Monografía De Geotextiles y geomembranas

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR E CUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA

ECUELA DE CIVIL

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN 2

TEMA: GEOTEXTILES Y GEOMEMBRANAS

PROFESOR: ING. ESTUARDO PAEZ ESPINOSA

ALUMNO: DAVID ANTONIO MARTÍNEZ CUENCA

FECHA DE ENTREGA: VIERNES 22 DE MARZO DEL 2013

GEOSINTÉTICOS

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. También se los conoce como productos en los que, al menos, uno de sus componentes está formado por un polímero sintético o natural. De forma plana, como cinta o en estructura tridimensional, son usados en contacto con suelos o/y otros materiales para aplicaciones geotécnicas y de ingeniería civil. Se pueden dividir en cuatro grandes grupos: geotextiles, productos relacionados con geotextiles, geocompuestos y geomembranas. GEOTEXTILES

Los geotextiles se pueden definir como un material textil plano, permeable y polimérico, que se emplea en contacto con suelos y otros materiales para aplicaciones geotécnicas en ingeniería civil. Los polímeros utilizados en la fabricación de geotextiles suelen ser de origen sintético debido a su mayor durabilidad frente a los naturales. Los principales son las poliamidas, poliésteres y las poliolefinas (polietileno y polipropileno). Se utiliza en obras de Ingeniería Civil, especialmente cuando se trata de construcciones donde intervienen diferentes tipos de suelo, cumpliendo diversas funciones, tales como separar estratos de diferentes tipos para evitar la mezcla de ellos, entre otros. Los geotextiles es el grupo más grande de los geosintéticos.

CLASIFICACIÓN SU FORMA DE FABRICACIÓN: Cabe recalcar que los datos tomados y los nombres que tienen cada uno de los tipos de geotextiles fueron tomadas de una empresa que funciona en Ecuador, específicamente en Quito. El nombre de la empresa es Tecknotech.

Geotextiles tejidos: Los Geotextiles FORTEX están diseñados para satisfacer las principales especificaciones de construcción, especialmente las relacionadas con requerimientos de filtro, separación y estabilización de suelos y control de erosión, contempladas en normativas internacionales como la AASHTO designación M288. La tecnología con la cual se producen los Geotextiles FORTEX involucra un sofisticado sistema de tejido en el que las fibras que van en sentido longitudinal no se entrelazan con las fibras que van en el sentido transversal, por lo que el tensionamiento de las fibras es inmediato y directo, para así absorber los esfuerzos desde muy bajos niveles de elongación.

Ventajas  

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Se reducen costos de preparación de terrenos antes de iniciar las obras. Por su elevada resistencia permite reducir espesores en estructuras de pavimento construidas sobre suelos blandos. Sus fibras multifilamento proporcionan una excelente condición de permeabilidad. Su alto módulo evita la excesiva deformación del suelo reforzado. Además de su alta capacidad de refuerzo, se desempeña adecuadamente como elemento separador y de filtro. Presenta excelente durabilidad a la intemperie.

 Aplicaciones 

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Refuerzo de sub-rasantes y fundaciones, separación y filtro: en carreteras con pavimentos rígidos o flexibles, vías provisionales, caminos, parqueaderos, ciclo-rutas, ferrocarriles, pistas de aeropuertos, terminales de contenedores, plataformas de carga, terraplenes y diques. Estructuras hidráulicas, fluviales y marinas: ampliación o protección de zonas costeras, control de inundaciones, conformación de terraplenes, presas, rompeolas. Control de erosión: Taludes en márgenes ribereñas o líneas costeras, soleras de canales, accesos y descargas de puentes, taludes en general. Sistemas de drenaje: De agua sub superficial en vías, caminos, vías férreas, estructuras hidráulicas, laderas, muros, lechos de filtración.

Geotextiles no tejidos:

Es un Geotextil FIBERTEX fabricado con fibras de polipropileno, diseñado para usarse en diferentes tipos de obras civiles donde se requiere drenar, mejorar, o preservar las condiciones del suelo. Su alto nivel de desempeño en cada aplicación radica en sus características mecánicas, hidráulicas y de durabilidad.

BENEFICIOS: Por su estructura textil ofrece:        

Buen balance, Permeabilidad Vs retención de partículas. Excelente resistencia mecánica. No es biodegradable. Alta estabilidad dimensional y uniformidad. Muy homogéneo en su peso y características mecánicas. Mayor resistencia a altas temperaturas. Una elongación importante, mayor al 50%. Gran absorción de energía.

Ventajas  – Facilidad de puesta en obra;  – Son económicos;  – Permiten ahorros de tiempos de ejecución;  – Posibilitan soluciones medioambientales correctas;  – Ofrecen muchas variantes y posibilidades de uso.

 APLICACIONES: 

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Filtro y drenaje: El Geotextil No Tejido FIBERTEX sustituye una o más capas de filtro natural con agregado, en sistemas de drenaje, en vías, rellenos sanitarios, canales, edificaciones y demás tipos de obras civiles. Repavimentación asfaltica: En rehabilitación de pavimentos en vías y parqueaderos, lo que permite impermeabilizar la nueva capa asfáltica para proteger la estructura de pavimento. Separación de suelos en construcción: Separación de suelos en construcción de obras de infraestructura. Evita la contaminación de bases, balastro y afirmados con el material de la sub-rasante.

PRESENTACION: ROLLOS

 ANCHO: 4M LARGO: 100M TOTAL DE CADA ROLLO: 400M2

VENTAJ AS Y DESVENTAJ AS Ventajas 

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Presentan una alternativa más económica comparada con métodos constructivos tradicionales. Son versátiles, flexibles, resistentes y se adaptan a las irregularidades de las superficies y condiciones donde se colocan. Son de fácil y rápido manejo y aplicación, y no requieren equipo especializado. Tienen una amplia variedad de aplicaciones en la construcción y aumentan la vida útil de las instalaciones.

Desventajas 

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Los geotextiles no se deben utilizar directamente. La primera capa de cascote se tiene que echare con regularidad, distribuir cuidadosamente y compactar  todo lo que permita la capacidad de carga del subsuelo. El geotextil es susceptible al vandalismo, así que debe hacerse un gasto para recubrirlo, para así perder su visibilidad. Estos no tendrán un rendimiento satisfactorio cuando hayan sido perforados durante su colocación, desgarrados por el equipo usado, que tengan costuras o recubrimiento inadecuado, o que en su almacenamiento no hayan sido protegido de los rayos ultravioletas o de animales, como por ejemplo los roedores.

FUNCIONES Los geotextiles se caracterizan por desarrollar varias funciones simultáneas una vez colocados en el terreno. Esta propiedad les garantiza una posición ventajosa frente a otros sistemas o productos que existen en el mercado:  –Filtración: El geotextil retiene las partículas de grano fino al fluir el agua de la capa de

grano fino a la capa de grano grueso.

Talud de la costa, protegido con geotextil y enrocado apoyado sobre un colchón de arena. Separa dos capas de suelo de diferentes propiedades físicas (granulometría, plasticidad, consistencia) y así evita la mezcla de materiales.

 –Separación:

El geotextil incluso gases en su mismo plano.

conduce y evacua líquidos (agua) e

Drenaje:

 –Refuerzo: Aumenta la capacidad portante (resistencia al corte) del suelo y la

estabilidad en la construcción.

 –Protección: El geotextil protege a membranas y otros productos relacionados contra

ataques físicos (perforaciones y desgaste). Campo de aplicaciòn

Funciòn principal

Carreteras

Separación

Ferocarriles

Separación, Filtración

Obras hidráulicas

Filtración

Separación

Drenajes

Filtración

Separación, drenaje

Taludes

Refuerzo

Drenaje

Túneles

Protección, drenaje

Vertederos

Funciones Secundarias Filtración, protección, drenaje

Protección, drenaje Drenaje, refuerzo

PROCESO DE INSTALACIÓN Los geotextiles se encuentran comercialmente disponibles en rollos aproximadamente de 3.5 a 6 m de ancho y en longitudes que varían entre los 100 y 200 m. Su despliegue en terreno se puede ejecutar manualmente o por medio de cargadores o grúas horquilla, dependiendo de su peso. La unión entre paneles normalmente es ejecutada por traslapo simple, traslapo reforzado (termo-fusión o adhesivos) o por costuras ejecutadas manualmente o mediante máquinas de coser. Este último método es apropiado cuando se desea que la unión sea mecánicamente resistente. GEOMEMBRANAS

Las geomembranas es un tipo de geosintéticos, que trata de membranas impermeables ampliamente utilizadas como impermeabilizantes inferiores y revestimientos. Las geomembranas, por su parte, son materiales planos de naturaleza polimérica que se diferencian de los geotextiles en su capacidad impermeable. También se utilizan en aplicaciones geotécnicas de ingeniería civil, generalmente en túneles. Las geomembranas son mono funcionales. La función primaria de una geomembrana es como barrera hidráulica, es decir, para impermeabilizar. Los materiales termoplásticos como el PVC y HDPE permiten efectuar uniones entre láminas por medio de fusión térmica o química sin alterar sus propiedades. Cada aplicación necesita de un cuidadoso análisis de las solicitaciones principales (mecánicas y químicas), del tiempo de vida esperado del recubrimiento y de los costos. Definir cuál es el material adecuado que se debe usar para un proyecto en particular es la esencia del concepto de diseño.

 TIPOS DE GEOMEMBRANAS EXISTENTES EN EL MERCADO ECUATORIANO Geomembranas de polietileno:

La más utilizada actualmente es la membrana de polietileno de alta densidad (HDPE), considerada en muchos países como la opción por defecto debido a: • Alta resistencia a los ataques de agentes químicos. • Excelente comportamiento ante la radiación ultravioleta. • Alta resistencia mecánica. • Experiencia comprobada por más de treinta años.

El polietileno de muy baja densidad (VLDPE) y el polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) han surgido como alternativa para su uso sobre estratos de apoyo irregulares o geometría abruptas, debido a la alta rigidez del HDPE.

Las geomembranas de polietileno (HDPE, VLDPE y LLDPE) son fabricadas normalmente en espesores comprendidos entre 0.5 y 3.00 mm. Los espesores mayores a 3 mm. Son considerados en la categoría de placas y utilizados en el revestimiento de estanques de hormigón (típicamente 5 mm). Geomembranas de PVC:

Las geomembranas de PVC son muy flexibles y de gran resistencia al punzonamiento debido a su capacidad de deformación fuera del plano. La principal desventaja radica en su menor resistencia a la radiación ultravioleta, pero ya se han desarrollado geomembranas de PVC capaces de soportar prolongados períodos de exposición al sol. TeknöLiner 500 micras Membrana Elástica a base de PVC plastificado, en color Negro o Gris claro. DESCRIPCION: TeknöLiner 500 es una membrana a base de PVC plastificado, fabricada mediante el mejor sistema de calandrado. Se emplean para la impermeabilización de estructuras bajo tejas como capa intermedia, tanques reservorios con piso estable y libre de elementos punzantes. Son resistentes a los rayos ultravioleta y la intemperie por lo que pueden quedar expuestas directamente sin que se afecten sus cualidades originales. Cumplen con las normas ASTM-D1593, 792, 882, 1004, 2582, 1203, 1204, 413 y 794. USOS: Se usan como revestimiento interno en tanques reservorios de agua para cualquier uso. Están diseñadas para instalarse con sistemas de fijación mecánica. En tanques reservorios la membrana no requiere fijación mecánica, sino únicamente un anclaje perimetral. También se usan para proteger tanques elevados de hormigón o de tipo Australiano. La tabla de compatibilidades se adjunta más adelante. Datos técnicos ESPESOR: 500 micras (0,50 mm) PESO: 0,65 KG/M2 COLORES: Negro o Gris Claro. Otros colores sobre pedido especial.  ALMACENAMIENTO: En lugar fresco y seco, en posición horizontal sobre soporte plano. PRESENTACION: * Rollos de 35 M2 (1,40m de ancho x 25m de largo) * Módulos de acuerdo a la dimensión del proyecto. PROPIEDAD

UNIDAD

ENSAYO

RESULTADO

Gravedad especifica Resistencia a la Tracción  Alargamiento en la Rotura Resistencia al Rasgado Resistencia al Punzonamiento Estabilidad Dimensional Volatilidad (Pérdida Máxima) Resistencia Hidrostática Temperatura de Trabajo Resistencia al Despegue

g/cm3 kg/cm % kg kg

 ASTM D792  ASTM D882  ASTM D882  ASTM D1004  ASTM D2582

1.3 10,5 300 2,5 28

110C-5min

 ASTM D1204

menor 3%

%

 ASTM D1203

0,95

PSI ºC kg/cm

 ASTM D794  ASTM D794  ASTM D413

57 MAX 70 2

TEKNÖ LINER 750 MICRAS Membrana Elástica a base de PVC plastificado, en color Negro, Gris claro o Blanco. DESCRIPCION: TeknöLiner 750 es una membrana a base de PVC plastificado, fabricada mediante el mejor sistema de calandrado bicapa. Se emplean para la impermeabilización de estructuras como cubiertas, terrazas, cimentaciones, jardineras, tanques, reservorios, o como capa intermedia. Son resistentes a los rayos ultravioleta y la intemperie por lo que pueden quedar expuestas directamente sin que se afecten sus cualidades originales. Cumplen con las normas  ASTM-D1593, 792, 882, 1004, 2582, 1203, 1204, 413 y 794. USOS: Esta lámina se usa principalmente para la impermeabilización y protección de estructuras. En: cimentaciones, cubiertas, terrazas, terrazas ajardinadas, contrapisos,  jardineras, tanques para agua, reservorios, cubetos, etc. Están diseñadas para instalarse con sistemas de fijación mecánica. DATOS TECNICOS ESPESOR: 750 micras (0,75mm) PESO: 0,975 KG/M2 COLORES: Negro, Gris Claro o Blanco. Otros colores sobre pedido especial.

 ALMACENAMIENTO: En lugar fresco y seco, en posición horizontal sobre soporte plano. PRESENTACION: * Rollos de 35 M2 (1,40m de ancho x 25m de largo) * Módulos de acuerdo a las dimensiones del proyecto. PROPIEDAD

Gravedad especifica Resistencia a la Tracción  Alargamiento en la Rotura Resistencia al Rasgado Resistencia al Punzonamiento

Estabilidad Dimensional Volatilidad (Pérdida Máxima) Resistencia Hidrostática Temperatura de Trabajo Resistencia al Despegue

UNIDAD

ENSAYO

RESULTADO

g/cm3

ASTM D-792

1.3

kg/cm.

ASTM D-882

15,5

%

ASTM D-882

300

Kg

 ASTM D1004

3,71

Kg

 ASTM D2582

40

110C-5min

 ASTM D1204

menor 3%

%

 ASTM D1203

0,75

PSI

ASTM D-794

85

ºC

ASTM D-794

MAX 70

kg/cm.

ASTM D-413

2

TEKNÖ LINER 1000 MICRAS Membrana Elástica a base de PVC plastificado, en color Negro, Gris claro o Blanco. DESCRIPCION: TeknöLiner 1000 es una membrana a base de PVC plastificado, fabricada mediante el mejor sistema de calandrado bicapa. Se emplean para la impermeabilización y protección de estructuras como: cubiertas, terrazas, canales de agua, tanques de reserva, reservorios, o como capa intermedia. Son resistentes a los rayos ultravioleta y la intemperie por lo que pueden quedar expuestas directamente sin que se afecten sus cualidades originales. Cumplen con las normas ASTM-D1593, 792, 882, 1004, 2582, 1203, 1204, 413 y 794.

USOS: Esta lámina se usa principalmente para la impermeabilización y protección de estructuras a la intemperie: terrazas, cubiertas, terrazas ajardinadas, canales de agua, reservorios, tanques de agua, cubetos para desechos, cimentaciones, para controlar la erosión en taludes, rellenos sanitarios. Están diseñadas para instalarse con sistemas de fijación mecánica. DATOS TECNICOS ESPESOR: 1000 micras (1,00 mm) PESO: 1,30 KG/M2 COLORES: Negro, Gris Claro o Blanco. Otros colores sobre pedido especial.  ALMACENAMIENTO: En lugar fresco y seco, en posición horizontal sobre soporte plano. PRESENTACION: Rollos de 35 M2 (1,40m de ancho x 25m de largo) PROPIEDAD

UNIDAD

ENSAYO

RESULTADO

Gravedad especifica

g/cm3

ASTM D-792

1.3

Resistencia a la Tracción

kg/cm

ASTM D-882

20,8

 Alargamiento en la Rotura

%

ASTM D-882

300

Resistencia al Rasgado

kg

ASTM D-1004

4,9

Resistencia al Punzonamiento

kg

ASTM D-2582

54

Estabilidad Dimensional

110C-5min

ASTM D-1204

menor 3%

Volatilidad (Pérdida Máxima)

%

ASTM D-1203

0,6

Resistencia Hidrostática

PSI

ASTM D-794

110

Temperatura de Trabajo

ºC

ASTM D-794

MAX 70

Resistencia al Despegue

kg/cm

ASTM D-413

2

VENTAJ AS Y DESVENTAJ AS Ventajas 

Moldeable a cualquier forma de sustrato

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Imputrescible Alta durabilidad Excelente estabilidad dimensional Alta resistencia a la tracción Fabricada con filtros UV Resistente a la formación de microorganismos, penetración de raíces, lluvia ácida, granizo, ceniza y ozono. La vida útil de la Geomembrana de PVC es de hasta 20 años. La Geomembrana no requiere ningún mantenimiento, solo se recomienda una revisión del sello perimetral.

Desventajas 

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Si existiesen fisuras en alguna parte de las geomembranas, el líquido contenido se filtra y queda inservible el producto. La inversión tiene un precio muy elevado En condiciones de presencia de agua, la zona debe de ser transitable con extremo cuidado, ya que se pueden presentar accidentes por ser muy resbalosa.

PROCESO DE INSTALACIÓN Es muy importante delinear bien el rol de cada participante, lo cual incluye definiciones, roles y responsabilidades, documentos de control, etc. Típicamente el instalador del revestimiento es el que acepta la superficie sobre la cual la geomembrana será instalada una vez que el área es pasada por el contratista del movimiento de tierras para el despliegue del revestimiento. Él también es responsable del mantenimiento del revestimiento hasta su inicio de funcionamiento o cobertura.  Algunos instaladores no entienden la real dimensión de esta responsabilidad, el instalador necesita estar satisfecho de que la superficie se encuentra libre de defectos que pueden dañar el revestimiento, antes de aceptar la superficie. Antes que el revestimiento sea desplegado, la subrasante debe estar preparada apropiadamente (sin presencia de piedras, raíces o materiales corto punzantes) e inspeccionada por la firma de Fiscalización, instaladores y contratista de movimiento de tierras y deberá ser  aceptada solamente para el tendido de la geomembrana cuando todas las partes estén satisfechas con su preparación. Este es un punto muy crítico en la construcción de un sistema de revestimiento compuesto, es decir, la interface entre las dos tecnologías, y es una de las causas principales de fallas de sistemas de revestimiento debido a la pobre preparación de la subrasante. Geomembranas de Polietileno

El proceso de instalación del revestimiento, consiste en el despliegue en terreno de paneles en forma de rollos individuales por medio de maquinaria pesada (cargadores frontales, retroexcavadoras o grúas) provista de aditamentos especiales para el soporte de los rollos o con personal suficiente para tendido de acuerdo al peso del panel (aproximadamente 50 Kg/persona).

Los paneles son dispuestos con traslapes de aproximadamente 15 cm. y de preferencia en el sentido de la máxima pendiente del terreno. Posteriormente es llevada a cabo la ejecución de las uniones por termofusión, que es el único método aceptado para láminas de polietileno.

Existen dos métodos de soldadura que básicamente pueden ser descritos de la siguiente manera: a) Soldadura por extrusión o aporte de material: Consiste en la unión de paneles por medio de la formación de un cordón de aporte, del mismo tipo de polímero que la geomembrana instalada, a lo largo del borde visible del traslapo existente entre láminas a unir. Este método es de bajo rendimiento, del orden de 30 cm./min., y es utilizado exclusivamente para efectuar reparaciones y detalles tales como uniones entre la geomembrana y piezas especiales de polietileno. El material de aporte puede ser provisto en forma de pellets o como una varilla continua de tres a cuatro milímetros de diámetro, este método, entre otras ventajas, permite ejecutar soldaduras en cualquier posición.

b) Soldadura de cuña caliente: Este método de soldadura consiste en la unión de los bordes del traslape de dos láminas por la presión ejercida por dos pares de rodillos yuxtapuestos y tangentes, sobre el material parcialmente fundido por la acción de una cuña a temperatura tal, que produce la fusión superficial de las geomembranas en contacto. El sistema de soldadura se encuentra completamente integrado a una misma máquina que se moviliza autónomamente a aproximadamente 3 m/min.

Geomembranas de PVC 

Se suministra módulos prefabricados plegados en planta, resultantes de la unión por  soldadura química, ultrasonido o fusión térmica de varios rollos, estos módulos serán de las dimensiones que se requiere en obra, cuyo peso no exceda 1 ½ tonelada para que sea manejable en la instalación. Las uniones en el terreno han sido tradicionalmente realizadas por soldadura química del material, los adhesivos utilizados en la ejecución de las soldaduras deben ser  especialmente especificados en función del tipo de PVC utilizado. El uso de adhesivos en situaciones de clima severo, durante periodos fríos, se ve dificultado por los prolongados periodos de curado requeridos. Esto ha conducido al desarrollo de métodos de soldadura por fusión térmica semejantes a los utilizados en el polietileno.

BIBLIOGRAFÍA http://www.gemia.com.mx/documents/83.html http://www.geotexan.com/geotextiles.php http://es.wikipedia.org/wiki/Geotextil

http://www.teknotech.com.ec/ http://www.geosinconst.com/geo/ http://www.geoproductos.com.mx/geoweb/definiciones.html http://es.scribd.com/doc/57946475/GEOTEXTILES http://blog.geotexan.com/geotextiles-en-obras-lineales-funciones-y-aplicaciones http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/silviorojas/Geotextiles/Geotextiles_1.pdf  http://www.giteco.unican.es/giteco/Publicaciones/AYC30-X-2000.pdf  http://www.iyg.com.ec/IYG/geomem.swf  http://www.iyg.com.ec/IYG/geomem.swf  http://www.iyg.com.ec/IYG/pdf_files/instalacion/geomem_i.pdf  http://www.iyg.com.ec/inicio.htm