Geosintetico Aplicado en Obras Civiles

ITC INSTITUTO TECNOLGICO ^ 2 ~ DE LA CONSTRUCCIN, A. C ^ m -

TITULO: "GEOSINTETICOS APLICADOS EN OBRAS CIVILES"

Jr

TESIS PROFESIONAL

QUE PRESENTA: FRANCISCO JAVIER FLORES GMEZ

PARA OBTENER EL TTULO DE: INGENIERO CONSTRUCTOR

DIRECTOR DE TESIS

ING. RAL IBARRA RUZ LICENCIATURA EN INGENIERA DE CONSTRUCCIN CON RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL DE ESTUDIOS DE LA SEP SEGN ACUERDO No. 952359 DE FECHA 15 DE NOVIEMBRE DE 1995

MXICO, D. F., MAYO 2004

NDICE Objetivo I Justificacin II

Introduccin General III

PARTE I GEOSINTETICOS

CAPTULO 1.-Antecedentes Histricos 1

2- Nociones generales de la naturaleza de los geosintticos

2.1 Polmeros

2.2 Tipos de polmeros 12

3.- Geotextiles

INTRODUCCIN 13 3.1.- Fabricacin 13

3.2 Clasificacin 18

3.3 Teora del comportamiento 20

3.4 Funciones 22

3.5 Propiedades 35

4.- Geomembranas

INTRODUCCIN 50 4.1 Fabricacin 50

4.2 Mtodos de unin 55

4.3. Control de calidad 57

4.4 Clasificacin 59

4.5 Funciones 63

4.6 Propiedades 67

5.- Productos Relacionados

INTRODUCCIN 71 5.1 Georedes orientadas 72

5.2 Geodrenes 74

5.3 Geomallas 77

5.4 Geomatriz 81

PARTE II APLICACIN DE GEOTEXTILES A OBRAS CIVILES INTRODUCCIN 84 6.- Carreteras 86

7.- Control de erosin 93

8.- Drenajes 102 9.- Muros de contencin 107

10.- Pavimentos 113

11.- Vas frreas 120

12.- Rellenos sanitarios 126

Conclusiones 132

Bibliografa 134

I

Objetivo.- Dar a conocer las principales caractersticas de los materiales

geosintticos y sus aplicaciones en obras civiles a partir del anlisis de sus

propiedades y funciones; para demostrar que es una alternativa eficiente y

econmica cuando se utiliza en diversos proyectos, porque con un pequeo costo

adicional se ver reflejado en un aumento considerable en la vida til de la obra.

II

JUSTIFICACIN Una de las necesidades bsicas que existen en geotcnia es modificar algunas

caractersticas de lo suelos cuando se va a realizar una obra civil, el mtodo tradicional

para lograr esto es con la sustitucin de materiales naturales o con la adhesin de

productos qumicos, pero no siempre se logra este objetivo o resulta demasiado costoso.

Una alternativa usada hasta hace poco tiempo es la del uso de materiales artificiales

denominados geosintticos.

En Mxico son conocidos pero no han tenido difusin, sobre todo en el medio

ingenieril y estudiantil, adems de contar con muy poca bibliografa especfica sobre el uso

de estos productos.

Hasta la fecha se han realizado un gran nmero de congresos y seminarios en

nuestro pas en los cuales se tratan estos temas; conoc estos productos en algunos de

ellos, esto me motiv a que decidiera conocer ms a fondo estos productos a travs del

siguiente trabajo, as como poder demostrar que es una buena alternativa que debe tomarse en cuenta al proyectar una obra donde se requieran ciertas condiciones de

permeabilidad, drenaje, estabilizacin y resistencia.

Francisco Javier Flores Gmez

in

INTRODUCCIN GENERAL El trabajo esta dividido en dos partes, en la primera se definirn las caractersticas

de los materiales geosintticos dando una descripcin histrica de las formas de

estabilizacin empleadas por el hombre en diferentes pocas hasta las formas

tradicionales conocidas como mtodos de estabilizacin de suelos.

Para el estudio de estos productos se mostrarn los materiales de los que se

fabrican (polmeros) sus diferentes tipos y caractersticas.

Se analizaran las caractersticas de las tres ramas de los geosintticos que son:

- Geotextiles

- Geomembranas

- Productos relacionados

Para entender su naturaleza, funciones, propiedades, clasificacin y poder conocer

las aplicaciones en obras civiles.

La segunda parte es una descripcin de las condiciones que provocan la necesidad

del empleo de estos productos y el anlisis de los mtodos constructivos para diversas

obras civiles.

Cada obra se manejar de forma individual para su mejor entendimiento y con la confianza de que el estudio de estos productos sirva para considerarlos como una

posibilidad real en ingeniera.

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GEOSINTTICOS 1.-ANTECEDENTES HISTRICOS

En las obras que crea el hombre para poder desarrollarse dentro de las

comunidades y proveerse de los servicios necesarios se ha encontrado con ciertas

dificultades que presentan los diferentes tipos de terreno para poder construir la

infraestructura requerida, as ha tratado de modificar cuando se requiere ciertas

caractersticas de los suelos, las cuales no son adecuadas para desarrollar las obras

civiles, por lo tanto para poder cambiar estas condiciones negativas se han aplicado un

sinfn de tcnicas que pueden compensar estos limitantes desfavorables.

Es as como existen vestigios de haberse aplicado distintos materiales como fibras

naturales, pasto, paja, ramas, bamb y otros.

En la Mesopotamia se aplic el mtodo de colocacin de materiales naturales en la

construccin de algunos edificios, en este caso se mejor el suelo para obras, la cuales iban a ser habitadas y requeran de mayor seguridad, esta primera aplicacin varia de los

siguientes como veremos, puesto que posteriores tcnicas eran bsicamente para

carreteras, diques, ampliaciones de terrenos entre otras.

Tenemos a los pases orientales en donde se aplic bamb, que es una planta

abundante en la zona y presenta resistencia que es lo deseable en este tipo de obras.

Otra aplicacin similar a esta se encontr en el sur de Inglaterra que data de 2500

aos A. C, se descubri que se utilizaban varas y ramas para hacer caminos en zonas

pantanosas, aqu el objetivo es principalmente mejorar la capacidad de carga del suelo. Los romanos tambin tuvieron adelantos en su poca, se sabe que para mejorar el

terreno donde iban a construir sus caminos, entretejieron ramas las cuales eran colocadas

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antes de poner las piedras; otra tcnica que practicaron es el uso de material arcillosos

para impermeabilizar sus canales. Podemos observar que hay un cambio puesto que se

comienzan a utilizar materiales inorgnicos los cuales deban de contar con ciertas

propiedades para cumplir con el uso deseado.

Se cuenta con un gran nmero de casos similares y en diferentes partes del mundo

donde las propiedades del suelo cambian y los usos son variados.

La poca de la colonia es otro caso de estas aplicaciones, existen hallazgos de la

colocacin de fibras naturales; en este perodo el objetivo era el de reducir las zonas compresibles, contar con zonas ms amplias de trabajo, dar soporte y uniformizar el suelo.

En zonas con climas polares tenemos el mtodo de raquetas en el cual su

aplicacin es con el fin de facilitar desplazamientos sobre la nieve evitando la incrustacin

de materiales slidos.

Con estos ejemplos de evolucin de las obras que emprende el hombre, podemos darnos cuenta que estos avances no fueron definitivos y se entiende que los casos

anteriores son un buen principio, pero el uso de materiales orgnicos, tiene la desventaja determinante de que son biodegradables, con esto su vida til se ve reducida y por lo tanto

estos mtodos pertenecen al pasado, porque ya no son aplicables en la actualidad.

Posteriormente al uso de fibras naturales se usaron tcnicas y materiales con los cuales

se trato de obtener buenos resultados, estos se conocen como mtodos de estabilizacin

de suelos, as los ms comunes son:

> Construccin de terrapln por etapas: el cual se basa en la condicin de que se

tiene poca resistencia, al ser esta una propiedad no deseada, la compactacin se

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realiza por etapas es decir en capas de pequeo espesor y obtenemos la

resistencia para un buen diseo.

> Modificacin de cargas: cuando se utilizan terraplenes muy tendidos o bermas se

puede mantener el esfuerzo cortante debajo de la resistencia. > Sobrecarga: es ampliar la altura del terrapln y alcanzar la consolidacin primaria,

se retira el material en exceso y se procede a construir la obra.

> Drenado de estrato compresible de suelos blandos: busca la consolidacin

por perdida de agua, esto se puede usar con drenes verticales, horizontales o

electro-osmosis.

> Estabilizacin quimica: su objetivo es modificar la estructura qumica del suelo agregando ciertas sustancias o materiales como cal, cemento, resinas entre otros.

> Vibroflotacin: que consiste en hacer una perforacin y en esta agregar piedra

o arena, este mtodo se aplica en suelos cohesivos.

> Sustitucin del suelo compresible: consiste en quitar el material de mala

calidad y sustituirlo por uno mejor, se aplica cuando el espesor por sustituir es reducido.

> Uso de explosivos: con esto se desplaza el material con baja capacidad de carga para colocar en su lugar material de buena calidad.

Estos mtodos son una segunda opcin la cual es conocida y probada; en algunos

casos se presentan ciertos problemas que dependern del diseo estos pueden ser: la

vida til de las obras, el mtodo constructivo, el costo y en general el funcionamiento

de la obra.

INSTIFU TO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN A C 4

Ms adelante surge como una alternativa ms para conseguir este fin el empleo de

materiales sintticos los cuales se han desarrollado durante el presente siglo.

Como primer antecedente tenemos el uso de las membranas hechas de productos

asflticos para impermeabilizar algunas obras, esto ocurri en 1900. despus Terzaghi

y A. Casagrande en 1930 contemplaron la importancia de crear filtros con el fin de

conseguir una separacin entre dos materiales donde el paso del agua no repercuta en

la filtracin de finos; este acontecimiento lo podemos considerar como el punto de

partida en el desarrollo de los productos denominados geosintticos.

En 1926 se inici la fabricacin de productos para reforzamiento de caminos en el

sur de California por el Highway Departament. Este producto estaba hecho a base de

algodn que se pona sobre la base del camino, posteriormente se aplicaban asfalto,

arena y la carpeta. Este departamento aplic tramos de prueba y en 1935 dio una serie

de resultados donde menciona que los materiales se encontraban en buenas

condiciones y se redujo el nmero de rompimientos y rupturas; surgieron problemas de instalacin y por ser material orgnico, el algodn dejo de aplicarse dando paso a los materiales sintticos.

Lo materiales con los que se producen los geosintticos se desarrollaron en los

aos 30, as tenemos polister y polipropileno, que son los que se producen los

geotextiles principalmente.

Existen otros polmeros con los que se producen las geomembranas y son

impermeables, tenemos el hule butilo creado en 1937 que es la unin del isobutileno y

el isopreno a una temperatura de -95 0C y tiene excelente impermeabilidad, es flexible

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a bajas temperaturas, casi inerte al ataque qumico y resistente al envejecimiento, su uso fue propuesto en aljibes y membranas para techados.

Dos ms de gran importancia son el PVC (cloruro de polivinilo) descubierto en 1939 usado en Estados Unidos y el polietileno fabricado en 1943 formado por polimerizacin

de compuestos saturados de carbono que inicialmente se uso para moldes industriales,

de este material son las membranas usadas en Europa.

En 1938, GoodYear creo un polmero el cual se una por vulcanizacin y gracias a

este se pudieron producir membranas de gran tamao sin fugas de lquidos.

Cabe mencionar que en la naturaleza no existen materiales completamente

impermeables, slo que a estas membranas por sus coeficiente de impermeabilidad se

les puede considerar as por su valor tan reducido.

De las primeras aplicaciones que existieron tenemos los acueductos italianos que

en 1940 fueron revestidos de materiales geosintticos, superando las ventajas que mostraron estos durante muchos aos con materiales arcillosos aplicados en la

antigedad, as se inici una gran cadena de aplicaciones en todo el mundo de estos

productos.

El uso de geotextiles se da en los aos 50 en Europa y ms tarde en Amrica, las

primeras aplicaciones fueron en el control de erosin, filtro y tubificacin en obras a la

orilla del mar o ros.

En 1966, Barret describe su uso como drenes, respaldo de muros de contencin y

muelles; a finales de los 60 la compaa francesa Rhone Poulenc, comenz a trabajar con fibras no tejidas, punzonadas para diferentes funciones como separador, refuerzo de terracerias, ferrocarriles y otros.

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A partir de 1970 se ha disparado el uso e informacin de estos productos, es

cuando se les da la denominacin de geotextiles y geomembranas, las publicaciones

cada da eran ms y por lo tanto su uso fue extendindose dado que creci su

confiabilidad y se fabricaron a gran escala.

Esto origin que en 1977 se llevara a cabo el primer congreso de gran alcance en

Pars, contando con los pases ms avanzados en las aplicaciones de geosintticos

que eran Alemania, Francia, Italia y Estados Unidos; en dicho congreso se dieron a

conocer las firmas pioneras en esta materia como ICI en Inglaterra, Mirafen en Estados

Unidos, Chemie Linz, Poly Felt en Austria, Dupont.

En los aos 80 sigue el desarrollo con la celebracin de nuevos congresos a nivel

internacional como el de agosto de 1982 en la Vegas Nevada, en 1986 el tercer

congreso en Viena, Austria; en 1990 en la Haya Holanda y de los ms recientes en

Singapuren 1994.

Tambin se fundan asociaciones como la IGS (Sociedad Internacional de Geotextiles) y ms adelante la NAGS (Sociedad Norteamericana de Geosintticos), organismos creados con el fin de hacer estudios y difundir los avances de estos

materiales.

Los progresos no dejan de darse. En esta dcada surge la segunda generacin de geosintticos y es conocida como productos relacionados que bsicamente son

productos combinados de geotextiles y geomembranas, entre estos se encuentran

geomallas, georedes, geotubos, geodrenes y otros; as tambin surgen los primeros

libros sobre el tema y las publicaciones van siendo cada vez mayores.


En Mxico se realizo un simposio en el ao de 1990 organizado por la SMMS

(Sociedad Mexicana de Mecnica de Suelos), donde se hizo un compendio de las aplicaciones ms relevantes hasta ese tiempo; se han dado avances pues cada da se

obtiene ms informacin y se van dando ms aplicaciones dado que estos productos

demuestran grandes ventajas y es una versatilidad comprobada.


2.- NOCIONES GENERALES DE LA NATURALEZA DE LOS GEOSINTTICOS.

2.1 POLMEROS Los polmeros son compuestos formados por molculas muy grandes constituidas

por la unin de unidades que se repiten. Las molculas unitarias, llamadas

monmeros, pueden ser de un solo tipo o de varios. La celulosa y el almidn son

polmeros de una sola unidad que se repite o monmeros (glucosa), y las protenas son polmeros en los cuales las unidades que se repiten pueden ser de 24 especies

diferentes (unidades de aminocidos). Sin embargo, se puede tomar como regla general que los polmeros sintticos estn constituidos por una o dos, mximo tres,

especies diferentes.

Los polmeros cuyas unidades que se repiten estn unidas por medio de enlaces de

valencia que resultan de la eliminacin de grupos sencillos como HOH, HCI, NH3 se

llaman polmeros de condensacin. Las protenas, el almidn y la celulosa estn en

esta categora.

Una segunda clase de polmero se denomina polmero de adicin. En los polmeros

de adicin, las unidades que se repiten estn unidos por medio de enlaces de valencia

asociados con no saturacin, por ejemplo, enlaces dobles o triples. El polietileno se clasifica como un polmero de adicin.

Los polmeros naturales no son siempre satisfactorios para ciertos usos especficos,

por ejemplo: el hule natural se hincha y pierde su elasticidad despus de estar en prolongado contacto con gasolina o aceite lubricante de motor; la seda y la lana

(protenas) son alimentos naturales para ciertos tipos de bacterias y larvas de insectos, lo cual sucede tambin con la celulosa; la mayora de los polmeros naturales son


hidrfilos, por lo que absorben agua con relativa facilidad. Adems la estabilidad y

punto de fusin de los polmeros naturales les impiden ser fundidos para darles la

forma deseada en moldes.

Algunos polmeros sintticos usados en la fabricacin de geosintticos.

CH2 = CH2

etileno

CH2 = CHCI

Cloruro de vinilo

NHsCHaCHzCHaCHa

CH2CH2NH2

Hexametilendiamina

-CH2CH2CH2CH2-

polietileno

-CH2CH CH2CH 1 1 1 1

Cl Cl

Cloruro de polivin

-NH - (CH2 o o II II

nylon 66

O II

O II

HO - C - CH2CH2CH2CH2 - C - OH

cido adipico

el presente siglo ha sido testigo del nacimiento de cientos de polmeros sintticos

de propiedades especficas; muchos de ellos pueden moldearse para obtener formas

especficas, filamentos y lminas.

Uno de los adelantos ms recientes en este campo es el descubrimiento de

catalizadores especficos que pueden regular la formacin de estructuras ordenadas en

lugar de ser desordenadas. Como ya hemos visto, en los polmeros naturales tales como


las protenas, el almidn y la celulosa; las unidades estructurales estn siempre ordenadas

en una secuencia especfica y en muchos casos existen carbonos asimtricos a los cuales

estn unidos los cuatro grupos en posiciones especficas. El hecho de que las variaciones

de posicin se pueden lograr ya con algunos de los polmeros especficos, hace posible

obtener polmeros de diversas propiedades a partir de las mismas materias primas.

Los productos geosintticos se fabrican a partir de polmeros, a estos se les puede

modificar ciertas caractersticas y se logran algunas propiedades:

a) El peso del polmero es importante pues al aumentarlo: - incrementa su resistencia

- incrementa su elongacin

- incrementa su resistencia al impacto

- incrementa su resistencia al calor

- disminuye su tendencia a la fluencia

- disminuye su procesabilidad

b) Al reducir la distribucin de su peso molecular: - incrementa su resistencia al impacto

- disminuye el fracturamiento por esfuerzo

- disminuye su tendencia a las fluencias

- disminuye su procesabilidad

c) Al cristalinizar y plastificar se obtendr un incremento de: - dureza

- resistencia al calor

- resistencia a la tensin


- modulo de elasticidad

- resistencia qumica

d) Y una disminucin de: - permeabilidad

- elongacin o deformacin a la falla

- flexibilidad

- resistencia al impacto

- resistencia al agrietamiento por esfuerzos.

A los distintos polmeros se les puede colocar aditivos, slidos o lquidos, ya sea

colorantes o absorbentes de rayos ultravioleta, biocidas, retardadores de

inflamacin, lubricantes, estabilizadores termales entre otros. Estas mezclas sern

homogneas y heterogneas, segn la afinidad de los parmetros de solubilidad del

aditivo hacia el polmero.

Los aditivos pueden ser granulares o fibrosos:

Granulares

- carbonatos de calcio

- negro de humo

- esferas de grano de vidrio y hojuelas - polvos y hojuelas metlicas - silicatos (arcillas, talco y mica)

Fibrosos

- vidrio

- carbn


- grafito

- celulosa

- sintticos ( nyln) 2.2 TIPOS DE POLMEROS

Termoplstico.- es el que puede calentarse repetidamente hasta reblandecerlo y

luego moldearlo o trabajarlo como se requiera para que al enfriarse conserve la ultima forma adoptada. Algunos de estos son PE polietileno, PP polipropileno, PET polister.

Termofijado.- el proceso de calentamiento no puede ser repetitivo, cualquier calentamiento adicional al original degradara dicho material. La clave del comportamiento

de los materiales termofijados es esta liga covalente adicional, que no existe en los materiales termoplsticos.

Algunos de estos son hules de nitrilo y hule butilo.

Los geosintticos se usan en las obras de ingeniera civil y bsicamente cubren las

funciones de anticontaminacin, redistribucin de esfuerzos, refuerzo de tierra, filtracin,

drenaje, control de permeabilidad entre otras que se vern a detalle en el captulo de funciones y propiedades.

Estos productos se dividen en: Geotextiles, geomembranas y productos

relacionados.

A continuacin se muestran las principales caractersticas de los diferentes tipos de

geosintticos, como son: definicin, materiales, mtodos de fabricacin y condiciones

generales de funcionamiento.


3.- GEOTEXTILES

Introduccin

Son materiales de construccin en forma de telas flexibles, resistentes, filtrantes y

permeables a los fluidos; capaces de retener partculas de suelo mayores que el tamao

de sus poros, estas telas al ser utilizadas en combinacin con la cimentacin, suelo, roca,

tierra o cualquier otro material geotcnico, forma parte de un proyecto, estructura o

sistema realizado por el hombre.

Se usan para movimientos de tierra, obras civiles, ferroviarias, obras hidrulicas,

lucha contra la erosin, proteccin al medio ambiente entre otros.

Son producidos por la industria textil y se utilizan en los diferentes sectores de la

geotecnia, siendo su cometido principal proteger los buenos materiales, reforzar el suelo y

facilitar el desage.

Son textiles en sentido tradicional pero fabricados con fibras sintticas, con esto se

evita la biodegradacin; su eficacia y ligereza por pesar menos de lo que pesa una capa

de 1 mm de espesor de arena facilita su transporte y puesta en obra.

3.1 FABRICACIN Se fabrican a partir de un grupo de polmeros que se les denomina como plsticos,

que son molculas gigantes obtenidas sintticamente a partir de derivados de la industria

petroqumica.

Se emplean cuatro tipos de polmero en las siguientes proporciones

- Polipropileno 65%

- Polister 32 %

- Poliamida 2 %

INSTITUTO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN A C. 14

- Polietileno 1 %

el proceso consiste en la fundicin de los polmeros, estos se hacen pasar a travs

de un spirnet que es una especie de regadera, estas fibras se solidifican y se alargan

formando hilos o monofilamentos.

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Fig. 1 Fabricacin

Despus de la fibra se produce la tela o geotextil por dos mtodos principales: tejidos y no tejidos a) Tejidos.- Se producen en una mquina textil y en muchos tipos, esto acta en forma directa sobre las propiedades fsicas y mecnicas del geotextil.

Proceso.- Urdido (tramado) los elementos individuales se entrelazan en disposicin geomtrica regular, perpendicularmente unos con respecto de otros, aunque

algunas veces sea en tres partes, las mallas pueden tener aberturas de 0.1 mm hasta 10

mm.

Materia Prima.- monofilamentos, multifilamentos o cinta plana (rafia). Los polmeros pueden ser polipropileno, polister o polietileno.

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Caractersticas.- varia el movimiento relativo entre fibras, su modulo de tensin

es variable intermedio a alto. Pueden ser Istropicos o anisotrpicos, tamaos de abertura

constante que se miden con procedimientos sencillos.

Fig. 2 Geotextil tejido con hilos multifilamentos b) No tejidos.- membranas o telas constituidas por fibras colocadas en forma aleatoria, ya sean cortas, largas o continuas, incluye preparacin de la fibra, formacin del

velo, ligado del velo y post-tratamiento, se dividen en termosellados y entrelazados.

- Termosellados.- los filamentos se orientan en forma irregular distribuyndose en todos

los sentidos. El sellado o unin por fusin se logra pasado el material entre rodillos

calientes (calandreo), unindose las fibras en las zonas donde se cruzan.

Materia Prima.- filamentos continuos de polipropileno o nylon polietileno, un

porcentaje de los filamentos se funde primero mantenindose intacta la resistencia de los filamentos restantes.

Principales Caractersticas.- no existe movimiento relativo entre las fibras.

Productos ligeros de espesor reducido, con modulo de tensin intermedio y prcticamente

isotrpicos. Su peso por unidad de rea es promedio, por la falta de homogeneidad total


en la distribucin de la fibra. Presentan una variedad amplia de tamaos de abertura que

es necesario medir por mtodos indirectos.

-Entrelazados.- por medio de la accin de agujas, las fibras se enredan entre si. Algunas veces se les imparte un acabado de impregnacin de resinas del tipo acrlico, que

aumenta la resistencia a la tensin, el modulo, la resistencia a la perforacin, pero reduce

la elongacin y la resistencia al rasgado, debiendo aplicar un secado especial para

restablecer la permeabilidad.

Materia Prima.- filamento continuo o bien fibra cortada de 0.15 m de longitud.

Los polmeros ms usuales son el polipropileno y el polister.

Principales Caractersticas.- existe movimiento relativo entre fibras. Productos

con apariencia de felpa, gruesos, con modulo de tensin intermedio en los grados de peso

intermedio. Pueden fabricarse isotrpicos o anisotrpicos. Su peso por unidad de rea es

tambin promedio por la misma razn que los termosellados. Sus tamaos de abertura

tambin deben medirse por mtodos indirectos, con mayor imprecisin que para los

termosellados. Su espesor y permeabilidad varan con la presin.

Una vez fabricadas las telas no tejidas, se extienden sobre una mesa donde se le da el acabado, se pasa a la unin, donde se adhieren unos con otros por calor,

qumicamente o por medios mecnicos.

Por calor.- puede ser termofijado o termofundido, se funden los filamentos soldando sus puntos de cruce, la fibra resultante es dura y compacta.

Qumicamente.- por medio de resinas el velo se impregna, se forman uniones

fuertes, a veces se les induce aire seco para restablecer la estructura de poro.


Por medios mecnicos.- -Punzonado- mquina con agujas, se hace para producir

telas de alta densidad y que retengan gran cantidad.

Fig. 3 Geotextil no tejido, en este no existe una formacin regular


3.2 CLASIFICACIN DE GEOTEXTILES Se clasifican en tejidos y no tejidos

A) Tejidos.- Las membranas fabricadas en forma tejida estn constituidas por filamentos individuales o bandas delgadas cruzadas en forma perpendicular unas con otras, aunque

algunas veces estos cruces se realicen en tres direcciones.

Los filamentos pueden estar constituidos por hilos unitarios o grupos de estos en

forma de trenza, las mallas pueden ser de aberturas que varan desde 0.1 mm hasta 10

mm

Los sistemas a base de bandas tejidas se obtienen recortando pelculas delgadas en anchos de 2 a 3 mm que posteriormente se tejen y se tratan para obtener un aspecto rugoso y una gran porosidad.

B) No tejidos.- Se trata de membranas o telas constituidas por fibras colocadas en forma aleatoria, siendo estas cortas, largas o continuas. La unin de estas fibras en los

puntos de cruce se realiza mediante los siguientes sistemas, algunas ocasiones se

realizan combinaciones de dos o tres sistemas.

a) Punzonado o trabazn.- proceso realizado para que las fibras se fijen atravesndolas con agujas especiales que las enreden aun ms.

b) Termosoldado.- se efecta perforando con agujas a temperatura alta, logrando que el material se fusione en estos puntos uniendo las fibras de esa zona,

adems que se adiciona una presin que compacte ms el textil.

c) Impregnacin.- este mtodo es el resultado de la adicin de un producto que sirve de ligante entre fibras, lo que aporta eventualmente algunas propiedades

especiales complementarias de resistencia, suavidad e impermeabilidad.

INST ITUTO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN AC 19

Los productos con los que se realizan estos productos son generalmente polietileno

y polipropileno.


3.3 TEORA DEL COMPORTAMIENTO DE GEOTEXTILES

El geotextil retiene partculas de un determinado tamao, dejando pasar partculas mucho ms finas, hasta llegar al punto de equilibrio. Este procedimiento se lleva a cabo

influenciado por el flujo laminar, el gradiente hidrulico y el tipo de suelo. El poder de retencin de partculas por el geotextil esta dado por la abertura eficaz de poros.

Cuando se aplica un gradiente hidrulico en la interfase entre el suelo y el geotextil,

pueden ocurrir tres tipos de migracin de partculas.

a)Tubificacin.- las partculas menores pueden ser transportadas a travs del textil y medio drenante. Este transporte continua hasta que se desarrolla un filtro estable en la

interfase.

b)Colmatacin.- las partculas de tamao pequeo a intermedio, se pueden alojar en los poros de la tela o ser atrapadas por las fibras debido a fuerzas electrostticas, lo que

reduce el volumen de vacos del geotextil y provoca una disminucin en la capacidad del

flujo. c)Taponamiento o cegamiento.- un filtro de transicin se puede desarrollar en el suelo, aguas arriba de la interfase, como resultado de la migracin de partculas pequeas, lo

que reduce la capacidad del flujo y es el que rige el comportamiento hidrulico a largo plazo del sistema.

La interaccin suelo-geotextil es de importancia, ya que los suelos colindantes y el

efecto de bombeo son factores que influencian la eficiencia filtrante del geotextil,

favoreciendo o retardando el paso del agua a travs de ellos. La distribucin de partculas

de pequeas a mayores ocasiona una compresin no uniforme sobre el geotextil inducida


por las partculas grandes las cuales dejan espacios vacos a travs de los cuales se acelera el drenaje.

Relacin espesor contra compresin.- cuando por compresin se llega a un lmite

mximo de perdida de espesor de aproximadamente 65 % para los diferentes tipos del

geotextil. A pesar de la compresin, siguen existiendo huecos o vacos entre los filamentos

continuos, lo que garantizara el paso del agua. Es de notarse que las cargas en la obra y

bajo la interaccin suelo-geotextil son puntuales, as que la perdida de espesor ocurrir de manera irregular por toda la superficie del mismo.

Variacin de la permeabilidad con la porosidad.- al cerrarse los poros se

disminuye la permeabilidad y viceversa, bajo los efectos de una compresin dada mantenindose el geotextil siempre filtrante.

La explicacin terica al comportamiento anterior es que los filamentos continuos al

estar cohesionados mecnicamente por agujado, se distribuyen tridimensionalmente en el espacio, garantizando la formacin de vacos o huecos, sea en el plano del geotextil o a

travs de l.

En pruebas de laboratorio donde no hay interaccin suelo - geotextil, se miden las

permeabilidades cambiantes bajo presin. Cuando hay interaccin suelo - geotextil, la estructura favorece la formacin del microfiltro granular y hace que el geotextil se

comporte hidrulicamente estable como filtro. La resistencia del geotextil ser determinada

solo en la medida que deba garantizar el comportamiento mecnicamente estable del

filtro, es decir que no se dae ni a la puesta en obra ni al transcurso del tiempo.

Orientacin molecular.- Engel en 1989, reportan incrementos superiores al 230 %

en resistencia a la traccin de filamentos de rayn de acetato mediante este proceso, esto

INSTIl UTO 1ECNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIN A C 22

se debe a que las molculas del polmero que forman cadenas muy largas, originalmente

se encuentran en forma muy desordenada dentro de la fibra y al envejecerse el

estiramiento son obligadas a alinearse en el sentido de la traccin, a esto se le denominan

orientacin molecular.

Podemos concluir a que la teora de los geotextiles nos da como resultado que las

condiciones dentro de los terrenos provocan que baje la eficiencia en cuestin de permeabilidad que es lo ms importante, pero la formacin no uniforme permite que al

obstruirse algunos poros, se formen otros y as la permeabilidad se conserve.

3.4 FUNCIONES DE LOS GEOTEXTILES

Las funciones de los geotextiles son mltiples y en general en las obras civiles

estos tienen funciones primarias y secundarias, las funciones primarias de los geotextiles

se pueden clasificar en 5 categoras:

Separacin.- El geotextil establece una frontera permeable entre diferentes

masas de suelo o roca, al evitar o minimizar la mezcla de materiales de diferente

granulometra. De esta manera se preserva la resistencia, permeabilidad de agregados y

otro tipo de materiales selectos previniendo su contaminacin con suelos cohesivos.

Algunas aplicaciones tpicas son en la construccin de caminos, terraplenes, etc.

as como en los procedimientos correctivos de va de ferrocarril que presentan desniveles

y asentamientos por contaminacin del balasto.


ESTABILIZACIN DE UNA PLATAFORMA DE VIA FRREA USANDO Geotextil

,r*-i

H Capa de asiento

Separacin Colocado entre dos materiales distintos, como una arcilla y una grava, el geotextil impide que se mezclen stos por efecto de las cargas, permitiendo a cada material conservar sus propiedades.

Fig. 4

PROFUNDIDAD TOTAL PAVIMENTO DE CAPAS


extrusin de los dos que penetran al material granular, recubrindolo y reduciendo sus

caractersticas friccionantes, con lo que tambin se reduce su capacidad de carga. Al

colocar un geotextil entre ambos materiales, se impide el intercambio de partculas,

permitiendo slo el paso del agua.

El efecto de la separacin no es despreciable, diversos estudios muestran que el

efecto de la contaminacin reduce el espesor efectivo que reparte los esfuerzos

transmitidos por el transito y la resistencia de la base o sub-base, iniciando un mecanismo

progresivo de falla.

La figura muestra cualitativamente el proceso de contaminacin y el mantenimiento

correctivo que consiste en la renivelacin del camino con espesores extra del material

granular.

Algunas experiencias indican que una mezcla de aproximadamente el 20 % en peso

de material cohesivo dentro de bases graduadas densas, reduce la capacidad de carga de

estas al nivel de la del suelo cohesivo.


M"\ "7" * 7'

Twffe > Tubw!*1 '^""&P} jS'*'Tjt'>yirf

Kivel origuiaJ del Suele A

' .CP*CTRUCCIQN reiAL: EL jgREomo s COLOCA timct*mm SORE EL saem

Superficie dr rollMKlet^ ,

NiveJ o r i i i n a l con fina* del suelo Nivel o r ig ina l del Sue a o

B- lgMIQg..Mt.CAMifC' FORjKmfeiaN a i > P O $ Y caNTAMiwciax m.}>::..wm*

Nueva superf ic ie r rdainiento Nuevo aeterLa} de basK-le basK- /

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C P*OCDM| fNTO D6 REmRACJON.- S COtOCA A 0 * i A D O NUC VO O I R f C M f ^ f T S O M f EL A G U f G A D C O N T A M I N A D O .

F i g . 5 CONTAMINACIN DE LA BASE CON F I N O S DEL SULLO Y HEPARACIGN.

Como separacin tenemos las siguientes aplicaciones:

1. Entre la subrasante y el revestimiento de la sbase en carreteras no pavimentadas

y en aeropistas.

2. Entre la subrasante y la base en carreteras pavimentadas y en aeropistas.

3. Entre la subrasante y el balasto, en ferrocarriles

4. Entre el relleno sanitario y sus caminos de acceso


5. Entre las geomembranas y capas de arena que formen un drenaje horizontal.

6. Entre los suelos de cimentacin y de los terraplenes que se usan como sobrecargas

7. Entre los suelos de cimentacin y de los terraplenes de caminos de acceso

8. Entre los suelos de cimentacin y de los terraplenes para las cortinas de tierra y

enrocamiento.

9. Entre los suelos de cimentacin y los encapsulados de tierra

10. Entre los suelos de cimentacin y los muros de retencin

Refuerzo.- El geotextil imparte resistencia a la tensin a un sistema tierra-geotextil

incrementando la estabilidad estructural. Algunos ejemplos son el refuerzo de terraplenes construidos sobre suelos inestables, la construccin de muros de contencin mediante

encapsulados de suelo y el desplante de taludes con mayores ngulos de inclinacin entre

otros.

En muros de contencin, malecones y muelles, se han utilizado para reforzar suelos

cohesivos o friccionantes reteniendo los parmetros verticales.

/"SN En un macizo de suelo, un geotextil muy -*?- t l - * ! * * / & * * / Mi. . qife* - a i * ^ / W f ^BkuM ^^H ^M ^^m ^ ^ ^^fe / ejA}

fw* mm **, m. mm .... *"A ilLf - '^ ^" ** __ " regulares o hilos distribuidos en la masa ^ j^fe ^ ^ k i^m ^ h ItM **** / * * ( * * *" mnmtit

WH6 WHK W M WB ^~^^ * . * M"^'' f ' "*"""" -- ~ <

)mmmrmmr~ ""* I*"I""" "" "" -i"*" encajan las esferas de tracciones aumentando Fig. 6 la resistencia a la rotura del sistema.


Los geotextiles siendo un tipo de material resistente a la tensin pueden

complementar a aquellos materiales que tengan baja resistencia a la tensin. De esta

manera, estos materiales pueden ser reforzados con geotextiles.

Este concepto implica la capacidad del geotextil a oponerse a las fuerzas de

penetracin del agregado hacia el suelo de cimentacin proporcionando una resistencia

puntual en las zonas donde el agregado contacta con el suelo. La consecuencia de este

refuerzo se manifiesta mediante una reduccin de la incrustacin del agregado.

INS'I IT U TO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN A C

Cuando no se coloca

geotextil en la interfase, las

fuerzas de penetracin del

agregado vencen la resistencia

local del suelo y la edentacin

es mayor. El geotextil reduce las

fallas locales.

Restriccin lateral.- Es una forma de refuerzo al agregado proporcionado por el

geotextil. La falla de bases por sobrecarga que superan su capacidad de soporte se

manifiesta en forma de roderas y bufamientos de las zonas adyacentes a la rodera en

caminos revestidos. En caminos pavimentados, la falla se manifiesta mediante

agrietamientos longitudinales del camino.

Si el geotextil se coloca a la profundidad adecuada, interfiere al plano normal de

falla imponiendo una restriccin horizontal al movimiento del agregado, por lo que la falla

se debe realizar en otra superficie alternativa.

El efecto neto del refuerzo por restriccin lateral es un radical incremento de la

capacidad de carga ltima del material y de su mdulo de deformacin. Con lo anterior, se

incrementa la resistencia del agregado a la deformacin bajo carga y adems se

incrementa la relacin de mdulos de los materiales colocados arriba y abajo del geotextil,

reduciendo la magnitud de los esfuerzos transmitidos al suelo.

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Refuerzo por restriccin

lateral.

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UJtva H W PRKSBCIA DLL mVEXTll

F i g . 9

Efecto membrana.- Es el desarrollo de tensin en el plano de un geotextil instalado

en una base de agregados donde la magnitud de los esfuerzos transmitidos por el transito

son bastante altos para producir deformacin en el suelo debajo de la tela.

Si existe suficiente friccin en las zonas fuera de la zona deformada, el geotextil

experimentar una elongacin que tendr como resultado la generacin de tensin en su

plano.

El efecto membrana se compone por los esfuerzos verticales ascendentes

mostrados, que contribuyen al soporte de la carga.

Este refuerzo es importante slo para geotextiles de alto mdulo de tensin pues

proporcionan refuerzos verticales sin permitir deformaciones altas.

INS 11 FUTO TECNOl OGICO DE LA CONS FRUCCION A C 30

Car f i ikkjOTee fttse

INSTITUTO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN A C. 31

Cuando se utiliza un geotextil en el interior de una masa de suelo, como filtro o

dren, se refiere en forma simultanea que la abertura entre las fibras sea lo suficientemente

grande para que el agua fluya en forma casi libre y que las aberturas sean lo

suficientemente pequeas para que no se destruya la estructura del suelo por migracin

de partculas. Los criterios tradicionales en filtros granulares establecen que la

permeabilidad del filtro debe de ser mayor de 10 veces la del suelo y que los mayores

espacios del filtro deben ser menores que las partculas de mayor tamao del suelo para

evitar la tubificacin.

ESTANQUE DE SEDIMENTACIN

Geotextil Filtracin

La estructura fibrosa de los geotextiles les permite ser muy permeables y a la vez impedir el paso de partculas finas; en las obras hidrulicas, sustituyen con ventaja los filtros de materiales granulares difciles y costosos de realizar.

Fig. 12

En los geotextiles que se usen para filtros deber cuidarse que la fibra no obstruya

el flujo del agua y evita la erosin y la tubificacin del material que protege. Para la eleccin de un geotextil deber ser estudiado como sistema con el suelo

con el cual va a interactuar. Algunas de las principales propiedades son:

- Caractersticas estructurales

- Facilidad para eliminar el agua, evitando el aumento de presin de poro


- Suficiente resistencia y durabilidad, para mantener a la obra conformada a lo

largo de su vida til

- Resistencia al medio en donde se encontraran actuando sales, agentes

qumicos y biolgicos.

Cuando se tiene un suelo mal graduado, grandes cantidades de finos sern

arrastrados haca los vacos y estos sistemas pueden llegar a taponarse, en

general, los geotextiles no tejidos se comportan mejor en la proteccin de suelos finos.

Drenaje: Es el sistema en equilibrio geotextil-suelo, que permite el libre flujo del agua sin perdida de suelo en el plano del geotextil durante un lapso indefinidamente largo. Algunas aplicaciones tpicas son: drenes de chimenea en

presas, drenes atrs de muros de contencin, capas rompedoras de capilaridad y

otros.

Esta aplicacin no se usa con los geotextiles entrelazados mecnicamente,

que por su construccin y espesor presentan tambin una componente de

permeabilidad baja en su plano. Actualmente han aparecido productos relacionados para drenaje y esta

funcin ya no es muy usual en geotextiles.


DRENAJES SUBTERRNEOS

Material f i l trante f ino Material f i l trante grueso de tamao adecuado para abierto de tamao adecuado

retener el suelo natural para permeabilidad maxima Fig. 13

Las consideraciones para el diseo de drenajes subterrneos incluyen: 1) Permeabilidad del suelo y distribucin del tamao de las partculas 2) Entrada-Salida; la capacidad de salida es por lo menos igual a la entrada desde

todas las fuentes.

3) La capacidad de salida tiene que aumentar a medida que el flujo de entrada se acumula en la direccin de circulacin.

4) Tiempo requerido para que el agua fluya a travs del sistema de drenaje. 5) Tiempo requerido para que cese el flujo de entrada 6) Condiciones del flujo, tales como ley de Darcy del flujo laminar saturado.


POZOS DE EVACUACIN V RECAGA

Cubierta de piedras

Fig. 14

*^0^ Catsa de asiento Control de permeabilidad: Se refiere a la aplicacin de geomembranas elaboradas

en el lugar, que consiste en geotextiles impregnados generalmente con productos

asflticos, para reducir su permeabilidad.

Algunas aplicaciones son: el aislamiento o encapsulamiento de suelos expansivos,

la impermeabilizacin de pavimentos antes de colocar sobrecarpetas asflticas, la

elaboracin de formas flexibles, impermeables, etc.

Ceotextil impregnado de asfalto

Fig. 15


FUNCIONES SECUNDARIAS

- Confinamiento.- Se han utilizado con xito para trabajar "insitu" an bajo el

agua, grandes bloques llenados manualmente, mecnicamente o por bombeo con

materiales granulares o fraguables.

- Contencin.- Restauracin de taludes fallados con el mismo material envolvindolo.

- Armado.- Dndole un armado a la subrasante de terraplenes apoyada en suelos

de bajo valor relativo de soporte tomando los esfuerzos inducidos por las cajas verticales y disminuyendo riesgos de falla, minimizando eventuales asentamientos

diferenciales.

- Impermeabilizacin.- Para revestimientos de canales, estanques y lagos evita la

contaminacin de afluentes de industrias.

- Antisocavacin.- Limitando la fuga de finos a travs de enrocamientos,

controlando la erosin al pie de estructuras costeras.

- Efecto Fibroso.- Integrando microrredes en mezclas fraguables como un

refuerzo secundario evitando las microgrietas por manejo o por temperatura. - Proteccin.- Puesto entre una geomembrana y el material que la soporta o la

cubre, el geotextil absorbe las tensiones localizadas, protegiendo as a la

geomembrana contra las perforaciones.

- Soporte.- Puesta en el talud de un dique o de un rebazo, la lmina de geotextil

participa en la estabilidad del revestimiento en la que se sujeta por engrapado o pegado.

- Refuerzo a la Traccin.- Los geotextiles proporcionan resistencia a la traccin,

usados correctamente, estos tejidos introducen un miembro tensil en el sistema

INSTITUTO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN AC 3 6

estructural tradicionalmente fuerte en compresin pero dbil en tensin. El efecto neto

es similar a extender la carga sobre un rea mayor.


3.5 PROPIEDADES DE LOS GEOTEXTILES

Propiedades Generales

Masa por unidad de rea. (ASTM D - 3776, ASTM D - 1910) Muy utilizada para comparar geotextiles entre s, pues el costo es directamente proporcional a la

masa/unidad de rea, al igual que el costo de instalacin. Su homogeneidad indica la

calidad de las propiedades mecnicas.

Peso. (ASTM D - 1910). Se expresa en gr/m2 y normalmente se encuentra entre 135 y 680 gr/m2 para los diferentes tipos de geotextiles utilizados. Es importante conocerlo

porque esta relacionado con sus propiedades mecnicas y su costo.

Espesor. (ASTM D - 1777) Dentro de la terminologa para geotextiles de ASTM se menciona la propiedad "Espesor Comprimido", que es el espesor de un geotextil bajo un esfuerzo normal especfico. Se determina a diferentes presiones.

A mayor espesor, mayor permeabilidad en el plano de la tela y mayor potencial de

absorcin de agua. Al variar esta propiedad con la presin, cambia la distribucin de

aberturas, la capacidad filtrante, la permeabilidad y otros.

Gravedad especfica. (ASTM D - 792) Propiedad definida por el polmero que constituye la tela. El polietileno y el polipropileno tienen una gravedad especfica menor a

1, lo que indica que el peso de un volumen unitario de dichos polmeros es menor que el

correspondiente al agua destilada a 4o C. este mtodo indica si el geotextil flota o no en

agua, tiene relacin con la facilidad y costo de colocar al textil en zonas inundadas o en el

mar.


Propiedades Mecnicas

Resistencia a la traccin "Grab". Se determina la carga que causa ruptura de la

muestra de tela, misma que slo se sujeta por la mordaza en la parte central, por lo que existe contribucin de un porcentaje de las fibras laterales a la resistencia total. La prueba (ASTM D - 4632)esta especficamente desarrollada para geotextiles, pues la ruptura se lleva a cabo en ms tiempo, permitiendo que las fibras se orienten en el sentido de la

traccin, como puede suceder en la aplicacin geotcnica.

Existe cierto paralelismo entre la forma de ensayar la tela y lo que fsicamente le

sucede a dicho material cuando se extiende el agregado sobre el geotextil.

Este mtodo se emplea para comparar daos por instalacin tericos contra la

resistencia del geotextil contemplado en el proyecto y para el control de calidad.

Elongacin aparente. Mediante el uso de extensometros, se determina

paralelamente a la carga que ocasiona la ruptura, en la determinacin indicada, lo

correspondiente al incremento en longitud en el punto de ruptura, expresado en porcentaje de la longitud original de la muestra (ASTM D - 1682 y ASTM D - 4632).

Es una de las propiedades que mejor se relaciona con la resistencia a daos en la instalacin, pues la elongacin es otro componente de la respuesta del material a la

aplicacin de un esfuerzo de traccin.

Esta propiedad, en combinacin con la resistencia a la traccin del material, dan la

resistencia total combinada en los casos en que las solicitaciones mecnicas impuestas al

geotextil se manifiestan mediante tensiones.

Resistencia a la traccin en tiras anchas. (ASTM D - 4595 - 86) La mordaza sujeta el ancho total del espcimen, el cual es de 20 cm. La distancia entre mordazas es


de 10 cm lo cual es una novedad pues la muestra es ms ancha que larga, por la razn

de que lo anterior origina rupturas ms adecuadas, sin adelgazamiento de la tira que se

prueba. Este mtodo es particularmente adecuado para geotextiles no tejidos y tejidos con resistencia de aproximadamente 100 Kn/m de ancho. Prueba adecuada para determinar la

resistencia "real" del material, para diseo del esfuerzo en muros de contencin,

terraplenes, taludes y otros casos donde se desea refuerzo a la tensin.

Elongacin en tiras anchas. (ASTM D - 4595 - 86) Normalmente se reporta en %. Se determina paralelamente a la resistencia a la traccin en forma manual o mediante

graficadores. Relacin idntica a la indicada para el caso de la prueba "Grab", slo que en

esta determinacin se conocen valores ms cercanos a la realidad. Esta propiedad se

reduce al incrementarse la presin de confinamiento sobre el geotextil.

Mdulo de tensin. (ASTM D - 4595 - 86) Se define como el cociente entre el cambio en fuerza por unidad de ancho y el correspondiente cambio en deformacin. Su

determinacin se efecta en la grfica de resistencia a la traccin contra % de elongacin.

Es una de las propiedades ms significativas para aplicaciones de refuerzo. Indica la

capacidad de soporte que puede proporcionar el textil, as como inversamente su

capacidad de adaptarse a irregularidades del terreno donde se aplica. Diversos mtodos

de diseo de caminos revestidos, terraplenes y sobrecarpetas reforzadas con geotextiles

toman en cuenta esta propiedad.

Resistencia al reventamiento Mullen (ASTM D -3786) En forma muy sencilla, consiste en someter una muestra del geotextil a presin axial de un mbolo de hule en

forma de burbuja, que es accionado por un sistema hidrulico.

INSTITUTO TECNOLGICO DF LA CONSTRUCCIN A C 40

Coeficiente de friccin suelo-qeotextil Existen diferentes mtodos, que son

adaptaciones de la prueba de esfuerzo cortante empleado en geotcnia, modificada para

fijar el geotextil al arreglo. El aparato empleado por Haliburton, mismo que tambin se puede modificar, para colocar dos suelos representativos de la situacin real que se desea

modelar y determinar la resistencia al deslizamiento por medio de aplicacin de una fuerza

al textil para tratar de sacarlo de su lugar.

Empleado sobre todo en el clculo de muros de contencin reforzados por cpsulas

de geotextil, donde el material trabaja por friccin y en general en las aplicaciones de refuerzo. Frecuentemente, con el resultado de esta prueba, comparado con las

propiedades del suelo, se obtienen eficiencias en cohesin y ngulo de friccin, siendo los

parmetros del suelo los lmites mximos para el sistema suelo-geotextil.

Elongacin a largo plazo, con carga esttica (flujo plstico). Los mtodos disponibles consisten en fijar cargas estticas en muestras anchas de la tela (ASTM D -4595), correspondientes a las cargas que causan elongaciones diversas en ensayes de tensin normales, calculndose la elongacin obtenida a diferentes lapsos de observacin.

Propiedad muy importante para el caso de refuerzo. Ensayes preliminares con presin de

confinamiento muestran un mejoramiento del desempeo para geotextiles entrelazados mecnicamente y termosellados.

Resistencia a la tensin (ASTM D - 1682 y D - 751) Esta prueba es quizs la ms importante ya que prcticamente todas las aplicaciones de los geotextiles se basan

en esta propiedad. Durante la realizacin de la prueba se mide la deformacin producida

al espcimen, total y unitario, la deformacin a la falla (mxima elongacin), y el mdulo


tangente inicial. Los valores siguientes son tpicos de los geotextiles usados en

pavimentos.

resistencia a la tensin kg = 36 mnimo

mxima elongacin % = 50 mnimo

Retencin de asfalto esta propiedad es muy importante porque la cantidad de

asfalto utilizada par adherir el geotextil y proporcionarle impermeabilidad puede ser causa

de un fracaso. La cantidad de asfalto retenida es proporcionada por el fabricante o

determinada en pruebas directas.

Resistencia al rasgado Es la fuerza requerida para evitar la propagacin de la

rotura de algunas fibras del geotextil, se mide con la prueba D - 2263 geotextil y consiste

en insertar una muestra trapezoidal de membrana en una mquina de prueba de tensin

con el objeto de que las fibras sean llevadas progresivamente al rasgado, para iniciar el proceso se hace un corte inicial de 5/8".

Resistencia al punzonamiento Es la fuerza que se opone a la penetracin de

material a travs del geotextil. Previene al punzonamiento que pueda originar el balasto

de aristas afiladas, previene la migracin de suelos finos hacia el balasto y viceversa. La

resistencia al punzonamiento se mide con la prueba de penetracin (ASTM D - 751) que consiste en incrustar una varilla de 5/16" de radio en una muestra de geotextil anclada en

un molde de 1 %"

Resistencia a la abrasin Se define como la resistencia a la friccin a largo plazo.

Se estudia para prevenir la formacin de oquedades producidas a largo plazo por estar en

contacto con el agregado. Se estudia con la prueba de Tabor de abrasin, (ASTM D -1175), que consiste en aplicar una carga dinmica (N - 1000 y W - 1000 g), sobre un


agregado que a su vez esta colocado sobre una membrana para posteriormente evaluar el

procedimiento del peso del material expulsado, debido a la friccin entre una y otra

superficie.

Propiedades Hidrulicas

Permisibilidad Se define como la cantidad de flujo volumtrico de agua

por unidad de rea, por unidad de carga hidrulica bajo condiciones de flujo laminar, en una direccin normal a travs del geotextil. Se determina por el mtodo ASTM D - 4491 -

85, pudiendo optar por el ensaye de carga constanteo el de carga variable. En la primera

opcin, se verifica que exista flujo laminar. Los aparatos para esta determinacin difieren de los parmetros utilizados en las determinaciones geotcnicas.

El mtodo de carga constante se emplea en caso de tener flujos muy altos. Las determinaciones se efectan midiendo el flujo a travs del geotextil, calculando la permisibilidad, en la que se encuentra implcito el espesor del material.

Esta propiedad esta directamente relacionada con la filtracin, que se utiliza en

ecuaciones de diseo por funcin, multiplicada por el espesor nominal de la tela, se

convierte en el coeficiente de permeabilidad K, el cual debe conservar cierta proporcin

con respecto del coeficiente de permeabilidad del suelo, para cumplir con la condicin de

suficiente permeabilidad.

Existen diversos criterios al respecto, siendo el ms comn el que requiere que K

de la tela sea mayor que K del suelo, existiendo otro criterio que asigna factores de

correccin a K del geotextil, de acuerdo al riesgo correspondiente al tipo de sistema

diseado.


Tamao de abertura aparente (AOS) Mtodo ASTM D - 4751 - 87 Se efecta con un vibrador del tipo empleado para determinar la granulometra de agregados. El

geotextil se fija entre dos cernidores que no tienen malla fina en su fondo y sobre el se

coloca un peso conocido de esferas de vidrio calibradas, sometiendo el arreglo a 10 min.

De vibracin, al cabo de lo cual se determina el % de esferas que se retuvo, en relacin

con el peso inicial. Se ensayan tamaos de esfera cada vez mayores. AOS es el tamao

de malla US standard correspondiente a la fraccin de esferas que fueron retenidas en un

95 % o ms. Tambin se expresa como O95, en cuyo caso el valor corresponde a la

equivalencia en mm del tamao o nmero de la malla. Como prueba ndice se pueden

tener los siguientes problemas:

-Para geotextiles entrelazados mecnicamente, las esferas de vidrio se quedan

atrapadas, adems de no modelar adecuadamente el cambio de la estructura filtrante con

la presin.

-En las condiciones de la prueba, para algunas telas tejidas de cinta plana, las fibras se mueven, creando aberturas mayores a las reales.

-Las esferas de vidrio se llegan a romper con el uso, dando resultados errneos, por

lo que se requiere un cuidadoso manejo. -No modela adecuadamente el comportamiento real en la situacin de uso.

INSTITUTO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN AC 4 4

^CERNIDOR I N MALLA

F I N A

MAROLA

I E q u i p o o a r a d e t e r m i n a c i n d o l T a -mao d e AL>eT~tura Apa i ^nLe d e l o s G o o t e x t i l e s AOS ( H a l l b u r t o n )

Relacin de gradientes Desarrollado por Haliburton en el que se hace fluir agua

desaereada a travs del sistema compuesto por el geotextil que se desea evaluar, sobre el

cual se coloca un espesor de 1.16 m de suelo real del proyecto en cuestin. La carga

hidrulica es constante, al cabo de 24 horas a partir del momento en que las lecturas

piezomtricas se han estabilizado, se determina el gasto y las lecturas piezomtricas

correspondientes a la carga hidrulica causada por el geotextil y 2.54 cm de material

arriba de el, as como las correspondientes al suelo colocado 2.54 y 5.08 cm arriba de los

materiales cuya carga se determin en primer termino.

La relacin de gradientes se determina por medio de la ecuacin


S W^"5*01*1 RELACIN T, & 189" GRADIENTES

Esta prueba se modela con las condiciones aplicables de suelo, carga hidrulica,

geotextil y gradiente hidrulico de un proyecto especfico. Tambin puede utilizarse en un

material (suelo) tipo que sea fcilmente obtenible y mezclado con otro en el laboratorio.

Mediante esta prueba se determina el posible problema de oclusin total de los

poros de un geotextil, con el efecto correspondiente del cese del flujo a travs de el. Esta prueba a sufrido varios cambios a partir del desarrollo por el cuerpo de ingenieros de E. U.

luego Haliburton y posteriormente por el subcomit de geotextiles D - 35 de ASTM

Cuando la relacin de gradientes es mayor a 3, es indicio de oclusin, la

informacin ms importante obtenida de esta prueba ha sido la identificacin de los

factores que implican, al combinarse el potencial de taponamiento del geotextil que son:


- altos gradientes hidrulicos

- suelos con discontinuidades en su curva granulomtrica

- suelos no cohesivos

De los factores anteriores, se reconoce que el gradiente hidrulico es el que

ocasiona un incremento en el potencial de oclusin de los geotextiles al combinarse con

los tipos de suelos indicados.

Potencial de taponamiento Prueba desarrollada por Koerner, dicha prueba

consiste en hacer fluir agua en condiciones de carga constante y a travs de un arreglo

geotextil-suelo colocado en un cilindro de prueba. Se efectan mediciones del flujo con respecto al tiempo transcurrido, obtenindose curvas cuyo desarrollo se puede considerar

representativo del flujo de agua a travs de suelos protegidos con filtro textil. La grfica indica que al inicio de la experiencia del flujo inicia con un valor, el cual se va reduciendo al transcurrir el tiempo hasta que la curva se vuelve asinttica con respecto al eje del tiempo.

A partir de estos puntos, siempre y cuando la situacin no cambie y la pendiente se

mantenga constante, se puede concluir que el sistema geotextil - suelo ha llegado al

equilibrio y que algunos de los mecanismos mostrados en la figura o una combinacin de

ellos prevalece.

La tendencia de la cura tambin indica que en un inicio el flujo es controlado por el grado de densificacin del suelo y al final por la intervencin suelo - geotextil. La situacin

de equilibrio mencionada se alcanza en lapsos que dependen esencialmente de la

granulometra del suelo.

INST I FUTO TECNOLGICO DE LA CONST RUCCION A C 47

las partculas del suelo bloque Mecanismo de filtracin del geo an parcialmente las aberturas textil Dromoviendo la formacin del" textil. de un filtro natural de suelo.

Permeabilidad al aire.- El mtodo D-7337 de ASTM define la permeabilidad del

aire como: "el volumen de aire que fluye a travs de un material bajo una diferencia de presin entre las dos superficies de la membrana". Esto se expresa en pies cbicos por

minuto de aire por pie cuadrado de membrana.

Se usan frecuentemente presiones equivalentes a 0.5 pulgadas (12.7 mm) de agua; mayores presiones pueden seleccionarse dependiendo de la membrana. El flujo de aire se toma de cartas de calibracin de pruebas de los fabricantes de equipo para dar un nivel de

presin de aire y el tamao del orificio de salida de aire.

Resistencia a la tubificacin.- Si el gradiente de flujo del suelo se vuelve demasiado grande para que la membrana lo retenga, la falla de la membrana se

representar haciendo una prueba de laboratorio similar a la prueba de gradiente

ascendiente; se establece el flujo de modo que genere altos gradientes .

Los niveles piezomtricos son medidos por toda la columna de suelo bajo la membrana y en ambos lados de esta.


La falla de la membrana ocurre en forma de un "estallido" con el suelo subyacente

fluyendo hacia arriba a travs de la membrana fallada.

Propiedades de durabilidad

Resistencia al ataque qumico.- ASTM D-543, proporciona una lista de 50

reactivos estndar, los cuales se emplean para el ensaye qumico, sometiendo muestras

del geotextil a ataque acelerado a altas temperaturas, como resultado, se reportan

cambios en peso, dimensiones, apariencia y propiedades mecnicas.

El mtodo EPA 9090, est diseado para evaluar la compatibilidad qumica de los

geosintticos con los productos depositados en las piezas. El procedimiento consiste en

sumergir el textil en el producto qumico o fluido de lixiviacin de que se trate, durante 120

das tanto a temperatura ambiente como a 50 0C.

Resistencia al ataque biolgico.- SGSV 4-GP-2, consiste en preparar muestras del

textil de 12 cm por 12 cm, las cuales se entierran en el suelo extrayendo especmenes

cada 3 meses, los cuales se ensayan por una variante del mtodo de resistencia al

reventamiento AST D-774 que emplea equipo Mullen.

No existe un mtodo normalizado para geotextiles, seguramente por ser un hecho

conocido que, por ejemplo las bacterias son selectivas en cuanto a las sustancias que utilizan de alimento y los plsticos no han estado presentes en el suelo por un lapso tan

grande como para que se hayan desarrollado microorganismos que se alimenten

particularmente de este tipo de sustancia.

Resistencia a la temperatura.- la orientacin molecular puede perderse al

someter al geotextil a temperaturas cercanas a su temperatura de ablandamiento y con


ello se vera afectada en forma definitiva la resistencia mecnica del material, es

recomendable que en aquellas aplicaciones, tales como al aplicar refuerzo de geotextil o

sobre carpetas asflticas en las cuales sobre la tela se aplic un producto caliente, se

tome la precaucin de mantener un diferencial de cuando menos 20 0C entre la

temperatura del producto caliente y la temperatura de ablandamiento del sustrato.

El polipropileno se derrite a 165 0C y el polister a los 250 0C para determinar la

resistencia de los plsticos a la temperatura esta el mtodo ASTM D-794, el cual consiste

en someter al polmero a altas temperaturas en un horno, pero esta prueba es ms

adecuada para representar en forma muy relativa al envejecimiento de productos de plstico que van a estar expuestos a la intemperie durante toda su vida til. Las bajas temperaturas pueden afectar la resistencia al impacto y hacer quebradizos a los plsticos.

Resistencia a la luz solar.-todos los plsticos presentan algn grado de sensibilidad

a la luz ultravioleta, particularmente los de menor longitud de onda, la cual rompe los

enlaces que mantienen unidas las cadenas de polmero, iniciando un proceso de

degradacin.

El polipropileno es particularmente sensible. Para reducir dicho efecto se agregan al

polmero durante el proceso de fabricacin sustancias protectoras como el pigmento

denominado negro de humo o bien agentes captadores de la radiacin.

La prueba utilizada para evaluar la degradacin de los geotextiles por radiacin

solar se denomina ASTM D-4355, la cual utiliza el arco de Xenn como fuente de

radiacin; el procedimiento consiste en someter la prueba de geotextil a tiempos de

exposicin de 150, 300 y 500 horas, obtenindose una curva que permite juzgar el grado de degradacin.

INSTITUTO TECNOI OGICO DE LA CONSTRUCCIN A C 50

4 GEOMEMBRANAS

INTRODUCCIN Las geomembranas son aquellos productos finos, flexibles, continuos e

impermeables a los lquidos. Se elaboran en planta o en obra a base de asfaltos o

polmeros, con o sin refuerzo interno, son de espesor reducido mayor a 0.5 mm y muy baja permeabilidad aproximadamente K

INSTITUTO FECNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIN A C 51

- Polietileno de alta densidad (HPDE) - Aleacin de polietileno de alta densidad (HPDE-A)

- Polipropileno (PP) - Poliolefina elastizada (PO, ELPO 3110) - Polister terflalato (PET)

Elastmero termoestables hules

- Isobutileno Isopreno hule butilo (IIR) - Monomero Dieno propileno etileno (EPDM)

- Policloropreno o neopreno (CR) - Hule epilclorhidrino (CO ECO)

Las letras entre parntesis corresponden a la designacin Internacional para los

polmeros y se derivan de las iniciales en lengua inglesa. El trmino termoplstico se

refiere a la capacidad de adquirir consistencia plstica con la aplicacin de calor.

Adems del producto que les da su nombre, contienen otros materiales como

rellenos minerales, inertes, fibras y elastmeros. Los rellenos reducen el costo y aumentan

la rigidez sin alterar la permeabilidad.

Las geomembranas presentan:

- Muy baja permeabilidad - Alta resistencia al punzonamiento de agregados

- Buena resistencia al ataque de sustancias qumicas

- Inoxidables

- Resistente al ataque de los insectos

- No cambia de volumen al secarse o mojarse


- Ligeros

- Fciles de manejar y aplicar

- No sufren desprendimientos

- Buena resistencia a cambios por temperatura

- Calidad constante en la produccin

- Resistente a la tensin

Son resistentes al ataque de sulfates, glicol, alcoholes, combustibles, grasas,

cidos, bases, etc. Lo que depender de la composicin de la fibra.

Por ser Mxico un pas con petrleo y con una industria petroqumica en expansin,

con clima rido o semirido en gran parte de su territorio, las geomembranas a base de

materiales asflticos o polmeros deberan utilizarse en mayor grado. Existe en el mercado

una oferta adecuada de geosintticos impermeables y a pesar de ello han sido poco

empleados en obras hidrulicas.

Las geomembranas se utilizan en dos formas principales:

- Recubrimiento.- cuando se colocan en la interfase entre dos materiales

- Revestimiento y barrera.- cuando se emplean en el interior de una masa de tierra

Todas las membranas sintticas de revestimiento estn hechas a partir de resinas

obtenidas como productos de una reaccin qumica llamada polimerizacin, en la cual

molculas pequeas de un monmero se unen entre si y con otras molculas para formar

polmeros de cadenas largas. La reaccin se lleva a cabo dentro de un recipiente a

presin llamado polimerizador o reactor, que esta equipado con un mecanismo de

agitacin y esta controlado trmicamente a temperatura y presiones normales, el


monmero se presenta como un gas y por tanto debe manejarse en forma lquida a bajas temperaturas y altas presiones.

Una vez realizada la reaccin de polimerizacin, generalmente va acompaada por

la generacin de gran cantidad de calor, el cual se disipa mediante un sistema de

enfriamiento interconstruido en el recipiente de reaccin.

Desde las plantas qumicas, las resinas y los polmeros se envan al fabricante de

las membranas. En la planta procesadora, a veces llamadas plantas de conversin, se

recibe la resina y se mezcla con otros ingredientes para obtener las propiedades

deseadas.

El mezclado es una de las etapas ms importante en la fabricacin de los

revestimientos sintticos. Ninguna receta o proporcionamiento se puede desarrollar en

forma tal que de lugar a todas las propiedades deseables. Esto se debe a que las

propiedades fsicas y qumicas estn relacionadas entre si.

Cada vez que se mejora alguna propiedad otra se perjudica, esta regla se aplica a plsticos y elastmeros.

En la planta procesadora las membranas se obtienen por laminado en caliente

(calandreo), por extrusin o por aplicacin del producto sobre una tela de soporte (impregnacin).

Las membranas terminadas pueden tener diferentes estructuras, para evitar los

orificios debidos a defectos de fabricacin, las membranas ms gruesas se obtienen

frecuentemente superponiendo varias hojas y se refuerzan intercalando entre ellas una o dos telas de refuerzo. Este refuerzo aumenta la resistencia a la tensin de la membrana,


facilita su manejo y los empalmes tanto en la fbrica como en el campo. Sin embargo las razones ms importantes para reforzar con tela son las siguientes.

- Estabilidad contra el punzonamiento

- Estabilidad contra el encogimiento

- Mayor resistencia al desgarre

Las telas de refuerzo que tienen ms aceptacin son a base de algodn, yute,

polister y vidrio. Aunque el nylon tiene algunos inconvenientes sigue siendo el material

ms aceptado para telas de refuerzo de membranas.

Su principal atractivo esta en su fcil disponibilidad y en su resistencia a soluciones

acuosas y organismos del suelo, como desventajas deben mencionarse su baja resistencia a las soluciones acidas, a la luz solar y su falta de adherencia a cualquiera de

los polmeros.

La rapidez de deterioro del nylon a la luz solar depende del peso de la tela, del

espesor de la capa de cobertura y de su color.

Las fibras de polister exhiben una buena resistencia a los cidos y a la luz solar,

por eso se han convertido en competidoras del nylon; sin embargo tampoco tienen

propiedades adhesivas hacia los materiales que constituyen las membranas.

Por estadsticas, el consumo de geomembranas por el tipo de polmero es:

- Polietileno 41 %

- Cloruro de polivinilo 33 %

- Polietileno clorado y polietileno clorosulfonado 17 %

- Hule butilo, neopreno, EPDM y otros 9 %


4.2 MTODOS DE UNIN La calidad de las juntas representa la calidad de la instalacin y a menor nmero de

uniones, menor probabilidad de fugas, por lo que se debe realizar la mayor cantidad de

uniones en planta bajo condiciones controladas y el menor nmero en la obra. Los mtodos usados para unir las membranas dependen del tipo de polmero y los mejores resultados se obtienen cuando la unin se realiza con el mismo polmero, no se debilita al

producto, se tiene una resistencia similar a este, es continua y es aplicable en la obra. Los

principales mtodos son:

Mtodo de fusin.- fusin de las lminas por unir, formando un traslape y aplicando

presin sobre las zonas en cuestin, la fusin se logra mediante aire caliente o de plstico

caliente eximido por una herramienta manual, esto slo es posible en los termoplsticos

que son aquellos que pueden moldearse un nmero indeterminado de veces como la cera.

Mtodo dielctrico.- se basa en la transmisin de ondas de alta energa y

frecuencia, en el intervalo de 30 a 40 Mhz a travs del traslape de los dos tramos a unir.

De 2 a 5 segundos se genera suficiente calor para que el material se vuelva termoplstico

y fluya hasta formar una junta homognea, se usa en planta y se aplica al PVC e hypalon.

Mtodo trmico.- recurre a dos fuentes de calor una abajo y otra arriba del traslape. Al presionar el material, se vuelve termoplstico, se debe controlar el calor,

presin y tiempo; un exceso de calor debilita la membrana, no puede aplicarse a

membranas de ms de 1 mm, es mtodo de planta pero se han desarrollado mtodos de

campo para el hule butilo y el 3110.

Unin con solvente.- se debe contar con un material que disuelva el material

constituido de la membrana. Las superficies atacadas se ponen en contacto y al


evaporarse el solvente se obtiene la junta. Los problemas pueden ser en zonas locales donde la accin del solvente no es suficiente y con la disolucin de la membrana o tela por

exceso de solventes se usa en planta y campo principalmente para PVC.

Adhesivos.- resinas epoxicas y cintas adhesivas usadas en polietileno, no son

permanentes, las cintas no tienen la misma resistencia a los productos qumicos y a los

solventes que el propio polietileno.

Vulcanizado con calor o adhesivos.- con calor se usa slo en plantas utilizando

azufre, se aplica cemento de contacto que son resinas termoplsticas que se aplican a

ambas superficies y se dejan secar hasta que no estn pegajosas, para entonces unir con presin. Se usa en PVC, LIDE, HPDE, IIR, EPDM, CPE, CSPE, no es muy confiable.

Aire caliente.- consiste en aplicar una corriente de aire de nitrgeno caliente

(1375 0 C) entre los lienzos para fundir las superficies y unirlas con presin hasta que se endurezca la junta. Se utiliza en los termoplsticos como PVC, LPDE, HPDE, CPE y CSPE.

Zapata caliente.- consiste en aplicar por medio de mordazas, rodillos o una

cuchilla que funde las dos hojas; los dos polmeros proporcionan el calor por la parte exterior y la cuchilla o zapata en el contacto entre ambas, manteniendo los lienzos unidos

hasta que solidifica el polmero. Slo se utiliza en HPDE Y LDPE.

Soldadura con extrusin.- se emplea para el HDPE y PP; consiste en la extrusin

del polmero fundido que se coloca entre las superficies o al borde de una de las hojas. Se aplica aire caliente para precalentar y limpiar la zona de unin. La temperatura de filete de

polmero es de 230 a 250oC.


4.3 CONTROL DE CALIDAD

Se requiere de una verificacin de las propiedades requeridas de la membrana por

medio de ensayes de laboratorio y en obra, se debe poner especial atencin en la

supervisin de las uniones, pues se debe asegurar un sello continuo y permanente que

evite fugas.

Los mtodos de supervisin se dividen destructivas y no destructivas, en las

destructivas se realizan cortes y se ensayan en laboratorio, esto obliga a realizar

reparaciones en la obra, el mtodo no destructivo se realiza slo en obra y es aplicado en

la longitud total de la unin, estos ensayos slo proporcionan informacin cualitativa. Los

principales son:

Ultrasnico de eco de pulso. Consiste en hacer pasar una onda de

sonido con frecuencia de 5 a 15 Mhz a travs de una junta para registrar imperfecciones. Esta limitado a registrar slo discontinuidades grandes (ms menos 5 mm).

Ultrasnico de impedancia. Determina la impedancia acstica del polmero

con ondas continuas de 160 a 185 Khz. Para registrar las zonas defectuosas.

Lanceta de aire o chifln. Se aplica en el borde de la unin chorro de aire a una

presin de 3.5 kg/cm2, por medio de una boquilla, para detectar zonas sin unir. No es

aplicable a materiales rgidos y no sirve para registrar zonas defectuosas.

Cmara de vaci. Por medio de una caja abierta en la parte inferior y con sello perimetral, se aplica una succin a un tramo de junta enjabonado previamente, para detectar las imperfecciones cuando se forman burbujas.

INST ITU TO lECNOLOOICO DE LA CONSTRUCCIN A C 58

Sello doble presurizado. Consiste en aplicar presin de aire en conducto

intermedio de juntas de doble unin para registrar las fugas. Se prueban tramos con

longitud de 30 a 100 m.

Chispa elctrica. Es una variante, se coloca un alambre metlico entre las hojas

de la junta y se conecta un polo para aplicar una corriente, se recorre la junta con una punta metlica y la zona defectuosa se registra cuando se produce una chispa. Otra

variante no emplea el conductor en la unin y la chispa se produce entre el suelo y un

cepillo metlico, a travs de la discontinuidad.

Manual. Las zonas sin unir se detectan con una herramienta de punta roma

que se desliza a lo largo del borde de la junta. Es aplicable slo a membranas de poco espesor y se requiere personal de mucha experiencia.


4.4 CLASIFICACIN DE GEOMEMBRANAS Existen bsicamente dos formas de clasificacin

1.- Por su forma de fabricacin

2.- Por el tipo de polmero

1.- Por su forma de fabricacin: los encontramos con refuerzo o sin l.

1.1) Elaboradas en el lugar sin refuerzo.-Esta se realiza insitu aplicando por aspersin asfalto o polmeros en estado lquido directamente sobre suelos

y concretos.

1.2) Elaboras en el lugar con refuerzo.- El mtodo es similar al anterior, slo que el material impermeabilizante se realiza sobre un geotextil.

1.3) Elaboradas en planta sin refuerzo.- Como ya se mencion la fabricacin puede ser por extrusin o calandreo sobre una hoja de soporte y la

geomembrana es slo del polmero utilizado.

1.4) Elaborada en planta con refuerzo.- mtodo realizado en planta en el cual la aplicacin del polmero se realiza sobre un geotextil.

Cabe sealar que los procesos realizados en planta son ms confiables debido a

que el control de calidad es mayor y las condiciones climatolgicas pueden afectar la

calidad de la impermeabilizacin.

2.- Por el tipo de polmeros:

2.1) Cloruro de polivinilo (PVC).- Se obtiene de la reaccin del monmero de cloruro de vinilo, que contiene dos tomos de carbono y uno de cloro, que

al reaccionar hace mantenerse a las cadenas muy cercanas y permite que

sea ms duro y ms rgido, es semiopaco y rgido por naturaleza, requiere


el empleo de aditivos como plastificantes, estabilizadores, lubricantes y

pigmentos para poder alterar la mezcla y obtener un material que rena

las condiciones necesarias de flexibilidad

Este producto tiene las siguientes propiedades:

- flexibilidad

- resistencia a la abrasin

- resistencia al ataque de productos qumicos

- resistencia a los rayos ultravioleta (UV) - resistencia a la biodegradacin si se aplican biocidas

Se fabrican en espesores de 10 a 30 mils. (1 mil = 0.001 pulg = 0.025 mm), sus juntas son fciles de ejecutar pero con el tiempo se van rigidizando debido a que los plastificantes se volatizan por el calor, provocando envejecimiento y para evitar esto se recomienda protegerlas con un relleno de 10 a 15 cm de espesor

y el promedio de vida til ser de 10 aos, otro motivo del relleno es para evitar

daos por ataque de roedores y vandalismo en las obras.

2.2) Polietileno (PE).- Proviene del monmero de etileno, el producto es

blanco y granulado. Es un material rgido que no requiere plastificante ya

que no es posible hacerlo ms blando, por lo tanto se tiene que una

pelcula de 8 mils es la mxima que se puede usar como geomembrana.

Este material resiste adhesivos qumicos pero no hidrocarburos y aceites,

presenta poca resistencia al envejecimiento y no se debe dejar expuesta a la atmsfera.


Su punto de fusin tiene un intervalo reducido de variacin y si el proceso de

unin es con calor, es necesario un buen control de calidad, no se debe

aplicar empalmado electrnico, slo se recomiendan algunos mtodos

como el de cinta adhesiva o extrusin del material (pegamentos) Para usarse Geomembranas se distinguen 5 tipos

2.2.1) Polietileno de baja densidad (LDPE).- es un material flexible con densidad de .91 a 0.925 g/cm3 con propiedades fsicas y mecnicas

bajas debido a que se intemperiza rpidamente y se requiere incorporarle negro de humo, este tipo de membrana no se debe unir

con calor y su aplicacin es para obras pequeas como canales de

riego.

2.2.2) Polietileno de media densidad (MDPE).- tiene una densidad de 0.926 a 0.940 g/cm3, esta constituido por molculas lineales con ramas cortas,

esto le permite tener mejor resistencia a la tensin, desgarre y rigidez. 2.2.3) Polietileno de alta densidad (HDPE).- con una densidad de ms de

0.941 g/cmS, su estructura favorece la cristalinizacin por el orden de

sus molculas, es resistente a la mayora de los solventes y cuando es

mayor de .5 mm es rgido. Con la incorporacin de negro de humo

resiste el intemperismo y se le atribuye larga vida til, alrededor de 25

aos cubierta y 10 a la intemperie.

Sus mtodos de unin son trmicos pero estos se dificultan por la

rigidez del material.

INST11 UTO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN A C 62

Este tipo de geomembrana se aplica en obras grandes como canales,

tanques de evaporacin y lagos artificiales.

2.2.4) Polietileno clorado (CPE).- es un polietileno de alta densidad que contiene de 25 a 45 % de cloro y de 0 a 25 % de estructuras

cristalinas, esto le da mayor resistencia a el intemperismo y el ozono.

Sus mtodos de unin son variados y pueden ser dielctrico, trmico,

con solventes y adhesivos.

2.2.5) Polietileno clorosulfonado (CSPE).- polmero saturado que contiene comnmente 25 % de cloro y 1 % de azufre, este tipo de

geomembrana tiene alta resistencia al ozono, al punzonamiento, al

ataque qumico y al intemperismo, pero es tacado por hidrocarburos y

productos qumicos orgnicos.

Este tipo de membrana tiene baja resistencia al desgarre y a la tensin, se le debe reforzar con un geotextil y sus mtodos de unin

son similares al del polietileno clorado.


4.5 FUNCIONES DE LAS GEOMEMBRANAS

La geomembrana tiene una finalidad fundamental: asegurar la impermeabilidad

frente a un lquido almacenado. Adems en la prctica, se suele hablar de membrana de

impermeabilidad: as tenemos las siguientes funciones:

- Reducir las filtraciones de un material (permeabilidad primaria) - Reducir fugas a travs de discontinuidades (permeabilidad secundaria)

- Evitar tubificacin de suelos finos

- Evitar disolucin del terreno

- Evitar efectos erosivos por oleaje o flujo de agua

Adems de estas funciones fundamentales de barrera impermeable para el lquido

almacenado, la membrana puede constituir una pantalla imperm

Geosintetico Aplicado en Obras Civiles

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