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• Chino Estrada

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Pontificia Universidad Católica del Ecuador

Facultad: Ingeniería Escuela: Civil

Materiales de Construcción II Geotextiles y Geomenbranas

Estudiante: Alejandro Mejia Fecha: 25/03/2014

1) Los Geosintéticos: Geosintético está compuesto de dos palabras: -

GEO: prefijo griego que significa tierra o suelo. SINTÉTICO: producto fabricado mediante procesos químicos o industriales, artificial.

Los Geosintéticos son un grupo de materiales fabricados mediante la transformación industrial de substancias químicas denominadas polímeros, del tipo conocido genéricamente como “plásticos”, que de su forma elemental, de polvos o gránulos, son convertidos mediante uno o más procesos, en láminas, fibras, perfiles, películas, tejidos, mallas, etc., o en compuestos de dos o más de ellos, existiendo también algunas combinaciones con materiales de origen vegetal. Aunque en la naturaleza existen de manera natural, substancias poliméricas, como la seda y la celulosa, la diferencia con los geosintéticos, es que estos últimos son fabricados por el hombre, a partir de productos obtenidos de la refinación del petróleo. Otra característica particular de los geosintéticos es que su aplicación se relaciona con la actividad de la construcción, por lo que participan como parte integral de sistemas y estructuras que utilizan materiales de construcción tradicionales, como suelos, roca, agregados, asfaltos, concreto, etc. Sus funciones dentro de tales estructuras son las de complementar, conservar, o bien mejorar el funcionamiento de los sistemas constructivos e inclusive, en algunos casos, sustituir por completo algunos materiales y procesos de la construcción tradicional. CLACIFICASION Debido a la amplia gama de usos que se le puede dar a este material, con el pasar de los años se lo fue perfeccionando para determinadas tareas creando así toda una gama de productos que son:

2) Historia Geotextiles Desde que el hombre emprendió la construcción de obras civiles y militares, tuvo que enfrentarse a los inconvenientes que le presentaban algunos tipos de suelos. Esto lo obligo a desarrollar técnicas que mejoraran las condiciones de dichos suelos. La idea de colocar algún elemento sobre suelos blandos para aumentar su capacidad de soporte no es nueva, ya que La vía Apia, construida en el año 312 AC, fue empedrada con grandes piezas poligonales de basalto que descansaban sobre laminas de plantas y piel de borrego. Desde finales de los años cincuenta, cuando comenzaron a ser usados en el Japón para la estabilización de los suelos pobres, el uso de los geotextiles ha aumentado en la cantidad y la variedad de sus aplicaciones. A causa de los beneficios asociados con el uso de geotextiles en construcción, en el año 1978 se usaron más de 60 millones de metros cuadrados. En los Estados Unidos los geotextiles han venido siendo usados para la estabilización de carreteras en zonas pantanosas cerca de la costa oriental.

Vía Apia (calzada romana)

3) ¿Qué es un Geotextil? Son productos elaborados a base de polímetros (polipropileno, poliéster, nylon, etc.) diseñados para dar soluciones efectivas, y a bajo costo, en todo lo que a mecánica de suelos se relaciona. Es uno de los Geosintéticos más importantes dentro del mejoramiento de la capacidad portante del suelo y debido a su composición es un elemento altamente durable y resistente. Al inicio de la década de los 70 empieza la producción de los geotextiles y su utilización; para el año 1977 se da el primer congreso internacional de Geotextiles. Dentro de nuestro país la tecnología de los Geotextiles es relativamente nueva, ya que se lo encuentra en el mercado desde hace unos 20 años aproximadamente. Los geotextiles se emplean para el mejoramiento de los suelos debido a que son fabricados con ciertas características que resultan más prácticas y eficientes que sistemas tradicionales de refuerzo y drenaje. Algunas de estas características son: -

Resistencia a la tensión.

-

Elongación.

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Resistencia química.

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Permeabilidad.

-

Resistencia a altas temperaturas.

4) Propiedades de un Geotextil. -

-

-

Sirven en la construcción de sub-bases de carreteras y ferrocarriles, en presas, evitan posibles erosiones realizan funciones de drenaje en canales, muros de contención, etc. Los geotextiles sirven para separar tierras de diferente granulometría estabilizando el terreno, para protección de láminas impermeabilizantes. El geotextil es una malla compuesta por fibras sintéticas cuyas funciones principales se basan en su resistencia mecánica a la perforación y tracción, y a su capacidad drenante.

5) Tipos de Geotextiles. A los geotextiles se los puede dividir en tres grupos que son: -

TEJIDOS

-

NO TEJIDOS

Qué es un geotextil Tejido Es una tela compuesta de hilados de polipropileno o poliéster tejidos en una red estable de tal forma que los hilos retienen su posición relativa.

Aplicación de los Geotextiles Tejidos Debido a su gran resistencia a la tensión y al hecho de ser impermeables estos geotextiles están orientados a varias tareas donde el reforzamiento de suelos blandos es fundamental, ofreciendo una serie de ventajas como, mayor vida útil de una estructura, mayor capacidad portante del suelo y una notable reducción en volúmenes de relleno. La aplicación más común de estas características se presenta en la construcción de vías. En estructuras de suelo reforzado se conforman de materiales seleccionados y compactados acompañados de capas de geotextil. Esto se ha convertido en una alternativa a los muros de concreto reforzado, dándole una nueva cara a la estabilización de taludes.

Ventajas de los Geotextiles Tejidos -

Disminuye el costo de las total de las obras en comparación con sistemas tradicionales de construcción. Reducen notablemente el tiempo de ejecución de los trabajos. Aumentan significativamente la capacidad portante del suelo. Reducen los espesores de material granular. Incrementan la vida útil de la estructura.

Desventajas de los Geotextiles Tejidos -

Si se exponen a los rayos UV por un periodo de tiempo exagerado pueden ser afectados. En caso de sobrecarga se rompe y su remplazo es prácticamente imposible.

Geotextiles No Tejidos Son aquellos en los cuales los monofilamentos se unen entre si mediante una maquina de tejido punzante la cual enreda por completo los filamentos formando una capa permeable con espacios intermoleculares lo suficientemente grandes para permitir el paso de líquidos. Debido a esta propiedad estos geotextiles se emplean en obras en las que se requiere filtrar, drenar o separar materiales.

Aplicación de los Geotextiles No Tejidos Por su composición que se asemeja a una red este geotextil se emplea en la separación de dos o más capas de suelo de diferentes propiedades geo mecánicas (granulometría, densidad, capacidad portante, etc.). La capa de geosintético se traduce a una barrera para la migración de las mini partículas que son retenidas en esta malla. Además de esta propiedad el geotextil debe ser capaz de soportar tensiones y punzonamientos causados por el relieve irregular del suelo. Dentro de sistemas de drenaje los geotextiles son una solución ideal debido a su 80% de porosidad y a las fibras entrelazadas aleatoriamente permitiendo el paso de agua y reteniendo partículas de suelo. Además su espesor y estructura permite el drenaje del agua en su plano. Se emplean en filtros en vías, parqueaderos, edificios, etc. Este sistema mejora la eficiencia del sistema francés de drenaje.

Drenaje francés

Por ultimo uno de los usos más comunes para este tipo de geotextiles se dan en los procesos de repavimentación de una vía en los cuales el exceso de humedad y la presencia de fisuras son los fenómenos que le restan durabilidad a las estructuras de pavimento y su integridad para resistir la aplicación de cargas. Una vez más debido a su permeabilidad y estructura este material se coloca sobre la capa antigua y actúa como barrera impermeabilizante y amortiguador para la reflexión de las grietas de la capa asfáltica antigua.

Ventajas de los Geotextiles No Tejidos -

Disminuye el costo de las obras de drenaje. No requiere mano de obra especializada ni herramienta especial. Como elemento separador tienen alta resistencia mecánica. No son biodegradables. En caso de detectarse una falla puede ser reparada.

Desventajas de los Geotextiles No Tejidos -

Si se exponen prolongadamente al sol pueden verse afectados por estar compuestos de polipropileno. En áreas reducidas resulta muy costoso el uso de este material. Puede requerir de otras variedades de geosintéticos que le proporcionen mayor resistencia mecánica.

6) Caracteristicas de los Geotextiles -

Separación. Filtración. Drenaje. Refuerzo. Protección. Gran resistencia a la tracción Deformación muy reducida Módulo de elasticidad elevada Excelente comportamiento a largo plazo por su baja fluencia Resistencia a agentes químicos, físicos y orgánicos Buena interacción con el material de relleno Facilidad de instalación Diferentes resistencias en una o ambas direcciones

7) Normas para utilización de geotextil NORMA CAMPO DE APLICACIÓN DEL GEOTEXTIL

CORRESPONDIENTE

Carreteras

UNE-EN 13249

Ferrocarriles

UNE-EN 13250

Movimiento de Tierras; Cimentaciones; Estructuras de Contención

UNE-EN 13251

Sistemas de Drenaje

UNE-EN 13252

Obras para Control de Erosión

UNE-EN 13253

Embalses; Presas

UNE-EN 1354

Construcción Canales

UNE-EN 13255

Túneles; Estructuras Subterráneas

UNE-EN 13256

Vertederos de Residuos Sólidos

UNE-EN 13257

Contenedores de Residuos Líquidos

UNE-EN 13265

8) ¿Qué es una Geomembrana? “Revestimiento o barrera sintética de muy baja permeabilidad usada con cualquier material relativo a la ingeniería geotécnica para controlar la migración de fluidos en un proyecto, estructura o sistema construido”. En si las geomembranas son laminas delgadas de material plástico o de caucho “impermeables”, utilizadas principalmente como revestimiento y cobertura de dispositivos de almacenamiento de liquidos o solidos. Así, su función básica es siempre como barrera de liquidos o de vapor.

9) Tipos de Geomembrana - HDPE Polietileno de alta densidad - LLDPE Polietileno de baja densidad lineal HDPE Polietileno de alta densidad “Revestimiento o barrera sintética de muy baja permeabilidad usada con cualquier material relativo a la ingeniería geotécnica para controlar la migración de fluidos en un proyecto, estructura o sistema construido”. En si las geomembranas son laminas delgadas de material plástico o de caucho “impermeables”, utilizadas principalmente como revestimiento y cobertura de dispositivos de almacenamiento de liquidos o solidos. Así, su función básica es siempre como barrera de liquidos o de vapor.

Composición Usos -

93% Resina de Polietileno de Alta Densidad. 7% Aditivos anti-oxidantes y Negro de humo. Manejo de desechos sólidos Rellenos sanitarios Minería -Riego Reservorios Acuacultura Agricultura Lagunas de tratamiento de desechos de crudo

Ventajas - Muy alta resistencia a los rayos UV. - Larga duración en condiciones expuestas y químicamente inertes. - Resistente al ataque de ácidos, sales, alcoholes, bases, aceites e hidrocarburos. - Previene la contaminación por filtración. - Evita la contaminación. - Evita humedades en cimentaciones. - Alta relación beneficio costo. - Imputrescible. - Estabilidad dimensional. Desventajas

- Difícil trabajabilidad. - No admite pre modulación porque se producen esfuerzos de falla en los dobleces. - Poca resistencia a la acción de materiales punzantes. - No permite cambios de pendientes abruptos. - No se puede instalar sobre aguas estancadas o humedad excesiva. - Necesitan mucho mantenimiento.

Geomembrana de Polietileno De Baja Densidad Lineal (LLDPE) Estas Geomembranas, además de cumplir con las propiedades químicas de las Geomembranas HDPE, presentan una flexibilidad muy alta con un

compendio de propiedades adecuadas para un gran número de aplicaciones, entre las que cabe destacar, sellado de vertederos y balsas de agua en terrenos conflictivos con riesgo de movimientos del soporte Ventajas adicionales - Mayor flexibilidad en relación con la Geomembrana HPDE. - Mejor trabajabilidad.

10)

Instalacion

Preparación de la superficie La superficie a recubrir debe estar lo más lisa posible, libre de objetos corto punzantes, piedras angulosas y/o raíces que puedan rasgar la Geomembrana. No deben presentar depósitos de agua, suciedad o humedad excesiva. El terreno debe ser estable y firme. Si no fuere así, el diseñador o contratante deberá contemplar la compactación del terreno para evitar asentamientos excesivos o en su defecto, utilizar un Geotextil No Tejido para la protección de la Geomembrana. Si se presentan niveles freáticos altos se debe proveer un sistema de subdrenaje que controle el ascenso del nivel del agua sub-superficial. El sistema de subdrenaje también sirve para evacuar posibles apariciones de gases que generan subpresión en la Geomembrana. Procedimiento de Instalación La instalación de las Geomembranas HDPE se debe realizar totalmente en obra, mientras que las Geomembranas LLDPE se pueden modular en fábrica hasta áreas de 800 m2. Geosistemas PAVCO recomienda que la instalación de este sistema sea realizada por personal especializado, para garantizar la estanqueidad de la obra. -

Cargue, transporte y descargue de materiales Extensión de los rollos Sellado en campo o Sellado por Fusión o Sellado por Extrusión

Cargue, transporte y descargue de materiales Los rollos que pesan aproximadamente 1.5 Ton, serán llevados a la obra en camión y tendrán eslingas o correas para facilitar el descargue mediante la utilización de equipo (cargador, retroexcavadora, entre otros). Extencion de los rollos Para el manejo de los rollos en la obra es necesario contar con la disposición de equipo de carga que permita mover los rollos entre los frentes de trabajo. Durante el día de trabajo no se deben desplegar rollos que no vayan a sellarse. Los rollos de Geomembrana se desenrollarán usando métodos que no ocasionen daños, estiramientos o cizalladuras al material. El personal que camine sobre la Geomembrana deberá estar provisto de zapatos y ropa adecuada para no ocasionar daños. Sólo se debe permitir el acceso a personal autorizado y bajo ninguna circunstancia se debe fumar dentro del perímetro de trabajo de la Geomembrana. Se debe restringir el tráfico vehicular directo o cualquier otro transporte de equipo pesado y diferente al utilizado en la instalación. No se debe utilizar la superficie de la Geomembrana como área de trabajo, almacenamiento de tubería o de cualquier otro tipo de elemento.

Sellado en campo El sellado en campo de los módulos de Geomembrana se ejecutará con equipo de sellado por cuña caliente.La superficie de sellado de la Geomembrana se limpiará para evitar contaminación por grasas, aceites, polvo y/o cualquier otro elemento indeseado. Los únicos métodos aprobados para efectuar los sellados y reparaciones son los procesos térmicos, ya sea soldadura por extrusión o por fusión. Todo el equipo de sellado debe tener indicadores de temperatura y velocidad para efectuar las mediciones y calibraciones. El principio de sellado térmico consiste en calentar las dos superficies que serán unidas, de tal manera que se logre ablandarlas para, acto seguido, mediante presión, unirlas entrañablemente. o

Fusión Sistema que se realiza mediante la aplicación de energía generadora de calor que se funde con la ayuda de presión mecánica ejercida por un juego de rodillos. El trabajo se efectúa tomando como referencia dos puntos paralelos sobre el traslapo, generando una cavidad vacía en el centro (canal de prueba) que, posteriormente, permitirá efectuar pruebas no destructivas mediante inyección de aire.

o

Extrusión Sistema de soldadura efectuado por un cordón continuo de polietileno de alta densidad, con el que se logra una óptima fusión por ser de la misma calidad de la Geomembrana. Este proceso es usado, principalmente, para reparaciones, parches y detalles especiales de fabricación.

11)

Reparaciones

Cuando se presenten defectos, huecos, cizallamientos o roturas, se procederá a realizar las reparaciones mediante la colocación de un parche del mismo material, utilizando equipo de extrusión.

12)

Sellado

- Selladora de cuña - Selladora manual - Extrusora

- Amoladora

13)

Recomendaciones

Independiente del método de diseño que se vaya a utilizar, es necesario que la Geomembrana sobreviva los procesos de empacado, transporte, manejo e instalación, que la hacen frecuentemente vulnerable al rasgado, punzonamiento e impacto. Estos eventos pueden ocurrir accidentalmente por vandalismo o por la falta de calidad en el trabajo de instalación. Algunas de las variables que se deben tener en cuenta al momento de escoger la Geomembrana son: • • • • • • • • •

Almacenamiento en el lugar de destino. Manejo del material. Transporte a su destino final. Descarga de la Geomembrana. Temperaturas extremas en el lugar de la obra. Condiciones severas en la construcción e instalación. Movimiento en el sitio del sellado. Tratamiento en la obra durante el sellado. Tratamiento en obra después del sellado.

BIBLIOGRAFIA http://www.construmatica.com/construpedia/Geotextiles#Mixtos http://www.geosinteticos.com/paginas_pivaltec/04_5_geotubos.html http://www.gemia.com.mx/documents/83.html http://pavco.com.co/files/data/2011112373258_s_3.pdf