El shotcrete en minería subterránea depende cada vez más del uso de cementos especiales y aditivos de alto desempeño capaces de garantizar resistencia temprana, control del rebote y estabilidad en condiciones geomecánicas exigentes. La correcta selección de materiales, el control en campo y su compatibilidad con tecnologías automatizadas se han convertido en factores clave para la seguridad, productividad y sostenibilidad de las operaciones mineras.
En la minería subterránea moderna, el shotcrete se ha consolidado como un elemento clave para garantizar estabilidad geomecánica, continuidad operativa y seguridad para el personal. Su uso no se limita a un revestimiento superficial, sino que constituye un sistema de sostenimiento activo que permite controlar deformaciones del macizo rocoso desde los primeros minutos posteriores a la excavación. En ese sentido, el desempeño del shotcrete está directamente vinculado a la calidad del cemento utilizado y a la selección adecuada de aditivos que permitan responder a condiciones extremas de humedad, temperatura y fragmentación de la roca.
La función primaria del shotcrete es generar confinamiento inmediato del macizo, reduciendo la posibilidad de desprendimientos y fallas progresivas. Sin embargo, este objetivo solo se cumple cuando el material proyectado presenta una adherencia inicial adecuada, un fraguado controlado y resistencias tempranas suficientes para soportar las cargas inducidas por el avance minero. Para lograrlo, la industria ha desarrollado cementos especiales y aditivos formulados específicamente para aplicaciones subterráneas, donde los márgenes de error son mínimos y las exigencias operativas son elevadas.
Desde una perspectiva operativa, el shotcrete también cumple un rol estratégico en la optimización de los ciclos de minado. Al permitir la reapertura rápida de labores y reducir los tiempos de espera entre actividades, se convierte en un factor determinante para la productividad global de la operación. Esto ha llevado a que las áreas de geomecánica, producción y suministro trabajen de manera integrada en el diseño de mezclas que garanticen desempeño técnico y eficiencia económica.
En este escenario, la correcta interacción entre cemento, agregados y aditivos impacta en la seguridad, el control de costos, la reducción de desperdicios y la sostenibilidad de las operaciones subterráneas.
PROPIEDADES DEL CEMENTO PARA SHOTCRETE Y SU IMPACTO
Los cementos empleados en shotcrete para minería subterránea presentan características distintas a las de un cemento convencional. Una de las más importantes es su capacidad para desarrollar resistencia temprana acelerada, un requisito indispensable en frentes de excavación donde el sostenimiento debe activarse en cuestión de minutos. Para ello, se emplean cementos con composiciones mineralógicas optimizadas, generalmente con mayores contenidos de silicato tricálcico y una finura cuidadosamente controlada.
La finura del cemento tiene un impacto directo en la adherencia inicial y en la cohesión del material proyectado. Un cemento adecuadamente molido permite una hidratación más rápida y una mejor formación de la pasta cementicia, lo que se traduce en un mayor anclaje del shotcrete sobre superficies irregulares. No obstante, un exceso de finura puede incrementar la demanda de agua y afectar la estabilidad reológica, por lo que su control resulta crítico en el diseño de la mezcla.
El principal aditivo utilizado en aplicaciones de shotcrete en mina, tanto por vía seca como por vía húmeda, es el aditivo acelerante de fraguado. Este tipo de aditivo permite reducir el tiempo de fraguado del concreto desde valores promedio de dos horas hasta apenas dos o tres minutos.
Otro aspecto relevante es la incorporación de adiciones minerales, como puzolanas o escorias, que permiten mejorar la durabilidad del shotcrete en ambientes agresivos. En minería subterránea, es frecuente la presencia de aguas con contenido de sulfatos, ambientes ácidos o ciclos de humedad que pueden comprometer la integridad del sostenimiento. En estos casos, el uso de cementos con adiciones contribuye a reducir la permeabilidad, mejorar la resistencia química y prolongar la vida útil del revestimiento proyectado.
La uniformidad del cemento es igualmente determinante. Variaciones en su reactividad pueden generar comportamientos inconsistentes durante la proyección, afectando los tiempos de fraguado y la resistencia inicial. Por esta razón, las operaciones mineras de mayor exigencia priorizan proveedores capaces de garantizar una calidad constante, compatible con los aditivos utilizados y con los sistemas de control implementados en obra.
ADITIVOS CLAVE PARA EL SHOTCRETE EN MINA
El desarrollo del shotcrete en minería subterránea está estrechamente ligado al avance en la tecnología de aditivos. Según explica Álvaro Espinoza, asesor técnico comercial de minería de Maccaferri, el principal aditivo utilizado en aplicaciones de shotcrete en mina, tanto por vía seca como por vía húmeda, es el aditivo acelerante de fraguado. Este tipo de aditivo permite reducir el tiempo de fraguado del concreto desde valores promedio de dos horas hasta apenas dos o tres minutos, lo que resulta fundamental para brindar soporte inmediato y garantizar la seguridad de las labores mineras.
Espinoza señala que entre los principales beneficios del uso de acelerantes de fraguado se encuentra el rápido desarrollo de resistencias iniciales a compresión, la reducción del rebote, la optimización de los tiempos del ciclo de minado y un menor impacto ambiental cuando se emplean tecnologías libres de álcalis. Estas características hacen que el acelerante no solo sea un componente técnico, sino una herramienta clave para la eficiencia operativa y la sostenibilidad de la mina.
En aplicaciones por vía húmeda, el acelerante se complementa con el uso de aditivos hiperplastificantes. De acuerdo con Espinoza, estos aditivos permiten incrementar la trabajabilidad del concreto, mantener la fluidez de la mezcla por mayor tiempo y reducir el agua de diseño. Esta reducción de agua se traduce directamente en un incremento de la resistencia a compresión y en un mejor desempeño del shotcrete durante la proyección, especialmente en galerías largas donde el bombeo exige mezclas estables y homogéneas.
Los modificadores reológicos o modificadores de viscosidad cumplen un rol igualmente importante. Su función principal es ajustar el comportamiento del concreto fresco, incrementando su cohesión y reduciendo fenómenos como la segregación o el deslizamiento del material recién proyectado. Estos aditivos resultan especialmente útiles en condiciones donde el agregado no presenta una gradación ideal o cuando existen limitaciones en el suministro de materiales.
CONTROL DEL REBOTE, SELECCIÓN DE MODIFICADORES Y CONTROL DE CALIDAD EN CAMPO
El control del rebote y la obtención de espesores uniformes constituyen uno de los mayores desafíos en la aplicación de shotcrete en minería subterránea. Germán Peña, asesor técnico comercial en minería subterránea de QSI, explica que una de las prácticas más efectivas para reducir el rebote es la adecuada evaluación del agregado global, ya que este material resulta determinante en el diseño y desempeño del shotcrete colocado. Peña señala que, antes y durante el proyectado, la presencia de un material grueso con bajo contenido de finos incrementa significativamente el porcentaje de rebote.
Según Peña, lo ideal es contar con una gradación -2 y con un porcentaje de finos dentro de los parámetros establecidos por el ACI 506 y la norma ASTM C33. Cuando no se dispone del agregado global ideal, el diseño de mezcla cobra mayor relevancia, siendo necesario incrementar el contenido de cemento para compensar la falta de finos y mejorar la cohesión del material proyectado. Esta decisión, sin embargo, debe evaluarse cuidadosamente para evitar impactos negativos en costos y desempeño a largo plazo.
El especialista de QSI también destaca la importancia de los equipos y del factor humano. Los equipos de proyección deben contar con verificación y calibración permanente para asegurar que la presión de aire, el ángulo de inclinación, la distancia de lanzado y el caudal se mantengan dentro de los parámetros establecidos. A ello se suma la necesidad de contar con personal calificado y capacitado, capaz de ajustar la operación en función de las condiciones del frente y del comportamiento de la mezcla.
Como soluciones prácticas, Peña indica que el uso de aditivos que mejoren la apariencia del concreto y eviten la segregación resulta clave. El empleo de modificadores de viscosidad permite hacer el concreto más denso, incluso en condiciones de falta de finos, mientras que ciertos aditivos mejoran la bombeabilidad del concreto y facilitan su proyección en galerías de difícil acceso.
Respecto a la selección de modificadores reológicos, Peña aclara que esta no depende estrictamente del tipo de roca expuesta, sino de las características del concreto y de las causas que se buscan corregir, como la falta de finos, la presencia de agregados gruesos o la obtención de concretos ásperos. En situaciones donde existe presencia de agua, el uso de aditivos específicos, como el EUCO AWA, permite mejorar el comportamiento antideslave del concreto, evitando que este se lave con el agua y logrando un material más denso y menos poroso.
Otra ventaja relevante del uso de modificadores de viscosidad, según Peña, es la posibilidad de combinar desmonte de mina con agregado natural en proporciones cercanas al 50 % – 50 % para su uso en concreto proyectado. Esta práctica ofrece una alternativa técnica y económica para optimizar recursos, siempre que se mantenga un control riguroso del diseño de mezcla y del comportamiento del material en campo.
AUTOMATIZACIÓN, ROBÓTICA Y NUEVAS TENDENCIAS EN SHOTCRETE
La minería subterránea avanza hacia un mayor nivel de automatización, lo que plantea nuevos retos para los cementos y aditivos utilizados en shotcrete. En este contexto, Álvaro Espinoza señala que existe una relación muy estrecha entre la trabajabilidad del concreto en estado fresco, el bombeo de la mezcla mediante robots lanzadores y la acción del aditivo acelerante durante la aplicación del concreto proyectado. Para que este sistema funcione de manera eficiente, los aditivos deben cumplir requisitos técnicos específicos.
Entre estos requisitos, Espinoza destaca la necesidad de que los aditivos presenten estabilidad química, de modo que mantengan su performance bajo diferentes condiciones de uso y durante el almacenamiento. Asimismo, es fundamental que sus características físicas y químicas no afecten la seguridad del personal ni dañen los sensores y componentes de los equipos de lanzado, especialmente en sistemas robotizados que dependen de mediciones precisas para controlar el proceso.
La compatibilidad con sistemas de monitoreo digital también se ha convertido en un factor clave. Los aditivos y cementos del futuro deberán ofrecer un comportamiento predecible, con variaciones mínimas en reología, tiempo de fraguado y desarrollo de resistencia, permitiendo su integración con plataformas digitales que registran parámetros de aplicación y desempeño del shotcrete en tiempo real.
Paralelamente, la industria está avanzando en el desarrollo de cementos con menor huella de carbono y aditivos de alto desempeño que permitan reducir el contenido de clínker sin sacrificar resistencia ni durabilidad. Estas innovaciones responden tanto a exigencias ambientales como a la necesidad de mantener altos estándares técnicos en un entorno cada vez más automatizado y exigente.
La convergencia entre materiales especializados, aditivos inteligentes y tecnología digital está redefiniendo el rol del shotcrete en la minería subterránea, posicionándolo no solo como un elemento de sostenimiento, sino como un componente estratégico dentro del diseño integral de las operaciones mineras.
Una de las prácticas más efectivas para reducir el rebote es la adecuada evaluación del agregado global, ya que este material resulta determinante en el diseño y desempeño del shotcrete colocado.
