, conhecidos como aceleradores, são adicionados com frequência para acelerar o endurecimento do concreto aspergido.

O sistema de mistura seca tende a ser utilizado mais amplamente na mineração, pois usa caminhões menores e equipamentos mais compactos, ao passo que o método úmido, que usa equipamentos maiores e é geralmente considerado mais vantajoso, é a escolha preferida na construção subterrânea.

Outra grande diferença é que um lote de mistura úmida precisa ser utilizado imediatamente, enquanto os componentes da mistura seca podem ser armazenados por horas antes do uso. Sob o ponto de vista da logística, é mais fácil usar uma mistura seca, mas a mistura úmida tem muitos outros benefícios significativos.

Duas melhorias significativas no desenvolvimento do concreto projetado foram a introdução de fumos de sílica no método de mistura seca - um bioproduto de metais siliconados - e reforço de fibra aço ou de polipropileno.

Os fumos de sílica, também conhecidos como micro-sílica, reage com o hidróxido de cálcio produzido durante a hidratação do cimento. Esse aditivo permite que o concreto projetado atinja resistência à compressão duas ou três vezes maior do que misturas simples de concreto, resultando em concreto projetado extremamente forte, impermeável e durável.

De maneira similar, a adição de fibras de aço ao concreto projetado, que também funcionam como agente de reforço, aumenta drasticamente a resistência à tração do concreto projetado e permite que os operários em minas e túneis reduzam o esforço de instalação de rede metálica, economizando assim tempo e dinheiro razoáveis.

A espessura da camada de concreto projetado varia, dependendo do tipo de mistura e dos requisitos do projeto, mas trata-se normalmente de até 50 mm para mistura úmida e 30 mm para mistura seca em um caminho. Em muitos casos, no entanto, é necessária aplicação mais espessa, o que significa que várias camadas têm de ser aplicadas.

Muitíssimos parâmetros são levados em conta ao adequar o concreto projetado a diferentes aplicações. Isso inclui granulometria do agregado/areia, tipo e quantidade de cimento, controle da hidratação das misturas adicionais, tipo de plasticizadores/superplasticizadores facilidade de trabalho, tipo de acelerador, temperatura, pulsação, sistemas de bocal injetor, dentre outros.

A segurança é obviamente uma das considerações principais na perfuração de túneis, mas a velocidade e o custo também são. Cada operação no túnel deve ser realizada da forma mais rápida e eficiente possível. Quanto mais rápido o empreiteiro puder aplicar o concreto projetado, melhor é a economia global do projeto e mais provavelmente o empreiteiro irá satisfazer a data de conclusão contratada. Da mesma forma, quanto mais puder ser reduzido o tempo de aplicação do concreto projetado, mais rápido o avanço, portanto reduzindo os custos de perfuração de túneis.

Em 2016, a Atlas Copco decidiu concentrar-se no concreto aspergido a úmido para ajustar-se às necessidades do cliente.

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