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ITC INSTITUTO TECNOLÓGICO ^ 2 ~ DE LA CONSTRUCCIÓN, A. C ^ m -

TITULO: "GEOSINTETICOS APLICADOS EN OBRAS CIVILES"

Jr

TESIS PROFESIONAL

QUE PRESENTA:

FRANCISCO JAVIER FLORES GÓMEZ

PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO CONSTRUCTOR

DIRECTOR DE TESIS

ING. RAÚL IBARRA RUÍZ

LICENCIATURA EN INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN CON RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL DE ESTUDIOS DE LA SEP SEGÚN ACUERDO No. 952359 DE FECHA 15 DE NOVIEMBRE DE 1995

MÉXICO, D. F., MAYO 2004

ÍNDICE

Objetivo I

Justificación II

Introducción General III

PARTE I GEOSINTETICOS

CAPÍTULO

1.-Antecedentes Históricos 1

2- Nociones generales de la naturaleza de los geosintéticos

2.1 Polímeros

2.2 Tipos de polímeros 12

3.- Geotextiles

INTRODUCCIÓN 13

3.1.- Fabricación 13

3.2 Clasificación 18

3.3 Teoría del comportamiento 20

3.4 Funciones 22

3.5 Propiedades 35

4.- Geomembranas

INTRODUCCIÓN 50

4.1 Fabricación 50

4.2 Métodos de unión 55

4.3. Control de calidad 57

4.4 Clasificación 59

4.5 Funciones 63

4.6 Propiedades 67

5.- Productos Relacionados

INTRODUCCIÓN 71

5.1 Georedes orientadas 72

5.2 Geodrenes 74

5.3 Geomallas 77

5.4 Geomatriz 81

PARTE II APLICACIÓN DE GEOTEXTILES A OBRAS CIVILES

INTRODUCCIÓN 84

6.- Carreteras 86

7.- Control de erosión 93

8.- Drenajes 102

9.- Muros de contención 107

10.- Pavimentos 113

11.- Vías férreas 120

12.- Rellenos sanitarios 126

Conclusiones 132

Bibliografía 134

I

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

geosintéticos y sus aplicaciones en obras civiles a partir del análisis de sus

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

económica cuando se utiliza en diversos proyectos, porque con un pequeño costo

adicional se verá reflejado en un aumento considerable en la vida útil de la obra.

II

JUSTIFICACIÓN

Una de las necesidades básicas que existen en geotécnia es modificar algunas

características de lo suelos cuando se va a realizar una obra civil, el método tradicional

para lograr esto es con la sustitución de materiales naturales o con la adhesión de

productos químicos, 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 geosintéticos.

En México son conocidos pero no han tenido difusión, sobre todo en el medio

ingenieril y estudiantil, además de contar con muy poca bibliografía específica sobre el uso

de estos productos.

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

nuestro país en los cuales se tratan estos temas; conocí estos productos en algunos de

ellos, esto me motivó a que decidiera conocer más a fondo estos productos a través del

siguiente trabajo, así 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, estabilización y resistencia.

Francisco Javier Flores Gómez

in

INTRODUCCIÓN GENERAL

El trabajo esta dividido en dos partes, en la primera se definirán las características

de los materiales geosintéticos dando una descripción histórica de las formas de

estabilización empleadas por el hombre en diferentes épocas hasta las formas

tradicionales conocidas como métodos de estabilización de suelos.

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

fabrican (polímeros) sus diferentes tipos y características.

Se analizaran las características de las tres ramas de los geosintéticos que son:

- Geotextiles

- Geomembranas

- Productos relacionados

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

las aplicaciones en obras civiles.

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

del empleo de estos productos y el análisis de los métodos constructivos para diversas

obras civiles.

Cada obra se manejará 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 ingeniería.

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GEOSINTÉTICOS

1.-ANTECEDENTES HISTÓRICOS

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, así ha tratado de modificar cuando se requiere ciertas

características 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

sinfín de técnicas que pueden compensar estos limitantes desfavorables.

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

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

En la Mesopotamia se aplicó el método de colocación de materiales naturales en la

construcción de algunos edificios, en este caso se mejoró el suelo para obras, la cuales

iban a ser habitadas y requerían de mayor seguridad, esta primera aplicación varia de los

siguientes como veremos, puesto que posteriores técnicas eran básicamente para

carreteras, diques, ampliaciones de terrenos entre otras.

Tenemos a los países orientales en donde se aplicó bambú, que es una planta

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

Otra aplicación similar a esta se encontró en el sur de Inglaterra que data de 2500

años A. C , se descubrió que se utilizaban varas y ramas para hacer caminos en zonas

pantanosas, aquí el objetivo es principalmente mejorar la capacidad de carga del suelo.

Los romanos también tuvieron adelantos en su época, se sabe que para mejorar el

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

INSTITUTO FLCNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 2

antes de poner las piedras; otra técnica 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 inorgánicos los cuales debían de contar con ciertas

propiedades para cumplir con el uso deseado.

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

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

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

colocación de fibras naturales; en este período el objetivo era el de reducir las zonas

compresibles, contar con zonas más amplias de trabajo, dar soporte y uniformizar el suelo.

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

aplicación es con el fin de facilitar desplazamientos sobre la nieve evitando la incrustación

de materiales sólidos.

Con estos ejemplos de evolución 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 orgánicos, tiene la desventaja

determinante de que son biodegradables, con esto su vida útil se ve reducida y por lo tanto

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

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

se trato de obtener buenos resultados, estos se conocen como métodos de estabilización

de suelos, así los más comunes son:

> Construcción de terraplén por etapas: el cual se basa en la condición de que se

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

INSTIl UTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 3

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

resistencia para un buen diseño.

> Modificación 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 terraplén y alcanzar la consolidación primaria,

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

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

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

electro-osmosis.

> Estabilización quimica: su objetivo es modificar la estructura química del suelo

agregando ciertas sustancias o materiales como cal, cemento, resinas entre otros.

> Vibroflotación: que consiste en hacer una perforación y en esta agregar piedra

o arena, este método se aplica en suelos cohesivos.

> Sustitución 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 métodos son una segunda opción la cual es conocida y probada; en algunos

casos se presentan ciertos problemas que dependerán del diseño estos pueden ser: la

vida útil de las obras, el método constructivo, el costo y en general el funcionamiento

de la obra.

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Más adelante surge como una alternativa más para conseguir este fin el empleo de

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

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

asfálticos para impermeabilizar algunas obras, esto ocurrió en 1900. después Terzaghi

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

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

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

partida en el desarrollo de los productos denominados geosintéticos.

En 1926 se inició la fabricación de productos para reforzamiento de caminos en el

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

algodón que se ponía sobre la base del camino, posteriormente se aplicaban asfalto,

arena y la carpeta. Este departamento aplicó 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 número de rompimientos y rupturas; surgieron problemas de

instalación y por ser material orgánico, el algodón dejo de aplicarse dando paso a los

materiales sintéticos.

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

años 30, así tenemos poliéster y polipropileno, que son los que se producen los

geotextiles principalmente.

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

impermeables, tenemos el hule butilo creado en 1937 que es la unión 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 químico y resistente al envejecimiento, su

uso fue propuesto en aljibes y membranas para techados.

Dos más de gran importancia son el PVC (cloruro de polivinilo) descubierto en 1939

usado en Estados Unidos y el polietileno fabricado en 1943 formado por polimerización

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 polímero el cual se unía por vulcanización y gracias a

este se pudieron producir membranas de gran tamaño sin fugas de líquidos.

Cabe mencionar que en la naturaleza no existen materiales completamente

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

les puede considerar así por su valor tan reducido.

De las primeras aplicaciones que existieron tenemos los acueductos italianos que

en 1940 fueron revestidos de materiales geosintéticos, superando las ventajas que

mostraron estos durante muchos años con materiales arcillosos aplicados en la

antigüedad, así se inició una gran cadena de aplicaciones en todo el mundo de estos

productos.

El uso de geotextiles se da en los años 50 en Europa y más tarde en América, las

primeras aplicaciones fueron en el control de erosión, filtro y tubificación en obras a la

orilla del mar o ríos.

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

muelles; a finales de los 60 la compañía francesa Rhone Poulenc, comenzó 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 información de estos productos, es

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

cada día eran más y por lo tanto su uso fue extendiéndose dado que creció su

confiabilidad y se fabricaron a gran escala.

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

París, contando con los países más avanzados en las aplicaciones de geosintéticos

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 años 80 sigue el desarrollo con la celebración 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 más recientes en

Singapuren 1994.

También se fundan asociaciones como la IGS (Sociedad Internacional de

Geotextiles) y más adelante la NAGS (Sociedad Norteamericana de Geosintéticos),

organismos creados con el fin de hacer estudios y difundir los avances de estos

materiales.

Los progresos no dejan de darse. En esta década surge la segunda generación de

geosintéticos y es conocida como productos relacionados que básicamente son

productos combinados de geotextiles y geomembranas, entre estos se encuentran

geomallas, georedes, geotubos, geodrenes y otros; así también surgen los primeros

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


En México se realizo un simposio en el año de 1990 organizado por la SMMS

(Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos), donde se hizo un compendio de las

aplicaciones más relevantes hasta ese tiempo; se han dado avances pues cada día se

obtiene más información y se van dando más aplicaciones dado que estos productos

demuestran grandes ventajas y es una versatilidad comprobada.


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

2.1 POLÍMEROS

Los polímeros son compuestos formados por moléculas muy grandes constituidas

por la unión de unidades que se repiten. Las moléculas unitarias, llamadas

monómeros, pueden ser de un solo tipo o de varios. La celulosa y el almidón son

polímeros de una sola unidad que se repite o monómeros (glucosa), y las proteínas

son polímeros en los cuales las unidades que se repiten pueden ser de 24 especies

diferentes (unidades de aminoácidos). Sin embargo, se puede tomar como regla

general que los polímeros sintéticos están constituidos por una o dos, máximo tres,

especies diferentes.

Los polímeros cuyas unidades que se repiten están unidas por medio de enlaces de

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

llaman polímeros de condensación. Las proteínas, el almidón y la celulosa están en

esta categoría.

Una segunda clase de polímero se denomina polímero de adición. En los polímeros

de adición, las unidades que se repiten están unidos por medio de enlaces de valencia

asociados con no saturación, por ejemplo, enlaces dobles o triples. El polietileno se

clasifica como un polímero de adición.

Los polímeros naturales no son siempre satisfactorios para ciertos usos específicos,

por ejemplo: el hule natural se hincha y pierde su elasticidad después de estar en

prolongado contacto con gasolina o aceite lubricante de motor; la seda y la lana

(proteínas) son alimentos naturales para ciertos tipos de bacterias y larvas de insectos,

lo cual sucede también con la celulosa; la mayoría de los polímeros naturales son


hidrófilos, por lo que absorben agua con relativa facilidad. Además la estabilidad y

punto de fusión de los polímeros naturales les impiden ser fundidos para darles la

forma deseada en moldes.

Algunos polímeros sintéticos usados en la fabricación de geosintéticos.

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

ácido adipico

el presente siglo ha sido testigo del nacimiento de cientos de polímeros sintéticos

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

específicas, filamentos y láminas.

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

catalizadores específicos que pueden regular la formación de estructuras ordenadas en

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


las proteínas, el almidón y la celulosa; las unidades estructurales están siempre ordenadas

en una secuencia específica y en muchos casos existen carbonos asimétricos a los cuales

están unidos los cuatro grupos en posiciones específicas. El hecho de que las variaciones

de posición se pueden lograr ya con algunos de los polímeros específicos, hace posible

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

Los productos geosintéticos se fabrican a partir de polímeros, a estos se les puede

modificar ciertas características y se logran algunas propiedades:

a) El peso del polímero es importante pues al aumentarlo:

- incrementa su resistencia

- incrementa su elongación

- incrementa su resistencia al impacto

- incrementa su resistencia al calor

- disminuye su tendencia a la fluencia

- disminuye su procesabilidad

b) Al reducir la distribución 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 obtendrá un incremento de:

- dureza

- resistencia al calor

- resistencia a la tensión


- modulo de elasticidad

- resistencia química

d) Y una disminución de:

- permeabilidad

- elongación o deformación a la falla

- flexibilidad

- resistencia al impacto

- resistencia al agrietamiento por esfuerzos.

A los distintos polímeros se les puede colocar aditivos, sólidos o líquidos, ya sea

colorantes o absorbentes de rayos ultravioleta, biocidas, retardadores de

inflamación, lubricantes, estabilizadores termales entre otros. Estas mezclas serán

homogéneas y heterogéneas, según la afinidad de los parámetros de solubilidad del

aditivo hacia el polímero.

Los aditivos pueden ser granulares o fibrosos:

Granulares

- carbonatos de calcio

- negro de humo

- esferas de grano de vidrio y hojuelas

- polvos y hojuelas metálicas

- silicatos (arcillas, talco y mica)

Fibrosos

- vidrio

- carbón


- grafito

- celulosa

- sintéticos ( nylón)

2.2 TIPOS DE POLÍMEROS

Termoplástico.- 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 poliéster.

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 termoplásticos.

Algunos de estos son hules de nitrilo y hule butilo.

Los geosintéticos se usan en las obras de ingeniería civil y básicamente cubren las

funciones de anticontaminación, redistribución de esfuerzos, refuerzo de tierra, filtración,

drenaje, control de permeabilidad entre otras que se verán a detalle en el capítulo de

funciones y propiedades.

Estos productos se dividen en: Geotextiles, geomembranas y productos

relacionados.

A continuación se muestran las principales características de los diferentes tipos de

geosintéticos, como son: definición, materiales, métodos de fabricación y condiciones

generales de funcionamiento.


3.- GEOTEXTILES

Introducción

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

permeables a los fluidos; capaces de retener partículas de suelo mayores que el tamaño

de sus poros, estas telas al ser utilizadas en combinación con la cimentación, suelo, roca,

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

sistema realizado por el hombre.

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

lucha contra la erosión, protección 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 desagüe.

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

evita la biodegradación; 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 FABRICACIÓN

Se fabrican a partir de un grupo de polímeros que se les denomina como plásticos,

que son moléculas gigantes obtenidas sintéticamente a partir de derivados de la industria

petroquímica.

Se emplean cuatro tipos de polímero en las siguientes proporciones

- Polipropileno 65%

- Poliéster 32 %

- Poliamida 2 %

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C. 14

- Polietileno 1 %

el proceso consiste en la fundición de los polímeros, estos se hacen pasar a través

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 Fabricación

Después de la fibra se produce la tela o geotextil por dos métodos principales: tejidos y no

tejidos

a) Tejidos.- Se producen en una máquina textil y en muchos tipos, esto actúa en forma

directa sobre las propiedades físicas y mecánicas del geotextil.

Proceso.- Urdido (tramado) los elementos individuales se entrelazan en

disposición geométrica 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

polímeros pueden ser polipropileno, poliéster o polietileno.

INSTITUTO TFCNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 15

Características.- varia el movimiento relativo entre fibras, su modulo de tensión

es variable intermedio a alto. Pueden ser Isótropicos o anisotrópicos, tamaños 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 preparación de la fibra, formación del

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

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

los sentidos. El sellado o unión por fusión se logra pasado el material entre rodillos

calientes (calandreo), uniéndose 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 manteniéndose intacta la resistencia de los

filamentos restantes.

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

Productos ligeros de espesor reducido, con modulo de tensión intermedio y prácticamente

isotrópicos. Su peso por unidad de área es promedio, por la falta de homogeneidad total


en la distribución de la fibra. Presentan una variedad amplia de tamaños de abertura que

es necesario medir por métodos indirectos.

-Entrelazados.- por medio de la acción de agujas, las fibras se enredan entre si.

Algunas veces se les imparte un acabado de impregnación de resinas del tipo acrílico, que

aumenta la resistencia a la tensión, el modulo, la resistencia a la perforación, pero reduce

la elongación 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 polímeros más usuales son el polipropileno y el poliéster.

Principales Características.- existe movimiento relativo entre fibras. Productos

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

intermedio. Pueden fabricarse isotrópicos o anisotrópicos. Su peso por unidad de área es

también promedio por la misma razón que los termosellados. Sus tamaños de abertura

también deben medirse por métodos indirectos, con mayor imprecisión que para los

termosellados. Su espesor y permeabilidad varían con la presión.

Una vez fabricadas las telas no tejidas, se extienden sobre una mesa donde se le

da el acabado, se pasa a la unión, donde se adhieren unos con otros por calor,

químicamente o por medios mecánicos.

Por calor.- puede ser termofijado o termofundido, se funden los filamentos

soldando sus puntos de cruce, la fibra resultante es dura y compacta.

Químicamente.- 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 mecánicos.- -Punzonado- máquina 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 formación regular


3.2 CLASIFICACIÓN DE GEOTEXTILES

Se clasifican en tejidos y no tejidos

A) Tejidos.- Las membranas fabricadas en forma tejida están 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 varían desde 0.1 mm hasta 10

mm

Los sistemas a base de bandas tejidas se obtienen recortando películas 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 unión 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 trabazón.- proceso realizado para que las fibras se fijen

atravesándolas con agujas especiales que las enreden aun más.

b) Termosoldado.- se efectúa perforando con agujas a temperatura alta,

logrando que el material se fusione en estos puntos uniendo las fibras de esa zona,

además que se adiciona una presión que compacte más el textil.

c) Impregnación.- este método es el resultado de la adición de un producto

que sirve de ligante entre fibras, lo que aporta eventualmente algunas propiedades

especiales complementarias de resistencia, suavidad e impermeabilidad.

INST ITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN AC 19

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

y polipropileno.


3.3 TEORÍA DEL COMPORTAMIENTO DE GEOTEXTILES

El geotextil retiene partículas de un determinado tamaño, dejando pasar partículas

mucho más finas, hasta llegar al punto de equilibrio. Este procedimiento se lleva a cabo

influenciado por el flujo laminar, el gradiente hidráulico y el tipo de suelo. El poder de

retención de partículas por el geotextil esta dado por la abertura eficaz de poros.

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

pueden ocurrir tres tipos de migración de partículas.

a)Tubificación.- las partículas menores pueden ser transportadas a través del textil y

medio drenante. Este transporte continua hasta que se desarrolla un filtro estable en la

interfase.

b)Colmatación.- las partículas de tamaño pequeño a intermedio, se pueden alojar en

los poros de la tela o ser atrapadas por las fibras debido a fuerzas electrostáticas, lo que

reduce el volumen de vacíos del geotextil y provoca una disminución en la capacidad del

flujo.

c)Taponamiento o cegamiento.- un filtro de transición se puede desarrollar en el suelo,

aguas arriba de la interfase, como resultado de la migración de partículas pequeñas, lo

que reduce la capacidad del flujo y es el que rige el comportamiento hidráulico a largo

plazo del sistema.

La interacción 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 través de ellos. La distribución de partículas

de pequeñas a mayores ocasiona una compresión no uniforme sobre el geotextil inducida


por las partículas grandes las cuales dejan espacios vacíos a través de los cuales se

acelera el drenaje.

Relación espesor contra compresión.- cuando por compresión se llega a un límite

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

geotextil. A pesar de la compresión, siguen existiendo huecos o vacíos entre los filamentos

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

bajo la interacción suelo-geotextil son puntuales, así que la perdida de espesor ocurrirá de

manera irregular por toda la superficie del mismo.

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

disminuye la permeabilidad y viceversa, bajo los efectos de una compresión dada

manteniéndose el geotextil siempre filtrante.

La explicación teórica al comportamiento anterior es que los filamentos continuos al

estar cohesionados mecánicamente por agujado, se distribuyen tridimensionalmente en el

espacio, garantizando la formación de vacíos o huecos, sea en el plano del geotextil o a

través de él.

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

permeabilidades cambiantes bajo presión. Cuando hay interacción suelo - geotextil, la

estructura favorece la formación del microfiltro granular y hace que el geotextil se

comporte hidráulicamente estable como filtro. La resistencia del geotextil será determinada

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

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

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

en resistencia a la tracción de filamentos de rayón de acetato mediante este proceso, esto

INSTIl UTO 1ECNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 22

se debe a que las moléculas del polímero 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 tracción, a esto se le denominan

orientación molecular.

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

condiciones dentro de los terrenos provocan que baje la eficiencia en cuestión de

permeabilidad que es lo más importante, pero la formación no uniforme permite que al

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

3.4 FUNCIONES DE LOS GEOTEXTILES

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

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

se pueden clasificar en 5 categorías:

Separación.- El geotextil establece una frontera permeable entre diferentes

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

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

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

Algunas aplicaciones típicas son en la construcción de caminos, terraplenes, etc.

así como en los procedimientos correctivos de vía de ferrocarril que presentan desniveles

y asentamientos por contaminación del balasto.


ESTABILIZACIÓN DE UNA PLATAFORMA DE VIA FÉRREA USANDO

Geotextil ,r«*-i

H Capa de asiento

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

Fig. 4

PROFUNDIDAD TOTAL PAVIMENTO DE CAPAS

<S- A . <1 w • ^

Concreto de asfalto en toda la profundidad

4 <3

Pavimento de concreto de asfalto

" 'híMdWkáí^MMÜMMW Subrasante

SOBRECAPAS

^ t? 0 a <̂ <; <i ^ t. <? a ¿j o o O, O <3 O (J o o • , .>'•> o *•<, ^ Agregado *> ^•> «^ •*.» v " . A <• <;. « <> , t ^ Q a Ci c- 0- * V ^ * ridiñiif

/////////, Sobrecapadsconrretodcasfalto '/// \ \—A }~~~ i

. á • o 4 Pavimento de asfatto antiguo deteriorado

oí o • .'.o . o ' v •. •<]• ' . ' < „ • •. 4 '

GEOTEXTIL * i f S S ^ ^ j« v«> 4^V^«t •

En caminos esta función consiste en imponer una barrera manteniendo separados

dos tipos diferentes de suelos, evitando la contaminación del material de préstamo con el

existente entre sub-base y sub-rasante del camino.

Así, cuando los esfuerzos que generan las cargas rodantes forzan la inclusión del

agregado dentro del material cohesivo, este penetra desplazando al suelo y los finos del

suelo penetran al material granular a través de huecos existentes en él.

Otro mecanismo de penetración de finos se origina cuando los suelos cohesivos en

estado saturado son sometidos a carga y las presiones de poro son disipadas mediante la


extrusión de los dos que penetran al material granular, recubriéndolo y reduciendo sus

características friccionantes, con lo que también se reduce su capacidad de carga. Al

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

permitiendo sólo el paso del agua.

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

efecto de la contaminación 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 contaminación y el mantenimiento

correctivo que consiste en la renivelación 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'*'Tjtá'í>yirf

Kivel origuiaJ del Suele A' .CP*CTRUCCIQN «reiAL: EL jgREomo s COLOCA tiímct*mm SORE EL saem

Superficie dr roíllMKlet̂ ,

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 ér ródainiento Nuevo aeterLa} de basK-le basK- /

¿fjTnPiJÉiñ'" f if i «Si

S l ^ r f w t « r i S r r 0 d * r , a e m C \ N i v » l \ r i t u « l d»! . « l o

c« . {im>% KSurlo Blando^

i C P*OC€D»M| fNTO D6 REmRACJON.- S í 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 CONTAMINACIÓN DE LA BASE CON F I N O S DEL SULLO Y HEPARACIGN.

Como separación tenemos las siguientes aplicaciones:

1. Entre la subrasante y el revestimiento de la súbase 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 cimentación y de los terraplenes que se usan como sobrecargas

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

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

enrocamiento.

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

10. Entre los suelos de cimentación y los muros de retención

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

incrementando la estabilidad estructural. Algunos ejemplos son el refuerzo de terraplenes

construidos sobre suelos inestables, la construcción de muros de contención mediante

encapsulados de suelo y el desplante de taludes con mayores ángulos de inclinación entre

otros.

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

cohesivos o friccionantes reteniendo los parámetros verticales.

/"¡SN En un macizo de suelo, un geotextil muy <PNK1 CHM") W

^mmmim^iifmi^m ^mfym^mmm^m r e s j s t e n t e v a r i a s láminas puestas a intervalos " * >-*?- ™ t l - * ! * * / & * * / Mi. „. «qife* - a i * ^ / «W f ^BkuM ^^H« í^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 ü WB ^~^^ * . « * ÍM"^'' 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 tensión pueden

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

manera, estos materiales pueden ser reforzados con geotextiles.

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

penetración del agregado hacia el suelo de cimentación proporcionando una resistencia

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

refuerzo se manifiesta mediante una reducción de la incrustación del agregado.

INS'I IT U TO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C

Cuando no se coloca

geotextil en la interfase, las

fuerzas de penetración del

agregado vencen la resistencia

local del suelo y la edentación

es mayor. El geotextil reduce las

fallas locales.

Restricción 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 restricción horizontal al movimiento del agregado, por lo que la falla

se debe realizar en otra superficie alternativa.

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

capacidad de carga última del material y de su módulo de deformación. Con lo anterior, se

incrementa la resistencia del agregado a la deformación bajo carga y además se

incrementa la relación de módulos de los materiales colocados arriba y abajo del geotextil,

reduciendo la magnitud de los esfuerzos transmitidos al suelo.

c^LLL= = r_ ?}rr>??*J

¡a) SIN OBOTEmL

c ¡ tys&yí

s) aw ceoTEcnL

OOC-JLyvJ^'ViJU^ Hm«*» \^__,SueIe> Blando

.^-^i-jLt^-^, VTYT ' r y - /yy siCT

Suele Bl«tt«it-' V ^—ítf<nc*rxti*

Fig. 8


U«GA mnmt mm LA BASE

hiA Bt HLSmiOCKH IATBMUL

Refuerzo por restricción

lateral.

/ ' nUMBLSSUWlClE I* FALLA

z sm samxm

StlKRl-tCIL Dfc f-MJJ, MIPOTÉMC* UJtva» H» W PRKSBCIA DLL mVEXTll

F i g . 9

Efecto membrana.- Es el desarrollo de tensión 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 deformación en el suelo debajo de la tela.

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

experimentará una elongación que tendrá como resultado la generación de tensión 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 sólo para geotextiles de alto módulo de tensión 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 <fc )*n»ri.i N» atmsiw

Suelo CaJ»si«» Jiamio

. Cwponente Veitie») <1, i , Ten»iici «n el Pima del Gionxul (Efecto NMbrant)

Efecto membrana

Fig. 10

Filtración.- Es el sistema en equilibrio geotextil-suelo que permite el flujo libre de

agua sin perdida de suelo a través del plano del geotextil durante un lapso indefinidamente

largo, ejemplo: subdrenes de combinación con estructuras pesadas como gaviones y

enrocamientos para evitar la erosión de taludes.

a t P A H A C l U N Ufc AGREGADO Y SUELO

Carg

Agregado

Las f lechas ind ican ei mov im ien to del agua

La estructura fibrosa de los geotextiles les permite ser muy permeables y a

la vez impedir el paso de las partículas finas


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 pequeñas para que no se destruya la estructura del suelo por migración

de partículas. 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 partículas de mayor tamaño del suelo para

evitar la tubificación.

ESTANQUE DE SEDIMENTACIÓN

Geotextil Filtración

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

Fig. 12

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

el flujo del agua y evita la erosión y la tubificación del material que protege.

Para la elección de un geotextil deberá ser estudiado como sistema con el suelo

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

- Características estructurales

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


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

largo de su vida útil

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

químicos y biológicos.

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

arrastrados hacía los vacíos y estos sistemas pueden llegar a taponarse, en

general, los geotextiles no tejidos se comportan mejor en la protección 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 típicas son: drenes de chimenea en

presas, drenes atrás de muros de contención, capas rompedoras de capilaridad y

otros.

Esta aplicación no se usa con los geotextiles entrelazados mecánicamente,

que por su construcción y espesor presentan también una componente de

permeabilidad baja en su plano.

Actualmente han aparecido productos relacionados para drenaje y esta

función ya no es muy usual en geotextiles.


DRENAJES SUBTERRÁNEOS

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

retener el suelo natural para permeabilidad maxima

Fig. 13

Las consideraciones para el diseño de drenajes subterráneos incluyen:

1) Permeabilidad del suelo y distribución del tamaño de las partículas

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 dirección de circulación.

4) Tiempo requerido para que el agua fluya a través 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 EVACUACIÓN V RECAñGA

Cubierta de piedras

Fig. 14

*^0^ Catsa de asiento

Control de permeabilidad: Se refiere a la aplicación de geomembranas elaboradas

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

asfálticos, para reducir su permeabilidad.

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

la impermeabilización de pavimentos antes de colocar sobrecarpetas asfálticas, la

elaboración de formas flexibles, impermeables, etc.

Ceotextil impregnado de asfalto

Fig. 15


FUNCIONES SECUNDARIAS

- Confinamiento.- Se han utilizado con éxito para trabajar "insitu" aún bajo el

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

materiales granulares o fraguables.

- Contención.- Restauración de taludes fallados con el mismo material envolviéndolo.

- Armado.- Dándole 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.

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

contaminación de afluentes de industrias.

- Antisocavación.- Limitando la fuga de finos a través de enrocamientos,

controlando la erosión al pie de estructuras costeras.

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

refuerzo secundario evitando las microgrietas por manejo o por temperatura.

- Protección.- Puesto entre una geomembrana y el material que la soporta o la

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

geomembrana contra las perforaciones.

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

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

pegado.

- Refuerzo a la Tracción.- Los geotextiles proporcionan resistencia a la tracción,

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

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN AC 3 6

estructural tradicionalmente fuerte en compresión pero débil en tensión. El efecto neto

es similar a extender la carga sobre un área mayor.


3.5 PROPIEDADES DE LOS GEOTEXTILES

Propiedades Generales

Masa por unidad de área. (ASTM D - 3776, ASTM D - 1910) Muy utilizada para

comparar geotextiles entre sí, pues el costo es directamente proporcional a la

masa/unidad de área, al igual que el costo de instalación. Su homogeneidad indica la

calidad de las propiedades mecánicas.

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 mecánicas y su costo.

Espesor. (ASTM D - 1777) Dentro de la terminología para geotextiles de ASTM

se menciona la propiedad "Espesor Comprimido", que es el espesor de un geotextil bajo

un esfuerzo normal específico. Se determina a diferentes presiones.

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

absorción de agua. Al variar esta propiedad con la presión, cambia la distribución de

aberturas, la capacidad filtrante, la permeabilidad y otros.

Gravedad específica. (ASTM D - 792) Propiedad definida por el polímero que

constituye la tela. El polietileno y el polipropileno tienen una gravedad específica menor a

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

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

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

mar.


Propiedades Mecánicas

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

muestra de tela, misma que sólo se sujeta por la mordaza en la parte central, por lo que

existe contribución de un porcentaje de las fibras laterales a la resistencia total. La prueba

(ASTM D - 4632)esta específicamente desarrollada para geotextiles, pues la ruptura se

lleva a cabo en más tiempo, permitiendo que las fibras se orienten en el sentido de la

tracción, como puede suceder en la aplicación geotécnica.

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

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

Este método se emplea para comparar daños por instalación teóricos contra la

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

Elongación aparente. Mediante el uso de extensometros, se determina

paralelamente a la carga que ocasiona la ruptura, en la determinación 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 daños en la

instalación, pues la elongación es otro componente de la respuesta del material a la

aplicación de un esfuerzo de tracción.

Esta propiedad, en combinación con la resistencia a la tracción del material, dan la

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

geotextil se manifiestan mediante tensiones.

Resistencia a la tracción en tiras anchas. (ASTM D - 4595 - 86) La mordaza

sujeta el ancho total del espécimen, el cual es de 20 cm. La distancia entre mordazas es


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

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

prueba. Este método 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 diseño del esfuerzo en muros de contención,

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

Elongación en tiras anchas. (ASTM D - 4595 - 86) Normalmente se reporta en

%. Se determina paralelamente a la resistencia a la tracción en forma manual o mediante

graficadores. Relación idéntica a la indicada para el caso de la prueba "Grab", sólo que en

esta determinación se conocen valores más cercanos a la realidad. Esta propiedad se

reduce al incrementarse la presión de confinamiento sobre el geotextil.

Módulo de tensión. (ASTM D - 4595 - 86) Se define como el cociente entre el

cambio en fuerza por unidad de ancho y el correspondiente cambio en deformación. Su

determinación se efectúa en la gráfica de resistencia a la tracción contra % de elongación.

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

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

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

de diseño 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 presión axial de un émbolo de hule en

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

INSTITUTO TECNOLÓGICO DF LA CONSTRUCCIÓN A C 40

Coeficiente de fricción suelo-qeotextil Existen diferentes métodos, que son

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

fijar el geotextil al arreglo. El aparato empleado por Haliburton, mismo que también se

puede modificar, para colocar dos suelos representativos de la situación real que se desea

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

al textil para tratar de sacarlo de su lugar.

Empleado sobre todo en el cálculo de muros de contención reforzados por cápsulas

de geotextil, donde el material trabaja por fricción 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 cohesión y ángulo de fricción, siendo los

parámetros del suelo los límites máximos para el sistema suelo-geotextil.

Elongación a largo plazo, con carga estática (flujo plástico). Los métodos

disponibles consisten en fijar cargas estáticas en muestras anchas de la tela (ASTM D -

4595), correspondientes a las cargas que causan elongaciones diversas en ensayes de

tensión normales, calculándose la elongación obtenida a diferentes lapsos de observación.

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

confinamiento muestran un mejoramiento del desempeño para geotextiles entrelazados

mecánicamente y termosellados.

Resistencia a la tensión (ASTM D - 1682 y D - 751) Esta prueba es quizás la

más importante ya que prácticamente todas las aplicaciones de los geotextiles se basan

en esta propiedad. Durante la realización de la prueba se mide la deformación producida

al espécimen, total y unitario, la deformación a la falla (máxima elongación), y el módulo


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

pavimentos.

resistencia a la tensión kg = 36 mínimo

máxima elongación % = 50 mínimo

Retención 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 propagación 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 máquina de prueba de tensión

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 penetración de

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

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

resistencia al punzonamiento se mide con la prueba de penetración (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 abrasión Se define como la resistencia a la fricción a largo plazo.

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

contacto con el agregado. Se estudia con la prueba de Tabor de abrasión, (ASTM D -

1175), que consiste en aplicar una carga dinámica (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 fricción entre una y otra

superficie.

Propiedades Hidráulicas

Permisibilidad Se define como la cantidad de flujo volumétrico de agua

por unidad de área, por unidad de carga hidráulica bajo condiciones de flujo laminar, en

una dirección normal a través del geotextil. Se determina por el método ASTM D - 4491 -

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

opción, se verifica que exista flujo laminar. Los aparatos para esta determinación difieren

de los parámetros utilizados en las determinaciones geotécnicas.

El método de carga constante se emplea en caso de tener flujos muy altos. Las

determinaciones se efectúan midiendo el flujo a través del geotextil, calculando la

permisibilidad, en la que se encuentra implícito el espesor del material.

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

ecuaciones de diseño por función, multiplicada por el espesor nominal de la tela, se

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

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

suficiente permeabilidad.

Existen diversos criterios al respecto, siendo el más común el que requiere que K

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

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

diseñado.


Tamaño de abertura aparente (AOS) Método ASTM D - 4751 - 87 Se efectúa

con un vibrador del tipo empleado para determinar la granulometría 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 vibración, al cabo de lo cual se determina el % de esferas que se retuvo, en relación

con el peso inicial. Se ensayan tamaños de esfera cada vez mayores. AOS es el tamaño

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

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

equivalencia en mm del tamaño o número de la malla. Como prueba índice se pueden

tener los siguientes problemas:

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

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

la presión.

-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 erróneos, por

lo que se requiere un cuidadoso manejo.

-No modela adecuadamente el comportamiento real en la situación de uso.


^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 ó n d o l T a maño d e AL>eT~tura Apa i í ^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 )

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

desaereada a través 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 cuestión. La carga

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

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

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

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

materiales cuya carga se determinó en primer termino.

La relación de gradientes se determina por medio de la ecuación


S W^"5*01*1 RELACIÓN T,

& 189" GRADIENTES

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

geotextil y gradiente hidráulico de un proyecto específico. También puede utilizarse en un

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

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

poros de un geotextil, con el efecto correspondiente del cese del flujo a través 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 subcomité de geotextiles D - 35 de ASTM

Cuando la relación de gradientes es mayor a 3, es indicio de oclusión, la

información más importante obtenida de esta prueba ha sido la identificación de los

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


- altos gradientes hidráulicos

- suelos con discontinuidades en su curva granulométrica

- suelos no cohesivos

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

ocasiona un incremento en el potencial de oclusión 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 través de un arreglo

geotextil-suelo colocado en un cilindro de prueba. Se efectúan mediciones del flujo con

respecto al tiempo transcurrido, obteniéndose curvas cuyo desarrollo se puede considerar

representativo del flujo de agua a través de suelos protegidos con filtro textil. La gráfica

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 asintótica con respecto al eje del

tiempo.

A partir de estos puntos, siempre y cuando la situación 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 combinación de

ellos prevalece.

La tendencia de la cura también indica que en un inicio el flujo es controlado por el

grado de densificación del suelo y al final por la intervención suelo - geotextil. La situación

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

granulometría del suelo.

INST I FUTO TECNOLÓGICO DE LA CONST RUCCION A C 47

las partículas del suelo bloque Mecanismo de filtración del geo an parcialmente las aberturas textil Dromoviendo la formación del" textil. de un filtro natural de suelo.

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

aire como: "el volumen de aire que fluye a través de un material bajo una diferencia de

presión entre las dos superficies de la membrana". Esto se expresa en pies cúbicos 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 calibración de pruebas de los fabricantes de equipo para dar un nivel de

presión de aire y el tamaño del orificio de salida de aire.

Resistencia a la tubificación.- Si el gradiente de flujo del suelo se vuelve

demasiado grande para que la membrana lo retenga, la falla de la membrana se

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

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

Los niveles piezométricos 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 través de la membrana fallada.

Propiedades de durabilidad

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

reactivos estándar, los cuales se emplean para el ensaye químico, sometiendo muestras

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

cambios en peso, dimensiones, apariencia y propiedades mecánicas.

El método EPA 9090, está diseñado para evaluar la compatibilidad química de los

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

sumergir el textil en el producto químico o fluido de lixiviación de que se trate, durante 120

días tanto a temperatura ambiente como a 50 0C.

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

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

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

reventamiento AST D-774 que emplea equipo Mullen.

No existe un método 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 plásticos 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 orientación molecular puede perderse al

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


ello se vería afectada en forma definitiva la resistencia mecánica del material, es

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

sobre carpetas asfálticas en las cuales sobre la tela se aplicó un producto caliente, se

tome la precaución 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 poliéster a los 250 0C para determinar la

resistencia de los plásticos a la temperatura esta el método ASTM D-794, el cual consiste

en someter al polímero a altas temperaturas en un horno, pero esta prueba es más

adecuada para representar en forma muy relativa al envejecimiento de productos de

plástico que van a estar expuestos a la intemperie durante toda su vida útil. Las bajas

temperaturas pueden afectar la resistencia al impacto y hacer quebradizos a los plásticos.

Resistencia a la luz solar.-todos los plásticos presentan algún 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 polímero, iniciando un proceso de

degradación.

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

polímero durante el proceso de fabricación sustancias protectoras como el pigmento

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

La prueba utilizada para evaluar la degradación de los geotextiles por radiación

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

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

exposición de 150, 300 y 500 horas, obteniéndose una curva que permite juzgar el grado

de degradación.

INSTITUTO TECNOI OGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 50

4 GEOMEMBRANAS

INTRODUCCIÓN

Las geomembranas son aquellos productos finos, flexibles, continuos e

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

polímeros, con o sin refuerzo interno, son de espesor reducido mayor a 0.5 mm y muy baja

permeabilidad aproximadamente K<10'11 cm/s, son utilizadas para satisfacer algunas de

las siguientes funciones:

- Reducir filtraciones de un material

- Reducir fugas a través de discontinuidades

- Evitar la tubificación de suelos finos

- Evitar disolución del terreno

- Evitar efectos erosivos por oleaje o flujo del agua

4.1 FABRICACIÓN

Los plásticos o polímeros que se utilizan para fabricar las geomembranas son:

Termoplásticos

- Cloruro de polivinilo (PVC)

- Cloruro de polivinilo resistente al petróleo (PVC-OR)

- Cloruro de polivinilo-nitrilo termoplástico (TN-PVC)

- Aleación interpolímero etileno (EIA)

- Poliamida o nylon (PA)

Termoplásticos Cristalinos

- Polietileno de baja densidad (LPDE)

- Polietileno de media densidad (MPDE)

INSTITUTO FECNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 51

- Polietileno de alta densidad (HPDE)

- Aleación de polietileno de alta densidad (HPDE-A)

- Polipropileno (PP)

- Poliolefina elastizada (PO, ELPO ó 3110)

- Poliéster terflalato (PET)

Elastómero termoestables ó hules

- Isobutileno Isopreno ó hule butilo (IIR)

- Monomero Dieno propileno etileno (EPDM)

- Policloropreno o neopreno (CR)

- Hule epilclorhidrino (CO ó ECO)

Las letras entre paréntesis corresponden a la designación Internacional para los

polímeros y se derivan de las iniciales en lengua inglesa. El término termoplástico se

refiere a la capacidad de adquirir consistencia plástica con la aplicación de calor.

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

rellenos minerales, inertes, fibras y elastómeros. 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 químicas

- Inoxidables

- Resistente al ataque de los insectos

- No cambia de volumen al secarse o mojarse


- Ligeros

- Fáciles de manejar y aplicar

- No sufren desprendimientos

- Buena resistencia a cambios por temperatura

- Calidad constante en la producción

- Resistente a la tensión

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

ácidos, bases, etc. Lo que dependerá de la composición de la fibra.

Por ser México un país con petróleo y con una industria petroquímica en expansión,

con clima árido o semiárido en gran parte de su territorio, las geomembranas a base de

materiales asfálticos o polímeros deberían utilizarse en mayor grado. Existe en el mercado

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

empleados en obras hidráulicas.

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 sintéticas de revestimiento están hechas a partir de resinas

obtenidas como productos de una reacción química llamada polimerización, en la cual

moléculas pequeñas de un monómero se unen entre si y con otras moléculas para formar

polímeros de cadenas largas. La reacción se lleva a cabo dentro de un recipiente a

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

agitación y esta controlado térmicamente a temperatura y presiones normales, el


monómero se presenta como un gas y por tanto debe manejarse en forma líquida a bajas

temperaturas y altas presiones.

Una vez realizada la reacción de polimerización, generalmente va acompañada por

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

enfriamiento interconstruido en el recipiente de reacción.

Desde las plantas químicas, las resinas y los polímeros se envían al fabricante de

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

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

deseadas.

El mezclado es una de las etapas más importante en la fabricación de los

revestimientos sintéticos. 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 físicas y químicas están relacionadas entre si.

Cada vez que se mejora alguna propiedad otra se perjudica, esta regla se aplica a

plásticos y elastómeros.

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

(calandreo), por extrusión o por aplicación del producto sobre una tela de soporte

(impregnación).

Las membranas terminadas pueden tener diferentes estructuras, para evitar los

orificios debidos a defectos de fabricación, las membranas más 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 tensión de la membrana,


facilita su manejo y los empalmes tanto en la fábrica como en el campo. Sin embargo las

razones más 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 más aceptación son a base de algodón, yute,

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

más aceptado para telas de refuerzo de membranas.

Su principal atractivo esta en su fácil 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 polímeros.

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 poliéster exhiben una buena resistencia a los ácidos 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 estadísticas, el consumo de geomembranas por el tipo de polímero es:

- Polietileno 41 %

- Cloruro de polivinilo 33 %

- Polietileno clorado y polietileno clorosulfonado 17 %

- Hule butilo, neopreno, EPDM y otros 9 %


4.2 MÉTODOS DE UNIÓN

La calidad de las juntas representa la calidad de la instalación y a menor número 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 número en la obra. Los

métodos usados para unir las membranas dependen del tipo de polímero y los mejores

resultados se obtienen cuando la unión se realiza con el mismo polímero, no se debilita al

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

principales métodos son:

Método de fusión.- fusión de las láminas por unir, formando un traslape y aplicando

presión sobre las zonas en cuestión, la fusión se logra mediante aire caliente o de plástico

caliente eximido por una herramienta manual, esto sólo es posible en los termoplásticos

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

Método dieléctrico.- se basa en la transmisión de ondas de alta energía y

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

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

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

Método térmico.- recurre a dos fuentes de calor una abajo y otra arriba del

traslape. Al presionar el material, se vuelve termoplástico, se debe controlar el calor,

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

membranas de más de 1 mm, es método de planta pero se han desarrollado métodos de

campo para el hule butilo y el 3110.

Unión 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 acción del solvente no es suficiente y con la disolución 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 químicos y a los

solventes que el propio polietileno.

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

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

ambas superficies y se dejan secar hasta que no estén pegajosas, para entonces unir con

presión. Se usa en PVC, LIDE, HPDE, IIR, EPDM, CPE, CSPE, no es muy confiable.

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

(1375 0 C) entre los lienzos para fundir las superficies y unirlas con presión hasta que se

endurezca la junta. Se utiliza en los termoplásticos 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 polímeros 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 polímero. Sólo se utiliza en HPDE Y LDPE.

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

del polímero 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 unión. La temperatura de filete de

polímero es de 230 a 250oC.


4.3 CONTROL DE CALIDAD

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

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

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

evite fugas.

Los métodos de supervisión 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 método no destructivo se realiza sólo en obra y es aplicado en

la longitud total de la unión, estos ensayos sólo proporcionan información cualitativa. Los

principales son:

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

sonido con frecuencia de 5 a 15 Mhz a través de una junta para registrar imperfecciones.

Esta limitado a registrar sólo discontinuidades grandes (más menos 5 mm).

Ultrasónico de impedancia. Determina la impedancia acústica del polímero

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

Lanceta de aire o chiflón. Se aplica en el borde de la unión chorro de aire a una

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

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

Cámara de vació. Por medio de una caja abierta en la parte inferior y con sello

perimetral, se aplica una succión a un tramo de junta enjabonado previamente, para

detectar las imperfecciones cuando se forman burbujas.

INST ITU TO lECNOLOOICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 58

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

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

longitud de 30 a 100 m.

Chispa eléctrica. Es una variante, se coloca un alambre metálico entre las hojas

de la junta y se conecta un polo para aplicar una corriente, se recorre la junta con una

punta metálica y la zona defectuosa se registra cuando se produce una chispa. Otra

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

cepillo metálico, a través 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 sólo a membranas de poco

espesor y se requiere personal de mucha experiencia.


4.4 CLASIFICACIÓN DE GEOMEMBRANAS

Existen básicamente dos formas de clasificación

1.- Por su forma de fabricación

2.- Por el tipo de polímero

1.- Por su forma de fabricación: los encontramos con refuerzo o sin él.

1.1) Elaboradas en el lugar sin refuerzo.-Esta se realiza insitu aplicando por

aspersión asfalto o polímeros en estado líquido directamente sobre suelos

y concretos.

1.2) Elaboras en el lugar con refuerzo.- El método es similar al anterior, sólo

que el material impermeabilizante se realiza sobre un geotextil.

1.3) Elaboradas en planta sin refuerzo.- Como ya se mencionó la fabricación

puede ser por extrusión o calandreo sobre una hoja de soporte y la

geomembrana es sólo del polímero utilizado.

1.4) Elaborada en planta con refuerzo.- método realizado en planta en el cual

la aplicación del polímero se realiza sobre un geotextil.

Cabe señalar que los procesos realizados en planta son más confiables debido a

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

calidad de la impermeabilización.

2.- Por el tipo de polímeros:

2.1) Cloruro de polivinilo (PVC).- Se obtiene de la reacción del monómero de

cloruro de vinilo, que contiene dos átomos de carbono y uno de cloro, que

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

sea más duro y más rígido, es semiopaco y rígido por naturaleza, requiere


el empleo de aditivos como plastificantes, estabilizadores, lubricantes y

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

las condiciones necesarias de flexibilidad

Este producto tiene las siguientes propiedades:

- flexibilidad

- resistencia a la abrasión

- resistencia al ataque de productos químicos

- resistencia a los rayos ultravioleta (UV)

- resistencia a la biodegradación si se aplican biocidas

Se fabrican en espesores de 10 a 30 mils. (1 mil = 0.001 pulg = 0.025 mm), sus

juntas son fáciles 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 útil será de 10 años, otro motivo del relleno es para evitar

daños por ataque de roedores y vandalismo en las obras.

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

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

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

película de 8 mils es la máxima que se puede usar como geomembrana.

Este material resiste adhesivos químicos pero no hidrocarburos y aceites,

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

la atmósfera.


Su punto de fusión tiene un intervalo reducido de variación y si el proceso de

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

aplicar empalmado electrónico, sólo se recomiendan algunos métodos

como el de cinta adhesiva o extrusión 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 físicas y mecánicas

bajas debido a que se intemperiza rápidamente y se requiere

incorporarle negro de humo, este tipo de membrana no se debe unir

con calor y su aplicación es para obras pequeñas 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 moléculas lineales con ramas cortas,

esto le permite tener mejor resistencia a la tensión, desgarre y rigidez.

2.2.3) Polietileno de alta densidad (HDPE).- con una densidad de más de

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

sus moléculas, es resistente a la mayoría de los solventes y cuando es

mayor de .5 mm es rígido. Con la incorporación de negro de humo

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

años cubierta y 10 a la intemperie.

Sus métodos de unión son térmicos pero estos se dificultan por la

rigidez del material.

INST11 UTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 62

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

tanques de evaporación 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 métodos de unión son variados y pueden ser dieléctrico, térmico,

con solventes y adhesivos.

2.2.5) Polietileno clorosulfonado (CSPE).- polímero saturado que

contiene comúnmente 25 % de cloro y 1 % de azufre, este tipo de

geomembrana tiene alta resistencia al ozono, al punzonamiento, al

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

productos químicos orgánicos.

Este tipo de membrana tiene baja resistencia al desgarre y a la

tensión, se le debe reforzar con un geotextil y sus métodos de unión

son similares al del polietileno clorado.


4.5 FUNCIONES DE LAS GEOMEMBRANAS

La geomembrana tiene una finalidad fundamental: asegurar la impermeabilidad

frente a un líquido almacenado. Además en la práctica, se suele hablar de membrana de

impermeabilidad: así tenemos las siguientes funciones:

- Reducir las filtraciones de un material (permeabilidad primaria)

- Reducir fugas a través de discontinuidades (permeabilidad secundaria)

- Evitar tubificación de suelos finos

- Evitar disolución del terreno

- Evitar efectos erosivos por oleaje o flujo de agua

Además de estas funciones fundamentales de barrera impermeable para el líquido

almacenado, la membrana puede constituir una pantalla impermeable frente a la capa

freática, líquidos en fase gaseosa, vegetación, subidas de partículas finas del suelo, fugas

que hayan atravesado un dispositivo principal de estanqueidad y por último se han de

señalar funciones particulares: unión impermeable entre distintas zonas corrientes,

distribución de los movimientos o impermeabilidad suplementaria recta a una línea

discontinua.


MATERIAL

HULE BUTILO (HR)

POLIETILENO CLORADO (CPE)

POLIETILENO CLOROSULFONADO (CSPE) MONÓMERO DIENO PROPILENO ETILENO (EPDM) POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE) POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE CLORURO DE POLIVINILO

ASFALTO

k EN

PERMEAMETRO 10-15 m/s

0.7 A 750

54 A 370

22 A 110

4.3 A 170

5.9 A 82

kg EN PRUEBA DE TRANSMISIÓN DE VAPOR DE

AGUA 10-15 m/s 1.4 A 27

18 A 90

20 A 55

11 A 24

3.5

1.1 A1.2

100 A 120

ESPESOR T

mm

0.85 A 0.85

0.53 A 0.93

0.74 A 1.07

0.51 A 1.70 0.76

0.8 A 2.44

0.28 A 0.79

Selección del tipo de membrana

La selección del tipo de membrana para una obra particular debe tomar en cuenta

múltiples factores. A continuación se presenta una lista de los principales criterios de

selección en orden decreciente de importancia. Esta lista tiene solamente valor indicativo y

puede variar de una obra a otra.

1. Alta resistencia a la tensión, flexibilidad y elongación sin falla.

2. Resistencia a la abrasión, al punzonamiento y a los efectos de agua de desechos.

3. Buena resistencia al intemperismo

4. Inmunidad al ataque de bacterias y hongos


5. Densidad > 1.0

6. Color: negro (para resistir rayos ultravioleta)

7. Espesor mínimo: 20 mils. (0.4 mm)

8. Composición uniforme y ausencia de defectos físicos

9. Resistencia a variaciones de temperatura y a condiciones ambientales

10. Fácil reparación

11. Economía


GUIA PARA LA SELECCIÓN DE REVESTIMIENTOS

Substancia

Agua Aceites animales Aceites de Petróleo (no aromáticos) Aguas negras domésticas Soluciones salinas Soluciones base Ácidos ligeros Ácidos oxidantes Salmuera Aceites de petróleo (aromáticos)

Tipo de revestimiento

PE

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

NR

OK

C

Hypalon

OK

OK

C

OK

OK

OK

OK

NR

OK

NR

PVC

OK

SR

NR

OK

OK

OK

OK

NR

OK

NR

Hule butilo OK

OK

NR

OK

OK

OK

OK

NR

OK

NR

Neo-preno OK

OK

SE

OK

OK

OK

OK

C

OK

NR

Tableros asfálticos

OK

C

NR

OK

OK

OK

OK

NR

OK

NR

Concreto asfáltico

OK

C

NR

OK

C

OK

OK

NR

OK

NR

Concreto

OK

NR

OK

OK

NR

C

NR

NR

C

OK

Acero

PC.

OK

OK

OK

NR

OK

NR

NR

NR

OK

CPE

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

NR

OK

NR

311

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

NF

OH

NF

(a) OK = generalmente satisfactorio C = cuestionable NR = no se recomienda SR = se rigidiza SE = se expande PC = se sugiere protección catódica

(b) Se recomienda efectuar pruebas de inmersión en cualquier revestimiento que se vaya a usar en un medio ambiente donde exista duda sobre su longevidad. Consulta al fabricante del revestimiento o a un laboratorio de prueba con experiencia cuando haya duda.

Debe ser de una sola pieza.


4.6 PROPIEDADES DE LAS GEOMEMBRANAS.

En los materiales de construcción se requiere conocer sus características

geométricas, físicas, mecánicas e hidráulicas para su uso adecuado. Cuando se emplean

geosintéticos se debe estimar además, su durabilidad a los agentes climáticos y al

contacto con otros materiales. Para caracterizar un material de este tipo existen

numerosas pruebas, algunas de las cuales han alcanzado aceptación general, aunque la

mayoría se encuentra en proceso de perfeccionamiento.

Las geomembranas pueden estar sometidas a varios tipos de solicitaciones, las que

se deben identificar para comparar el nivel de la solicitación con la capacidad del producto.

Las principales propiedades que se deben considerar son:

FÍSICAS

- Peso específico relativo o densidad

- Masa por unidad de superficie

- Espesor

MECÁNICAS

- Resistencia a la tensión en corto plazo

- Resistencia a la tensión en uniones

- Resistencia al desgarre

- Resistencia a la perforación

- Resistencia al reventamiento

- Deformación a largo plazo

- Resistencia a la fatiga

- Fricción geosintético-suelo

INSTITUTO rECNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 68

- Fricción entre geosintéticos

HIDRÁULICAS

- Conductibilidad hidráulica o permeabilidad

- Transmisibilidad al vapor de agua

- Rugosidad superficial

REOLÓGICAS

- Comportamiento visco elástico

- Flujo plástico

- Térmicas

DURABILIDAD

- Resistencia al ozono (O3)

- Resistencia ala luz ultravioleta (UV)

- Compatibilidad química con líquidos

- Absorción de líquidos

- Envejecimiento

- Estabilidad al ataque microbiológico

Se debe hacer énfasis en algunas propiedades debido a la existencia de una mayor

información y de la importancia que tienen en el comportamiento de la obra.

Densidad.- su conocimiento es básico para determinar si la geomembrana flota en

el agua; los valores que tienen algunos polímeros son: Polietileno 0.91 a 0.96;

polipropileno 0.91, cloruro de polivinilo 1.24 a 1.4; polietileno clorosulfonado 1.17 a 1.5;

hule butilo 0.92 a 1.25.


Fricción qeosintético suelo. Esta característica permite estimar la fuerza

cortante que se transmite entre ambos materiales y la resistencia al deslizamiento en

taludes, se reportan los ángulos de fricción entre suelos friccionantes y geomembranas,

geomembranas y geotextiles, para productos confinados se refiere a la capacidad de

transmisión de esfuerzo cortante. El ángulo de deslizamiento de gravas sobre

geomembranas de asfalto o PVC es un plano inclinado vería entre 25° y 29°.

Conductibilidad hidráulica y transmisibilidad al vapor de agua. Para estimar la

cantidad de agua que pasa a través de una membrana sin defectos, se hacen pruebas en

permeametros, así como en cámaras de vapor cuyos resultados normalmente se refieren

a una permeabilidad equivalente.

Rugosidad. Debido a que estos productos se utilizan en condiciones abiertas, se

han realizado ensayos para determinar su rugosidad. Los coeficientes de Manning son:

PVC de 0.0136 a 0.0137

HDPE 0.0135

CSPE de 0.0140 a 0.0141

EPDM de 0.0128 a 0.0150

Propiedades físicas y mecánicas. Los fabricantes proporcionan las siguientes

propiedades: resistencias a la tensión a la penetración y al desgarre, deformación a la

ruptura, así como características de envejecimiento, densidad, espesor, resistencia en

uniones y estabilidad dimensional


Elongación. Es someter la membrana a una elongación de su tamaño original

aproximadamente del 300 % y se somete a una carga para verificar su resistencia a la

tracción sin rotura.

Flexibilidad. Esta propiedad consiste en que la geomembrana mantiene su

flexibilidad al 100 % en un determinado rango de temperatura; como ejemplo el hule butilo

funciona desde 40 0C bajo cero hasta 120 0C, con esta propiedad determinamos las

condiciones de funcionamiento así como condiciones de instalación.

Durabilidad. Es someter a la membrana a diferentes pruebas de desgaste en

laboratorio como puede ser el deteriometro ambiental o exposiciones en atmósferas de

ozono superiores a sus requisitos funcionales, esto sirve como control de calidad en la

fabricación y parámetro de selección.

Adhesión. Es la propiedad de adherirse fácil y perfectamente a los elementos

adhesivos creados para este fin, esto se debe a que la textura superficial ha sido graduada

para facilitar la unión

Resistencia al fuego. Es la característica de algunas geomembranas de

que al quemarse no se funde fácilmente y se elimina el peligro de escurhmiento de líquido

encendido, limitando la propagación del fuego.

INSTITU TO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 71

5. PRODUCTOS RELACIONADOS

INTRODUCCIÓN

Son materiales que combinan las propiedades de geotextiles y geomembranas que

tienen funciones adicionales de refuerzo, drenaje y protección de obras y básicamente

tenemos las siguientes:

- Georedes orientadas

Geodrenes

- Geomallas

- Geomatriz

Estos productos son una alternativa más específica dependiendo de las

necesidades del proyecto como veremos a continuación.


5.1 GEOREDES ORIENTADAS

Son estructuras en forma de red, fabricadas a partir de láminas de polietileno de

alta densidad y polipropileno. El proceso se inicia mediante la perforación de hoyos en la

lámina, para posteriormente someter el material a calentamiento y orientación mediante

rodillos giratorios en serie que jalan al material, obligándolo a elongarse en el sentido de la

tracción. Los rodillos giran a velocidades mayores a medida que la lámina avanza de un

rodillo al siguiente. De esta manera se produce un incremento en la resistencia y el

módulo del material, que se explica por el mismo efecto detallado para el caso de las

fibras que componen a los geotextiles, en la fig. 16

a)Filamento sin estirar Cadenas Moleculares sin Orientación definida

b) Filamento estirado Las Cadenas Moleculares se orientan en el sentido de la tracción

Cuando el proceso se lleva a cabo únicamente en un sentido, se producen las

georedes uniaxialmente orientadas, que tienen aberturas en forma de elipse. Para la

elaboración de las mismas se emplea el polietileno de alta densidad, siendo la relación de

estirado de aproximadamente 8 a 1. Cuando el proceso de orientación se lleva a cabo

sobre láminas de polipropileno y las mismas se orientan tanto en el sentido longitudinal


como en el sentido transversal, se ha fabricado una geored biaxialmente orientada, con

aberturas casi cuadradas .

(a) (b)

Pig 17 . Georedes orientadas, a) uniaxial b) biaxial

Las características generales de las georedes orientadas son: alta resistencia a la

tracción, alto módulo y bajo flujo plástico. Por dichas características, en conjunto con su

alta eficiencia en anclaje, (debida a la trabazón de los elementos que la componen con las

partículas de suelos y agregados), el área de aplicación por excelencia de este tipo de

geosintéticos es la de refuerzo.

Todos los elementos del diseño por función indicados para el caso de geotextiles

son aplicables a este otro tipo de geosintéticos, cuyas principales áreas de aplicación son

el refuerzo de caminos, terraplenes y pavimentos, así como el refuerzo de taludes y la

construcción de muros de contención.

Aunque aparentemente existe una coincidencia en las áreas de aplicación de las

georedes con las de los geotextiles, una circunstancia, sin embargo, hace diferentes

ambos casos y esta es la diferencia en características de flujo plástico de ambos tipos de

materiales.


5.2 GEODRÉNES

Son combinaciones de georedes no orientadas, laminadas con geotextiles en uno o

ambos lados de la red, formando un auténtico dren sintético. La red proporciona el medio

de conducción de los fluidos y los geotextiles proporcionan el medio filtrante. Se fabrican

también laminaciones que incluyen una geomembrana en uno de los lados de la red, para

casos donde se desea impermeabilizar una estructura con la geomembrana y proporcionar

un dren atrás de aquella, para eliminar eventuales fugas de líquido mediante el dren

sintético.

A) Drenaje de un muro de contención tradicional B) Mismo muro con drenaje a base de geodrénes

INSTITUTO 1ECNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C

O,

Dren en operación

Fig. 18

La figura muestra un geodrén prefabricado y observamos la estructura que

combina diferentes geosintéticos, aquí es un caso claro de productos relacionados que es

la combinación de geotextiles y geomembranas con aditamentos especiales


Geodrén

Ef Rolodrén transporta el agua a Salida prefabricada y adecuada través de su estructura para dar para garantizar un desfogue mayor flujo hidráulico. hidráulico eficiente

Alto rendimiento para situaciones críticas

Estos productos de tecnología moderna han sido aceptados ya que su eficiencia se

ha comprobado en las cinco áreas siguientes:

• FLUJO SUBTERRÁNEO - Eficiente captación de agua

• FLUJO.- A través de su mismo plano y descarga del agua colectada

• FILTRACIÓN.- Máxima filtración del suelo y separación.

• RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.- Estabilidad estructural a largo plazo.

• ECONOMÍA.- Fácil instalación


5.3 GEOMALLAS

Geomallas.- Son estructuras tridimensionales de muy diversos tipos, empleadas en

obras de revegetación y reforestación. Se colocan sobre taludes, cortes erosionados, en el

área de descarga de alcantarillas de terraplenes entre otros, protegiendo la doble función

de retener al suelo y la erosión por escurrimiento de agua.

Básicamente existen dos tipos de refuerzo de geotextil y sin el.

1) Geomalla con refuerzo de geotextil.- consiste de un núcleo constituido por

filamentos entrelazados y fusionados en algunos sitios entre si, de tal manera que

conforman una malla, esta cuenta adicionalmente con un geotextil en una de sus caras o

se encuentra encapsulado por el mismo.

Este producto esta diseñado para desalojar el agua y por tanto evitar presión

hidrostática en respaldo de muros sustituyendo a los filtros tradicionales de arena y grava.

El geotextil permite el flujo de agua hacia la malla, reteniendo el suelo, el agua fluye

por la malla hasta ser captado por un tubo perforado o cualquier sistema de drenaje.

La principal ventaja de estos productos se aplica para cimentaciones y muros de

contención que son susceptibles a presiones del suelo y agua, debido a que la presión

hidrostática es la principal causa de filtraciones, agrietamientos y en algunos casos hasta

volteo, es una buena opción para reducir este fenómeno.


Aplicaciones

Instalación sobre un muro de contención

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^

i'í Colocación en iidn a,j

I '

3 4ptor oegamonto m el traSlí>r\,

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muro

Instalación en jardines y patios de adoquín

iC Membrana Imptmtahilizan ¡

DC O^rf ¿e arena

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losa úe concreta y adoquín

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i L«M Jt plaza Membrana ímjm-medbití^amc

Coiocaaon de suelo y vegetación

Fig. 20

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A. C. 7 9

2) Geomalla sin refuerzo.- es una malla tridimensional de hilos de un polímero

dispuestos en forma aleatoria, diseñada para ayudar a la naturaleza a desarrollar una

vegetación fuerte como protección natural y permanente contra la erosión.

Se desenrolla sobre la ladera perfilada y se sujeta con anclas, después se rellena y

se siembran semillas, sujetando las partículas del suelo y las semillas, la malla favorece el

crecimiento de la planta.

g- -¿1 Una vez que se ha formado la capa de vegetación, proporciona un sistema de raíces

como refuerzo permanente.


Instalación

1. NIVELACIÓN 2. COLOCACIOH 3. RELLENADO DE LAS ZANJAS

4. TRASLAPES

Igualar el talud de forma de obtener una superficie plana exenta de vegetación, raíces, piedras, etc., rellenar en lo posible depresiones. El talud debe de ser estable y compactado, particularmente en los terraplenes. Excavar zanjas de anclaje el pie y en la parte alta de los taludes de 0.30 m de profundidad.

Colocar la malla en una de las zanjas, poner una ancla de fijación a cada metro, desenrollar la malla, estirándola ligeramente, deben ser colocados con la cara lisa en contacto con el suelo. Desenrollar desde la parte superior y cortar la malla.

Rellenar las zanjas de anclaje y compactar

En su caso, los traslapes de 0.10 m deben preverse entre las piezas sucesivas colocadas en el sentido de la corriente de agua. Los traslapes deben ser fijados metro a metro. En condiciones difíciles es conveniente colocar anclas suplementarias cada 0.5 m. al nivel del agua debemos tener un cuidado especial en la colocación de las anclas. En los casos de taludes secos los traslapes de 0.10 m deben ser nrevistos.

5. ANCLAS INTERMEDIAS En condiciones difíciles, recomendamos la colocación de anclas suplementarias, a razón de 1 ancla por m2, en condiciones normales 1 ancla cada 3 ó 4 m2 de superficie

6. FIJACIÓN EN LAS PARTES LATERALES Los extremos de la malla deben fijarse de forma adecuada; las uniones con estructuras rígidas solicitan una atención particular.

Fig. 21

7. SIEMBRA La siembra de semilla, en principio podrá realizarse colocando 30 gr/m2, si el producto se coloca bajo agua, se podrán plantar rizomas o plantas acuáticas. Es recomendable que se siembren 2/3 de la semilla previamente a la instalación de la malla, el resto una vez instalada la malla.

8. RELLENADO DE LA MALLA Cubrir de tierra vegetal hasta una altura de 10 ó 20 mm por encima de la malla. En el caso que la malla este permanentemente sumergida o sometida a fuertes corrientes, se aconsejará rellenar la malla con gravilla de 2 a 6 mm, después colocar tierra vegetal en la parte


5.4 GEOCELDA O GEOMATRIZ

Estructura tridimensional en forma de panal obtenida por uniones de tiras de

geotextil no tejido, permeable, ligero y resistente.

Propiedades

- Estructura ligera

- Flexible

- No degradable

- Muy resistente a la tracción y al desgarre

- Permeable

- Fácil instalación

- Volumen reducido en relación a la superficie cubierta

Aplicaciones

La configuración en forma de panal ha sido concebida para la protección de taludes

contra la erosión, con las celdas debidamente selladas con tierra vegetal o grava, evita los

deslizamientos superficiales y la erosión.

Los paneles son ligeros y cubren una amplia superficie, son rápida y fácilmente

instalados. La utilización de estacas y de grapas optimiza la distribución de los esfuerzos.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A. C 82

Instalación

4* w 4* e "* *r *„*• X

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K í X I T VI J 1 1 1 1 r j

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Mecánico: La estructura de celdas permite una buena distribución de las fuerzas ejercidas sobre el talud.

Hidráulico: La permeabilidad del tejido y la forma de las celdas permitirá que el agua acumulada se desaloje fácilmente.

NIVELACIÓN Y COMPACTAC1ÓN. Las depresiones e irregularidades que presente la pared del talud podrán rellenarse y nivelarse. En 1 aparte superior del talud deberá excavarse una zanja de 500 mm de ancho y 200 mm de profundidad, la cual permitirá efectuar debidamente el anclaje del material.

Despliegue el panel de Armater sobre el talud. A continuación ancle el panel en la cima con las estacas y en los lados con las estacas y grapas.

La geomatriz debe extenderse manualmente y después fijarse en la base para prevenir deformaciones durante el relleno.

Con el fin de asegurar un buen contacto con el talud, puede ser necesario aumentar la densidad de estacas. En largas pendientes, un estacado suplementario es recomendable. La densidad es entonces de 1 estaca/m".

La utilización de grapas permite optimizar la fijación

El relleno empezar por Puede mecánicamente manualmente.

deberá la cima.

hacerse 0

Fig. 22


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APLICACIÓN DE GEOTEXTILES EN OBRAS CIVILES

INTRODUCCIÓN

Dentro de los diversos problemas con los que se enfrenta la ingeniería al proponer

alternativas para la construcción de cualquier estructura (edificación, carreteras ,obras

marítimas, etc.), uno de los puntos que más influye y que en la mayoría de los casos

puede llegar a regir en el diseño, son las características del suelo.

Debido a que cualquier estructura se basa en su cimentación, es de vital importancia

analizar los problemas que puede ocasionar un suelo con características deficientes, como

en el caso de suelos blandos con baja capacidad de carga, poca resistencia al corte, alta

compresibilidad, o grandes contenidos .de agua.

Muy cierto es que existen diversos métodos tradicionales para solucionar este tipo de

problemas pero así mismo es cierto que estas alternativas acarrean costos altos; ya sea

por la necesidad de emplear infraestructura sofisticada (uso excesivo de maquinaria

pesada), ya sea por el hecho de recurrir a secciones muy grandes para la distribución de

los esfuerzos o por procedimientos constructivos , ya ser por los tiempos tan grandes que

se requieren para la ejecución o la poca duración de la obra.

En base a esta serie da problemas, la tecnología ha enfocado sus esfuerzos para obtener

materiales que ayuden a solucionar estas dificultades, de forma más económica, con

alternativas más estables y duraderas.

Uno de los avances tecnológicos más importantes en este campo es el empleo de qeotextiles.


Este tipo de materiales geosintéticos ha dado una nueva dimensión de eficiencia a los

diseños, trayendo consigo ventajas en los procesos constructivos. Es así como a base de

materiales sintéticos (polipropileno y poliéster, principalmente) se obtienen productos

totalmente inertes y no biodegradables siendo así posible su empleo en los ambientes

más agresivos químicamente hablando.

Al contar con estas alternativas de materiales, se ha logrado obtener geosintéticos de muy

alta tenacidad, baja elongación y otras características, los cuales se proponen para

solucionar problemas de construcción de terraplenes sobre suelos blandos, muy

compresibles, al proporcionar refuerzo y trabajar como capa separadora. Así mismo se

propone su empleo para la construcción de paramentos verticales que funcionen como

muro de contención y a la vez como atracadero.

A continuación se describen las principales aplicaciones a diferentes obras en base a las

características del geotextil. Se presentan ejemplos prácticos que muestran claramente las

ventajas de emplear estos materiales, en diferentes obras civiles.


6.- CARRETERAS

Generalidades: la carretera constituyó el primer campo de empleo donde se

usaron grandes cantidades de geotextiles.

Sin volver a los usos en los terraplenes y contenciones ya tratados, se emplean los

geotextiles para carreteras y pistas:

COMO SEPARADORES (cometido de anticontaminación) entre una capa de materiales de

aporte y el suelo, o entre dos capas de índole distinta. Son numerosos los empleos sobre

y bajo terraplén, para las pistas de obra, los desagües, las vías de poco tránsito. Permiten

una economía de materiales e incrementada durabilidad de las estructuras, como

refuerzos en las estructuras de firmes de materiales no tratados.

COMO FILTROS en todas las estructuras de drenaje (drenes, espolones, mantos de

avenamiento, capas drenantes), los geotextiles sustituyen con ventaja los filtros granulares

clásicos; ofrecen mejor permeabilidad, incrementada seguridad siendo pocos los casos.

Además permiten utilizar materiales menos elaborados para los macizos drenantes.

COMO DRENES el geotextil deja circular el agua en su espesor. Las pantallas de los

márgenes de firmes constituyen un nuevo dispositivo utilizado para el saneamiento de las

plataformas viales asocian un geotextil y una pantalla impermeable.

COMO ARMADURA para los tratamientos superficiales.

COMO ELEMENTO para retardar e! ascenso, en los aglomerados bituminosos, de las

grietas de retracción de los materiales tratados con ligantes hidráulicos.

PARA LUCHAR CONTRA LA EROSIÓN DE LOS TALUDES, se trata de geotextiles

tridimensionales que forman alvéolos, o de mezclas de suelo continuo.

Para todas estas aplicaciones, los geotextiles:


•facilitan las obras, especialmente en los suelos de escasa capacidad portante.

•permiten economías de materiales, evitando las perdidas por contaminación y

favoreciendo el empleo de materiales disponibles en obra

•y mejoran la durabilidad de las estructuras.

El uso de

geotextiles ha hecho posible un método de estabilización del suelo más eficiente y menos

costoso.

El uso de estos materiales es más económico por lo siguiente:

1) Preparación mínima del suelo.

2) Colocación fácil, desenrollando.

3) Reducción considerable del agregado,

4) Prevención de pérdidas de agregado en el suelo.

5) Limitación del movimiento ascendente de los finos del subrasante,

6) Capacidad para que circule el agua dentro del tejido y

7) Alta fricción entre el suelo y el tejido.

Además reduce la profundidad de la capa de agregado necesaria, debido a su

estructura física y a su composición exclusivas; proporciona una separación uniforme

entre la capa de agregado y el suelo blando. El agregado puede distribuir la carga sin

forzar el suelo subyacente a ascender dentro del agregado. La Figura 23 ilustra la

separación del suelo y el agregado.

El agregado no tiene por si mismo ninguna propiedad tensil, el geotextil proporciona

una traba lateral y un refuerzo tensil elevados, lo cual permite reducir mas aún la

profundidad de la copa de agregado.


Debido a su estructura de filamento, no reticulada sirve de filtro a los finos. El

exceso de humedad puede atravesar el tejido mientras se mantiene intacta la estructura

del suelo.

El geotextil tiene la capacidad de transmitir agua horizontalmente, sobre el plano del

tejido. El exceso de presión del agua se puede disipar lateralmente dentro de dicho plano,

reduciendo la pérdida de esfuerzos efectivos dentro de la matriz del suelo.

atPAKAUION OE AGREGADO V SUELO

Carga Carga

Las flechas indican el movimiento del agua

Fig. 23

INSTALACIÓN

PREPARACIÓN DEL LUGAR

Limpiar la carretera o el patio de árboles y malezas de gran tamaño. Se deben

cortar los tocones de árboles al nivel del suelo o cerca del mismo. Si es posible, se debe

aplanar la superficie para facilitar el drenaje y dar buena forma a la pendiente transversal.

COLOCACIÓN

Simplemente, desenrollar el geotextil sobre la capa de asiento como se ve en la

Figura 24, Traslapar el tejido lo suficiente para asegurar buenos resultados.

1NSTITU TO TECNOLCX3ICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 89

TRASLAPE RECOMENDADO

El tejido sin coser no se debe desenrollar más de 7,5 m (25 pies) por delante del

agregado, para evitar la separación del traslape. El tejido cosido requiere un traslape

plegado en forma de "S" sobre suelo blando, para asegurar que el tejido se conforme al

suelo. Consultar la Tabla A

CORTE Y COSTURA

Se puede cortar el tejido con una cuchilla afilada o con tijeras afiladas y resistentes,

se puede coser en los traslapes del tejido. Al coserlo, se reduce el traslape sugerido como

indica la Tabla A

La Figura 25 ilustra la manera de coser el tejido. La costura debe estar a 5-8 cm (2-

3 pulgadas) del borde del tejido y debe ser costura doble.

SELECCIÓN Y COLOCACIÓN DEL AGREGADO

Para la cubierta de agregado que va encima del tejido se recomienda piedra

angular partida de cantera. La escasez de esta clase de piedra ha requerido a menudo el

uso de piedra de menor calidad o grava.

INSTIl UTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 90

Tabla A

TRASLAPE RECOMENDADO

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Fig. 24

Fig. 25 COSTURA DEL TEJIDO

COLOCACIÓN DEL AGREGADO

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Fig. 26

Con frecuencia hay que considerar el riesgo aumentado de hacer rodadas dentro

de la capa de agregado en relación al costo del agregado.

El agregado de piedra partida ideal es:

Tamaño de malla que la atraviesa en peso

5cm(2pulg) 2,5cm(1 pulg) 1.9cm(3/4pulg)

# 4 #200

100 70-30 50-80 30-55 3-10

Si no se puede usar el agregado ideal, se pueden utilizar arenas o gravas limpias,

compactables. Evitar canto rodado de río.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN AC 91

Fig.27

COLOCACIÓN Y COMPACTACIÓN DEL RELLENO DE AGREGADO

El agregado se descargará hacia atrás y se extenderá a una altura uniforme

manteniendo siempre el espesor recomendado, como ilustran las Figuras 26 y 27

Se evitarán esfuerzos excesivos sobre el suelo, utilizando equipos para descargar y

extender que ejerzan solamente presiones moderadas sobre el suelo. Las huellas muy

marcadas indican un esfuerzo excesivo. Para reducir las presiones sobre el suelo se

puede aumentar la profundidad de la capa de agregado y reducir la carga.

En caso de formarse huellas al extender o al apisonar, deben ser rellenadas con

más agregado en lugar de aplanarlas con material de la zona circundante. Echando más

agregado en las zonas con huellas, se mantiene el espesor recomendado del agregado,

como ilustra la Figura 28


Se debe apisonar totalmente el agregado con rodillos vibratorios antes de usar el

equipo de transporte. En ocasiones es necesario ajustar la frecuencia de vibración y la

amplitud. Se puede dar una pasada inicial de rodillo de prueba y aumentar las amplitudes

y frecuencias de la pasada final según sea necesario.

ESPESOR DEL AGREGADO Carga

I Agregado colocado W

en las huellas *

Fig. 28


7.- CONTROL DE EROSIÓN

GENERALIDADES

CONTROL DE LA EROSIÓN- es la prevención o reducción al mínimo de la erosión

del suelo natural en las márgenes de corrientes de agua, en terraplenes o pendientes

cortadas, en orillas y en estructuras hidráulicas, pequeñas o grandes.

CONTROL DE SEDIMENTOS.- es la retención del suelo natural que ha sido

erosionado por las fuerzas del viento, del agua o de la gravedad, trataremos del control de

la erosión y de los sedimentos por separado.

El método convencional de controlar la erosión consistía en usar capas de roca o

piedra partida, juntamente con una o varias capas de material filtrante sin cohesión

colocado entre el suelo natural y la roca partida. Los métodos más recientes de control de

erosión incluyen el uso de canastas de alambre rellenas de roca partida, de revestimientos

de concreto y de una combinación de rocalla y paredes verticales.

Los métodos convencionales de control de sedimentos incluían el uso de heno o

paja malezas o presas de retención de piedra aplanada, así como el uso de plantaciones

de árboles o césped.

El costo elevado de estos métodos tradicionales, junto con los resultados dudosos o

impredecibles que producen, ha dado lugar a una reevaluación de estos métodos. Los

esfuerzos para utilizar o incorporar otras técnicas tales como estabilización del suelo con

cal o cemento o el uso de capas múltiples de filtración debajo de rocalla o en taludes (sean

cortadas o de terraplenes) y otros métodos, han probado ser restrictivos, frecuentemente

muy caros e impredecibles.


El geotextil, permite usar un método más eficiente y menos costoso para optimizar

los resultados del control de la erosión y de los sedimentos.

Es menos costoso debido a lo siguiente:

1) Preparación mínima del suelo.

2) Colocación fácil del tejido, desenrollándolo,

3) Reemplazo de costosas capas de filtro granular.

4) Fricción suelo/tejido elevada,

5) Reducción al mínimo de la erosión del suelo y

6) Larga duración del tejido

a) Resistencia a los rayos ultravioletas

b) Resistencia a los hidrocarburos y

c) Resistencia a la tensión continua.

El geotextil posee una combinación única de propiedades físicas convenientes,

debido a su estructura física original y a su composición, proporciona una separación

uniforme y predecible de la rocalla o la piedra partida y el suelo en el proceso de controlar

la erosión, mediante su alta resistencia a la tracción, su permeabilidad, su resistencia a los

rayos ultravioletas y otras propiedades físicas proporciona las características necesarias

para control de sedimentos.

INSTALACIÓN PARA CONTROL DE LA EROSIÓN


Se preparará el lugar siguiendo las prácticas correctas de ingeniería. Se deben

nivelar las orillas del río o del foso para que no tenga superficies irregulares tales como

tocones de árboles o escombros. Hay que apisonar la superficie y sacar las bolsas de


suelo blando, reemplazándolo con tierra compactada para proporcionar una superficie de

densidad uniforme, fuerte y estable.

COLOCACIÓN

Desenrollar el tejido sobre el suelo, Se colocará el tejido paralelo a las alineaciones

de los fosos pequeños y las corrientes de agua y perpendicular a la orilla de los lagos o del

mar. Esta colocación del tejido permite aprovechar sus ventajas al máximo.

TRASLAPAR. CORTAR Y COSER

Se sugiere traslapar el tejido 45 cm (1 1/2 pies) por lo menos para que la protección

contra la erosión sea continua. Siempre que sea posible, se debe considerar coser el

tejido.

Se puede coser en los traslapes. En caso de coser el tejido, se puede eliminar el

traslape sugerido. La costura se sitúa de 5 a 8 cm (2 a 3 pulgadas) del borde del tejido y

debe ser costura doble.

COLOCACIÓN DE LA ROCA O LA ROCALLA

El material de roca partida para control de la erosión se debe colocar siguiendo

prácticas de ingeniería aceptadas. La altura de caída de la roca partida o la rocalla se

debe mantener al mínimo y se tendrá cuidado en todo momento para evitar daños

innecesarios al tejido. El propósito del tejido es la protección continua contra la erosión en

las márgenes o los cauces y hay que colocarlo de acuerdo con métodos correctos.


Fig. 29 Fig. 31

REVESTIMIENTO DE UN CAUCE

* Cepad* astanío

REVESTIMiENTO 06 MARGENES

traslapado

«siento

CANASTAS RELIENAS DE PIEDRA

Helleno de piedra

«Hií ^ ^ ^ ^ y á ^ f e ¿ ^ su|eciór» Canasta* de alambre ^ noPv f ^vTCTB f f i LLu j . l r*llen»s «38 piedra

• ^ ^ ^ p ^ l ^ ^ ^ ^ ^ ^ g ^ i Geotext,l '^fcr^ • ^

TERRAPLENES

Pavimento

Protección de piedra de la pendiente

Pasadord* sujsción

Fig. 30 Fig. 32

MÉTODOS TÍPICOS DE CONTROL DE EROSIÓN

Las Figuras 29 y 30 ilustran el uso de geotextiles para controlar la erosión en orillas

y márgenes. Se puede usar el tejido entre la rocalla y el suelo juntamente con una capa de

asiento granular. El uso de esta capa granular reduce los requisitos de resistencia del

tejido, como indica la Tabla A


La Figura 31 ilustra el uso conjuntamente con canastas de alambre llenas de piedra.

El tejido proporciona la separación entre el suelo y la estructura de la canasta y, al mismo

tiempo, reduce el gasto de instalar un filtro granular separado debajo de las canastas.

Se usa geotextil debajo de la protección de piedra de las pendientes como indica la

Figura 32 El tejido confina el material de la pendiente. También se puede utilizar el tejido

en casos en que las pendientes de terraplenes estén expuestas a agentes de erosión,

como muestra la Figura.33

Con frecuencia los agentes de erosión atacan los suelos en o alrededor de entradas

de vertederos o salidas de tuberías de drenaje. El uso de geotextiles como muestran las

Figuras 34 y 35 proporciona la protección contra la erosión necesaria para reducir al

mínimo la pérdida de suelo que frecuentemente, provoca resultados inaceptables en las

estructuras de entrada y las salidas de drenaje, puede proporcionar protección

suplementaria contra la fricción en bases o pilares de puentes. Figuras. 36 y 37

INSTITUTO rtCNOLOOICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 98

Fig. 33 Fig. 34

TERRAPLENES

Predraae relleno

Zanja de anclaje

Geotextil

Pasador dasujecion"

ESTRUCTURAS 06 ENTRADA DE VEBTEOERQ

RoeaMao piedra de rftlleno

Fig. 35

SUPERFICIE DE DESCARGA

Zaniadela Pasador da supertiel» sujselOn

mii^ ««d«|s

TubMiade ^ ^ ^ Í K alcantarilla ^ i§ | j3 | T̂*

Geotextil

Rocalla o capa tte piedra

Japadíí fgswrto

2c m

PROTECCIÓN DE PILARES CONTRA LA FRICCIÓN

Pilar d» puente

y - • 1

Rocalla

áí^^^S

Geotextil

.é P L §;>,: | * , '

t> X h

^ ^ w

de asiento ^

Fig. 36

La Tabla A indica las especificaciones sugeridas del tejido para su uso en el control

de la erosión. La selección se hará según los planes y las propuestas de la agencia que

dicta las especificaciones. La Tabla A se debe considerar como una guía auxiliar en la

selección del tejido.

DIRECCIONES DE INSTALACIÓN PARA CONTROL DE SEDIMENTOS

Los agentes de erosión como el viento, el agua y la gravedad causan en última

instancia una acumulación de sedimentos. El hombre también provoca cambios en la


superficie de la tierra. Estos cambios producen niveles cada vez mayores de

acumulaciones de sedimentos.

Los controles de sedimentos que utilizan incluyen cercas para el fango, bermas de

piedra y estanques de sedimentación. Los controles de sedimentos no se deben colocar

en los canales principales del agua. Si se obstruye la circulación en el canal, se puede

causar la pérdida de la medida de control de sedimentos. Es necesario realizar limpieza y

mantenimiento periódicos para asegurar la continuidad del control.

CERCAS PARA EL FANGO

Las cercas para el fango como ilustra la Figura 38 proporcionan la filtración

necesaria de los finos acarreados en las aguas que corren por la superficie

BERMAS DE PIEDRA

Las bermas de piedra como ilustra la Figura 39 proporcionan una opción a las

cercas para fango.

ESTANQUES DE SEDIMENTACIÓN

Se pueden construir pequeños estanques con salidas formadas por bermas de

piedra para aumentar el control de la sedimentación, como ilustra la Figura 40. Los

criterios habituales de diseño incluyen, pero no están limitados, a precipitación de cinco

años almacenaje por medida de superficie y control de salida.

INSTIl UTO TECNOLÓGICO DE LA CONS TRUCCION A C 100

Fig. 37 Fig. 39

Fig. 38 Fig. 40

SELECCIÓN DE GEOTEXTIL

CRITERIOS Y RESUMEN

La Tabla A muestra los criterios para selección de TREVIRA Spunbond. Estos

criterios proporcionan una referencia general para los ingenieros que determinan las

especificaciones. La selección final del tejido se debe basar en las condiciones del lugar y

el tipo de suelo. TREVIRA Spunbond tiene las características de separación, refuerzo,

filtración y flujo planar necesarias para constituir el medio auxiliar deseado para las

medidas de control de erosión y sedimentos, y podemos observarlos físicamente.


TABLA A

GUÍA PARA SELECCIÓN GENERAL DE GEOTEXTILES

Uso

Revestimiento de comentes de agua Revestimiento de orillas Debajo de canastas de alambre Pendientes cortadas y terraplenes Entradas de vertederos y superficies de descarga Protección contra la fricción de pilas y contrafuertes Cercas para fango, bermas de piedra y estanques de sedimentación

Número de figura

29

30

31

32,33

34,35

36,37

38, 39, 40

Tipo de TREVIRA Spunbond 1114,1120

1125 1114,1120

1125 1112,1114,1120

1112, 1114, 1120 1125

1112, 1114, 1120 1125

1125, 1135

1114, 1120

Comentarios

Lecho de arena o grava Sin lecho Lecho de arena o grava Sin lecho Debajo de canastas de alambre Lecho de arena o grava Sin lecho Lecho de arena o grava Sin lecho

La selección final del tejido se debe basar en los requisitos físicos de las tuberías y los de

obturación, así como en las condiciones del lugar del proyecto en particular.

Se recomienda especificar lecho de piedra para instalaciones críticas o difíciles, para

asegurar que el tejido se mantenga en contacto estrecho con el suelo subyacente

INSTITU TO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 102

8.- DRENAJES

GENERALIDADES

Con demasiada frecuencia, se han atribuido las fallas de autopistas, vías de

ferrocarril, pistas de aeropuertos, estructuras de edificios, estabilización de terrenos en

pendiente y otros proyectos a la presencia de aguas subterráneas. La eliminación de estas

aguas se puede facilitar mediante el uso de drenajes subterráneos, utilizando geotextiles

que proporcionan una combinación superior de características de separación, filtración,

refuerzo y flujo planar esta aplicación se refiere primariamente a las estructuras de

drenaje subterráneas tales como subdrenajes, drenajes de intercepción, drenajes de

estructura, pozos de alivio, pozos de evacuación y embalses de recarga.

INTRODUCCIÓN AL DRENAJE SUBTERRÁNEO

Al diseñar un sistema de drenaje subterráneo, trata de alcanzar un balance entre

los resultados deseados, los costos y las variables del proyecto tales como calidad de la

construcción y variaciones del suelo.

Con mucha frecuencia, la solución diseñada no llega a convertirse en realidad

debido a las variaciones de la construcción en la obra y a las condiciones del lugar.

Las consideraciones racionales para el diseño de drenajes subterráneos incluyen,

entre otros factores:

1) Permeabilidad del suelo y distribución del tamaño de las partículas,

2) Entrada-Salida; la capacidad de salida es por lo menos igual a la entrada desde

todas las fuentes,

INS 11TUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 103

3) La capacidad de salida tiene que aumentar a medida que el flujo de entrada se

acumula en la dirección de circulación,

4) Tiempo requerido para que el agua fluya a través del sistema de drenaje,

5) Tiempo requerido para que cese el flujo de entrada y

6) Condiciones del flujo, tales como la Ley de Darcy del flujo laminar saturado.

DRENAJES SUBTERRÁNEOS

A Tutjeri» envuelta B Zanja revestida (Dataile del tlisma recomendudo}

Relleno de refumz® eompsctado de baja

permesbHíriad

Geotextii

Suelo a drenar

^ Q ^ ' - ' ^ A ^ C i v<> O o o o 0t J

0

V> J' Tubería " u

f. O •*-* coiectora **> C-

Material í i ltrant» fino de tamaño adecuado para

r t tanerel suelo natural

S/latertal fíltrame grueso abierto de tamaño adecuado para parmeatsSMad maseima

Fig 41


SUBDRENAJES

Tradicionalmente, se define un subdrenaje como aquel elemento de drenaje

subterráneo que permite drenar las aguas subterráneas al mismo tiempo que impide que

se desplacen las partículas del suelo circundante. La Figura 42 muestra un aplicación.

EL DISEÑO DE PAVIMENTOS

A. Subdrenaj» contijyo al pavimento Geotextil Relleno dt traslapado refyeno $y pert ic¡# d® desgaste

«. Base - i?1 ,"•-•,. "utWiTMi Material - — ¿ - ^ — — T - ' ; \ v \ ^ tiltrant*

Syb-base - - ^ " / * J K gryesü abierto

^-^T^r-^m ^ M H ^ Tybo colector Capa tí» asiento 1 ¿^¿JM

Geotextil

Fig. 42

DRENAJES DE INTERCEPCIÓN

Se definen los drenajes de intercepción como aquellos elementos de drenajes

subterráneos diseñados específicamente para interceptar las aguas subterráneas que se

muevan bajo un gradiente hidráulico definido hacia estructuras tales como pavimentos,

diques, terrenos agrícolas, vías de ferrocarril o viviendas la Figura 43 ilustra un drenaje

interceptor económico.


UTILIZACIÓN DE GEOTEXTIL PA«A CONTROLAR LA INFILTRACIÓN EN PENDIENTES CORTADAS

A, Drénale de intercepción con trinchera y drenaje al pie para Infiltración en pendiente cortada' «fttí/i

/ * ' Pendiente cortada con Intn." " " ^ "« I t a i relleno de piedra

'•nt* Zanja de anclaje

"«tu,..

&. Infiltración en pendiente cortada.*

Relleno de piedra para protección contra aluviones Pavimento

Pavimente

Material filtrante

grueso abierto

d r e n a j e / ^ ' b " " i " * " ^ i \ f "

Geotextil Geotextil

* Nota; Comprobar la estabilidad de I» pendiente

Fig. 43

DRENAJES DE ESTRUCTURA

Se definen los drenajes de estructura como aquellos elementos de drenaje

subterráneos diseñados específicamente para sacar el agua subterránea de detrás de las

estructuras, impidiendo que se acumulen presiones hidrostáticas excesivas. La Figura 44

muestra el agua subterránea se saca mediante elementos de drenaje y el tejido

proporciona filtración, separación y flujo planar.

UTILIZACIÓN DE GEOTEXTIL PARA CONTROLAR EL DRENAJE DE ESTRUCTURAS DE RETENCIÓN

A - Drenaje de estractura de retención con agujero áe desagüe

Relleno de baja permeabilidad Muro de concreto

Geotextil

Agujero de desagüe ^ S S

Capa de as iento

Piltro grueso abierto

Fig. 44


POZOS DE SEGURIDAD Y POZOS DE EVACUACIÓN Y DE RECARGA

Un geotextil se puede aplicar también a los pozos de seguridad y a los de

evacuación y recarga. Los pozos de seguridad constituyen un método de reducir las

presiones hidrostáticas. Los pozos de evacuación y recarga permiten la evacuación de las

aguas residuales superficiales de lluvia o la recarga deseada de un estrato acuífero

agotado. Las Figura 45 ilustran el uso en pozos de seguridad y en pozos de evacuación y

recarga.

DISEÑO DE POZO DE SEGURIDAD

Tubería colectora del pozo

Tubería de drenaje perforada .^_^

envuelta cotí ' / ¡ ^

Geotextil «mtf

Cubierta de piedra»

¿ loo »&***<*

&8r É> «<> V a l

^ 4 O ^ O V J O V r^Cfr

^^•^Kiür jero perforado

A. Pozo de seaurídad con tubo envuelto con Geotextil

Material filtrante grueso abierto

B. Pozo de seguridad de salida superficial con Geotextil

Fig. 45


9.- MUROS DE CONTENCIÓN

GENERALIDADES

En años recientes se han tratado de desarrollar métodos económicos para construir

muros de contención. Estos intentos han incluido nuevos diseños para la pared de

concreto más tradicional, utilizando alambre o tiras metálicas dentro de un relleno granular

o rejas de plástico dentro del relleno de refuerzo, así como el uso de geotextiles para

encapsular un relleno granular con capacidad de drenaje.

La investigación y las evaluaciones sobre el terreno han demostrado que las paredes de

tejido:

1) Ofrecen ventajas económicas comparadas con otras paredes de retención,

2) Son flexibles durante la consolidación del material subyacente,

3) Permiten una construcción rápida y sencilla, usando equipos y materiales comúnmente

disponibles y,

4) Permiten instalar con facilidad el recubrimiento de la estructura.

Se han construido con éxito muros usando técnicas de diseño normalmente

aceptadas, ofrece diversas ventajas para la construcción de muros con geotextiles.

1) Fricción superior entre el agregado y el tejido,

2) Resistencia superior a la tensión continua

3) Resistencia superior a los rayos ultravioletas y,

4) Resistencia superior a los hidrocarburos.

INSTITU TO 1ECNOLOG1CO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 108

También tienen las características necesarias para justificar la especificación de

tejidos de poliéster no reticulados, perforados con agujas. Este método tiene el propósito

de ayudar, tanto al diseñador como al constructor, a tomar las decisiones relacionadas con

la instalación correcta, consta de diversas secciones: preparación del lugar, construcción

de la pared, detalles de drenaje y acabado de la pared

INSTI FU TO FECNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 109


La preparación correcta del lugar es muy importante.

Antes de comenzar a colocar los componentes de la pared, hay que dar varios

pasos.

1) Aplanar el terreno existente según la geometría y la compactación exigidas en el

diseño.

2) Canalizar las posibles fuentes de agua mediante drenajes colectores. El drenaje

adecuado es esencial para una pared eficaz.

3) Poner una capa de cimiento de relleno estructural, cuando se encuentre terreno blando.

4) Poner una capa de drenaje apisonada en la base de la pared para promover el drenaje

del material de relleno de la pared.

PARED DE TEJIDO PARCIALMENTE TERMINADA

Fig. 46

INS! ITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 110

CONSTRUCCIÓN DE LA PARED

1) Se coloca el tejido a través de la parte superior del material de drenaje apisonado,

instalando encofrados temporales.

2) Se coloca y se apisona la sección inicial de relleno granular estructural.

3) Se pliega de nuevo hacia atrás el tejido introduciéndolo en el relleno estructural para

asegurar que quede suficiente tejido metido dentro del relleno para impedir que se salga.

4) Se aplana y se apisona la capa granular inicial y se retiran los encofrados temporales.

5) Se coloca otra capa de geotextil

6) Se repite la secuencia de colocar tejido, echar relleno granular de drenaje, plegar,

aplanar y apisonar el relleno granular, hasta que se alcance la altura de pared deseada.

La estética de la pared mejora utilizando un encofrado vertical temporal, el orden

recomendado es el siguiente:

1) Poner el encofrado temporal en su lugar.

2) Colocar el tablero vertical de encofrado.

3) Instalar la capa de tejido y echarla sobre el tablero vertical.

4) Plegar el tejido sobre la capa de relleno apisonada.

5) Echar y apisonar la capa de relleno resistente.

6) Sacar el encofrado y el tablero vertical.

7) Repetir esta secuencia para las capas de relleno siguientes.

El máximo espesor de capa granular recomendado entre capas de tejido es de 40

cm (16 pulgadas) para facilitar el manejo del encofrado temporal y del tablero vertical.


DETALLES DE DRENAJE

Es necesario que haya drenaje dentro del relleno granular, como indica en la Figura

47 para asegurarse de que no se acumule presión hidrostática excesiva dentro de la

pared.

La pared lleva incorporadas varias características de drenaje, incluyendo:

1) Material apisonado de cimientos para drenaje,

2) Tubería para drenaje subterráneo interceptor y relleno de drenaje,

3) Tubería de drenaje perforada y

4) Relleno estructural de drenaje sin cohesión.

El uso de un tejido para ingeniería debe siempre mejorar las técnicas del diseño del

drenaje.

ACABADO DE LA PARED

La fase final de la construcción de la pared, se ocupa del tratamiento de la cara de

las paredes de retención. Esta Figura ilustra la secuencia a seguir para obtener una

superficie duradera, resistente al vandalismo, en la pared:

1) Poner ganchos de anclaje de acero galvanizado (durante la construcción de la pared),

2) Poner una reja de alambre o de plástico para reforzar la cara de la pared y

3) Poner una capa de 8 cm (3 pulgadas) de espesor de concreto, en chorro con

aceleradores, según sea necesario, para asegurar que fragüe rápidamente y no se forme

una costra en el concreto.


No es necesario ningún tratamiento intermedio de la cara del tejido durante la

construcción, porque el geotextil es muy resistente a la exposición a la luz ultravioleta

PAREO DE TEJIDO

Tubería de drenáis

Superficie de la carretera

Geotextil

Relleno de suelo apisonado (Rellenoestructural preferible;

Geotextil

Tubería de drénate perforada

Materia! de drena)» apisonado

Relleno estructural

Fig 47

INS n PUTO ThCNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 113

10.- PAVIMENTOS DE ASFALTO

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de pavimentos asfálticos incluyen: asfalto en toda la profundidad,

pavimento en capas con agregado y sobrecapas encima de pavimentos de asfalto

antiguos. Se han intentado prolongar la vida útil de las superficies de asfalto colocando

sobrecapas de mezclas "engomadas", reciclando las superficies de asfalto existentes y los

tratamientos de la superficie; ninguno de estos intentos ha producido resultados totalmente

satisfactorios.

El tejido para sobrecarpeta es instalado entre el pavimento existente y la nueva

carpeta asfáltica en sistemas de pavimento flexible. Debido a que el polipropileno tiene

una compatibilidad con productos petrolíferos, hay una considerable compenetración del

riego de liga hacia el tejido. Esta crea un compuesto inerte monolítico que ha sido probado

para la repavimentación con una durabilidad mucho mayor que las técnicas

convencionales de repavimentación.

Evaluaciones en campo a largo plazo, han mostrado que el uso apropiado de

tejidos en sobrecarpetas de pavimentos de asfalto incrementan la vida útil arriba del 50%.

Por lo tanto, usando geotextil en proyectos de sobrecarpeta de asfalto reducirá costos de

mantenimiento y permitirá mejorar la eficacia de su manejo en sistemas de pavimento. De

acuerdo a los estudios de pavimentos con geotextil se ha determinado que el rendimiento

equivale a 30 mm de espesor de concreto asfáltico.

Las mayores fallas de subrasante ocurren por la entrada de agua en la base del

pavimento, de este modo se debilita la resistencia del suelo de la base absorbe el riego en


la superficie del pavimento existente para crear una barrera permanente contra la

humedad. Este sistema previene filtraciones del agua a través de grietas, juntas y la

porosidad propia del pavimento incrementando el drenaje en la superficie; desviando la

trayectoria del agua. De esta manera la subrasante mantiene un contenido menor de

humedad y un máximo en la capacidad de carga.

Funciona también como retardador en el reflejamiento de grietas. Tendiendo el

geotextil en la superficie agrietada se incrementa considerablemente la ductilidad y

resistencia al corte del sistema de pavimento flexible. La energía normalmente transferida

de las grietas en el pavimento a reparar dentro de la sobrecapa es absorbida por la malla.

Además, la capacidad de soporte a la fatiga y la resistencia a la tensión en la superficie es

también incrementada.

SISTEMAS DE PAVIMENTO

SOBRECAPAS

/sy/,' Sobrecapa de asíafto ' ; ' / ',

" V " \ Pavimento de asfalto < -a •í

,\ » antiguo deteriorado * ^ ¿j

PROFUNDIDAD COMPLETA

^ la profundidad %

Subrasante

PAVIMENTO EN CAPAS

i a Pavimento de concreto <* ''

^ <S ̂ « ^T^Ttr «.Mi />'ñ, ft t"rCSr\ <>• « * ( J O & J J

Subrasante

Fig. 48


Sistemas perfeccionados de pavimentos d« concreto de asfalto

PROFUNDIDAD TOTAt

Geotextil

Concreto de asfalto en toda d

la profundidad o

Subríisante

PAVIMENTO DE CAPAS

Pavimento de concreto de «afeito

Geotextil

Agregado ^ , &

Suelodeasiento

SOBRECAPAS

Geotextil (Impregnado de asfalto)

r Sobrecapa de concreto de

• Ó ' 0 ' Pavimento de asfalto antiguodeteriorado

^ ^ ^

Fig. 49

APLICACIONES RECOMENDADAS

La Figura 49 muestra la aplicación recomendada de geotextiles para cada uno de

los sistemas de pavimento de asfalto. Este tejido realiza funciones convenientes en cada

uno de estos sistemas.

Para comprender mejor las ventajas del tejido damos a continuación una breve

definición de las funciones que realiza:

Separación: Es la capacidad de un tejido de impedir que el material que está

encima del tejido pase hacia abajo a mezclarse con el material subyacente.

Filtración: Es la capacidad del tejido de impedir que las partículas del suelo

pasen a través de él, mientras permite el paso de líquidos fácilmente.

Flujo planar: Es la capacidad del tejido de proporcionar un camino para el flujo del

agua sobre el plano del tejido mismo.


Refuerzo a la tracción: Se refiere a la resistencia del tejido a la tracción. Las

propiedades tensiles, tanto a gran escala como a escala de partículas localizadas, son

importantes.

Retardador de fisuras: Se refiere a la capacidad del tejido correctamente

instalado e impregnado de asfalto, de prolongar la duración de una sobrecapa

superpuesta al pavimento existente o dentro de un pavimento de asfalto nuevo.

Barrera impermeable: completamente impregnado de asfalto, proporciona una

barrera esencialmente impermeable al agua superficial que trata de colarse hacia abajo.

INSTALACIÓN

Pavimentos de concreto de asfalto a profundidad o en capas

La subrasante debe estar nivelada, bien compactada y combada. Por lo general no

es necesario usar capa ligante para aplicaciones de estas clases.

El geotextil debe quedar traslapado 30 cm (12 pulgadas) como mínimo.

Se pone el agregado o la primera colada de concreto de asfalto directamente sobre

el geotextil. Después hay que compactar el agregado o la primera capa de concreto

asfáltico.

SOBRECARAS DE CONCRETO ASFÁLTICO

Quitar la suciedad, el agua, la grasa o cualquier otro material de la superficie

existente de asfalto que pueda impedir la adhesión entre la sobrecapa y el pavimento

existente.


Se rellenarán las fisuras más anchas de 3 mm (1/8 pulgada) con asfalto. Las fisuras

grandes o los baches se deben reparar con un material adecuado y apisonar; no obstante,

si el pavimento está muy rajado o bacheado, puede ser más económico echar una capa

de nivelación para igualar la superficie.

Se utilizará una capa ligante para unir firmemente el geotextil a la superficie del

pavimento existente. La experiencia demuestra que la mejor capa ligante para sobrecapas

de asfalto es un cemento asfáltico. El tipo y la tasa de aplicación de la capa ligante más

conveniente varían con las condiciones del lugar. Se debe tener cuidado de seleccionar la

capa ligante y la tasa de aplicación que aseguren buena adhesión y suficiente residuo de

asfalto para impregnar el tejido. La Tabla A indica las tasas de aplicación recomendadas.

En caso de usar capas ligantes emulsionadas, tener la precaución de ajustar las tasas de

aplicación de manera que se mantenga el contenido de asfalto residual y que la capa

ligante se separe (el agua se evapora totalmente) antes de colocar el tejido.

Al tenderlo debe quedar liso encima de la capa ligante. Cuando se usa capa ligante

de cemento asfáltico, se colocará el tejido inmediatamente después de extender la capa

ligante.

Todas las juntas deben quedar traslapadas (de 3 a 15 cm, 1 a 6 pulgadas) en la

dirección del pavimento y deben ser rociadas con una capa ligante suplementaria de

cemento asfáltico para asegurar la saturación adecuada.

Los rollos contiguos (lado a lado) se deben colocar con un traslape de 3 a 15 cm (1

a 6 pulgadas). Se rociará suficiente capa ligante para asegurar una buena adhesión entre

las capas de tejido.

Se pueden tender las capas de tejido por métodos manuales o mecánicos.


TENDIDO MECÁNICO

Para tender el tejido se pueden utilizar equipos de tendido mecánico diseñados

para ser montados en tractores o cargadores frontales. Estos equipos tensan el tejido y lo

frotan con cepillo sobre la capa ligante. Se recomienda usar equipos mecánicos para

trabajos extensos (más de 8,300 m2 o 10.000 yardas cuadradas).

Los trabajos más pequeños se pueden realizar eficazmente sin usar equipos

mecánicos; sin embargo se recomienda usar una barra de soporte y algún tipo de freno.

TENDIDO MANUAL

Las directrices básicas para el tendido manual son las siguientes:

1) Sujetar la barra de soporte y los frenos al rollo de tejido y regular los frenos para

una resistencia uniforme.

2) Alzar el rollo y desenrollar aproximadamente 4,5 a 9 m (15 a 30 pies) de tejido,

alinearlo con el borde del pavimento o la guía, estirarlo para que no forme arrugas y bajar

el tejido hasta la capa ligante.

3) Cepillar el tejido desde el centro hacia afuera, siguiendo la dirección del tendido.

4) Continuar repitiendo el proceso de alzar y desenrollar.

5) El tejido se estirará lo suficiente para acomodarse a las curvas abiertas, pero las

curvas más cerradas pueden requerir cortar y traslapar.

6) En caso de formarse arrugas, se cortará y traslapará el tejido en la dirección de

la pavimentación.

7) Por razones de seguridad, se recomienda no permitir el tráfico normal

(exceptuando los equipos de construcción) antes de pavimentar.


PAVIMENTACIÓN

Según las prácticas correctas de pavimentación, la temperatura del aire debe ser de

10 ̂ (SO'F) o superior.

Una vez colocado el geotextil puede comenzar la pavimentación normal. La

experiencia demuestra que el espesor mínimo del concreto de asfalto sobre el tejido debe

ser de 4 cm (2,54 pulgadas) después de apisonar.

Si es necesario, se aumentará el espesor de la sobrecapa para compensar por las

irregularidades de la superficie o las deficiencias del pavimento existente.

El tejido debe estar limpio, seco y suficientemente adherido a la capa ligante antes

de pavimentar; por eso se recomienda comenzar a pavimentar con la capa de asfalto

inmediatamente después de colocar el tejido.


11.-VÍAS FÉRREAS

INTRODUCCIÓN

Las reacciones de la capa de asiento de las vías férreas son diferentes de las de las

carreteras; por lo tanto, se pondrá énfasis en los temas críticos para ingenieros de

ferrocarriles.

El aumento de las cargas de los vagones y el uso de trenes unitarios causa

problemas en la capa de asiento; estos problemas requieren estabilización y drenaje de

los suelos. Los ingenieros de ferrocarriles utilizan geotextiles en las nuevas

construcciones, en cruces, cambia vías, rastreado y asurcado, puntos aislados donde el

lodo requiere mantenimiento continuo, para control de la erosión y la sedimentación, para

drenaje subterráneo y en caminos de acceso y patios de clasificación, para reducir o

eliminar problemas de bombeo en el plano de formación. Los tejidos se han utilizado con

buenos resultados en proyectos de vías férreas durante más de una década.

NUEVA CONSTRUCCIÓN

En las vías férreas nuevas con la capa de asiento correctamente apisonada, la

carga cíclica causara probablemente una acumulación de movimientos descendentes

(huellas en el plano de formación) bajo la intersección de los durmientes y el riel, propicia

para recoger agua. El resultado será una plano de formación saturado con elevada presión

de agua en los poros del suelo.

Los niveles crecientes de humedad en la capa de asiento pueden terminar por

producir huellas movimiento ascendente del suelo (bombeo), perdida de balasto que


descienda hasta la capa de asiento, mal drenaje, perdida de apoyo de la capa de asiento,

perdida de nivel cruzado, perdida de alineamiento y trabazón central de los travesanos.

Las diversas técnicas de estabilización de la capa de asiento incluyen el uso de

capas mas gruesas de balasto o sub-balasto. estabilización con caliza o cemento de la

capa de asiento y uso de geotextiles en la construcción. Ver la Figura 50.

ESTABILIZACIÓN DE UNA PLATAFORMA DE VÍA FÉRREA USANDO GEOTEXTIL

Fig. 50

FUNCIONES

1) Separación es la capacidad del geotextil para impedir que el balasto penetre la

capa de asiento y que el suelo sea bombeado hacia arriba al balasto y sub-balasto, bajo la

carga de las ruedas. Si no se impiden estos movimientos se producirá la deformación o la

aparición de rodadas en la capa de asiento, seguida por la perdida de la nivelación

transversal, del alineamiento y del perfil del sistema de la vía. Ver la Figura 51

2) Filtración es la capacidad de impedir que las partículas sólidas pasen a través

del tejido al mismo tiempo que permite que se disipe el agua de los poros. Ver la Figura 52

3) Refuerzo a la tracción, es decir, el geotextil proporciona resistencia a la

tracción. Usados correctamente, estos tejidos introducen un miembro tensil en el sistema


estructural, tradicionalmente fuerte en compresión pero débil en tensión. El efecto neto es

similar a extender la carga sobre un área mayor. Ver la Figura 53

4) Flujo planar del agua capacidad de proporcionar un camino de menor

resistencia al flujo del agua sobre el plano del tejido y de disipar el exceso de presión del

agua de los poros. Ver la Figura 54

VÍAS FÉRREAS NUEVAS Y EXISTENTES, RASTREO, ASURCADO Y

OPERACIONES CON SOCAVADORAS Y LIMPIADORES

Vía nueva

1) Preparar y apisonar correctamente la capa de asiento.

2)Desenrollarlo sobre la capa acabada y traslapar los extremos y los bordes como

indica la Tabla A

3) Se puede construir el sistema de vía férrea sobre el geotextil. El balasto se echa

desde los vagones de balasto. Entonces se puede alzar, alinear y apisonar la vía. Dejar al

menos 25 cm (10 pulgadas) de balasto debajo de los durmientes para impedir que al

apisonar se dañe el tejido.

Para capas de asiento débiles, asurcadas, poner el sub-balasto directamente

encima del geotextil usando camiones volquetas, volcando el sub-balasto hacia atrás y

extendiéndolo con una oruga. Después construir la vía sobre este sub-balasto y colocar el

balasto.

SOCAVADO Y LIMPIADO

Es ideal para su uso con socavadoras y limpiadoras, tanto para trabajos continuos

como esporádicos, sujetando rollos a la abertura detrás de la cadena de la cortadora.

INSTIl UTO PFCNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 123

Traslape sugerido

Resistencia del suelo CBR

menos de i 1-2 2-3

Somas

Traslape cm pie

120 4 90 3 75 2 . 80 2

Fig. 51

Fig. 52

Tabla A

/ SEPABACION

.—^.JU—4-

^ : ^ ^ » ^ # ^

Sm

__JL.

vite

J

^?S Con

""̂ ^"^XW^^r

Fig. 53 REFUERZO A LA TRACCIÓN

•rtrcs: ^ Í _ Í ^ J

FLUJO PLANAR OEL AGUA

Lluvia Lluvia

k i *

Sin Con

Fig. 54

COLOCACIÓN DEL TEJIDO

El geotextil se debe colocar extendido hasta los bordes del balasto. A ambos

lados de la vía debe hacerse una zanja de drenaje o un drenaje subterráneo.

PASOS A NIVEL

Se ha probado también que reduce el mantenimiento en los pasos a nivel

Ver la Figura 55 Se debe extender hasta los lados del cruce, para impedir que los

INSTITUTO 1FCNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 124

finos del suelo se desplacen horizontalmente al balasto limpio. La técnica se llama

encapsulamiento y consiste en construir uno sobre de tejido.

Mas allá de los limites del cruce, el tejido se debe tender plano sobre la capa

de asiento. El tejido, así como las tuberías de drenaje, se deben extender hasta la

zanja de drenaje.

DRENAJE SUBTERRÁNEO

Para alargar la duración del sistema se debe incluir un drenaje subterráneo,

tanto en diseños de vías nuevas como en la renovación de vías. El geotextil más

grueso retiene los finos del suelo, permitiendo al mismo tiempo el desagüe de las

aguas subterráneas. Ver la Figura 56 Los drenajes subterráneos se instalarán en

ángulo recto con respecto a la vía en puntos bajos en las curvas verticales, en la

intercepción de cortes y rellenos y en las zonas donde el agua subterránea pueda

constituir un problema. Estos drenajes deben encaminar el agua hacia la zanja de

drenaje. Ver la Figura 57

INSTALACIÓN TÍPICA OE PASO A NIVEL

Fig. 55


GEOTEXTIL USADO COMO FILTRO EN UN DRENAJE SUBTERRÁNEO

Balasto

Tubo de drenaje ramirado (opcional, dependiendo de la _ pendiente y el volumen de flujo)

Geotextil (más grueso)

Geotextil

Fig. 56

DRENAJE Si^TERftÁN|Ü EN PLATAFORMA DE VIA PARA VIA SENCILLA

Balasto Flujo del agua subterránea

Tubo de drenaje ranurado (opcional)

Fig. 57


12.- RELLENOS SANITARIOS

INTRODUCCIÓN

Los proyectos de manejo de desechos ofrecen varias aplicaciones para

tejidos geosintéticos. Los revestimientos sintéticos (geomembranas o revestimientos de

membrana flexible) se usan para contener los desechos; los materiales sintéticos de

drenaje (georedes, núcleos de drenaje o tejidos gruesos no reticulados) se usan para

sistemas primarios y secundarios de recolección y eliminación de filtraciones y los

materiales geotextiles (tejidos) se usan también en asociación con los revestimientos y los

drenajes.

La principal aplicación de los materiales geotextiles en proyectos de manejo de

desechos son: protección mediante revestimientos protectores, filtración y separación,

ventilación de gases y drenaje es decir manejo de lixiviados.

Los tejidos usados para revestimientos protectores son generalmente tejidos

gruesos, no reticulados, perforados con aguja. El tejido se ha utilizado encima y debajo del

revestimiento para protegerlo de las roturas.

Los tejidos usados para filtración y separación se usan junto con un material de

drenaje. En caso de usar materiales de drenaje sintéticos, el tejido tiene que ser

suficientemente rígido para resistir la compresión en el material de drenaje y proporcionar

también propiedades de filtración apropiadas (tales como permitividad, AOS, resistencia la

obturación). El tejido debe permitir que las filtraciones pasen libremente a través de el y al

mismo tiempo impedir el desplazamiento de las partículas que puedan obturar el drenaje.

Para escoger los tejidos apropiados se deben usar ensayos de transmisividad

hidráulica en modelos con condiciones de diseño similares a la realidad (por ej, esfuerzos


de compresión, gradiente hidráulico y relación entre tejido y suelo) y criterios de filtración.

Para redes y núcleos, los resultados de los ensayos se pueden expresar como "flujo por

unidad de anchura" en lugar de "transmisividad hidráulica".

La ventilación de gases requiere un tejido con transmisividad adecuada para

prevenir la acumulación de gases bajo el revestimiento sintético. Los tejidos no

reticulados, gruesos, perforados con aguja, pueden ser adecuados dependiendo de la

cantidad de gas; sin embargo, también se pueden utilizar compuestos de tejido y material

de drenaje.

El drenaje requiere un tejido con propiedades de transmisividad suficientes para

soportar el flujo de diseño. Se han usado tejidos gruesos, no reticulados. perforados con

aguja para esta aplicación. Sin embargo, los requisitos de la EPA (Agencia de Protección

del Medio Ambiente) para la transmisividad hidráulica de los sistemas de recolección y

eliminación de filtraciones en proyectos de desechos peligrosos, superan la capacidad de

la mayor parte de los tejidos estándar. En estos proyectos se han usado tejidos gruesos

no reticulados, perforados con aguja, de hasta 2300 g/m2 (70 onzas/yd2) y compuestos de

tejido y material de drenaje

TERRAPLENES O DESECHOS DE MINAS

Sistema de revestimiento sencillo se coloca el geotextil a ambos lados de la

geomembrana como protección. Ver la Figura 58

La capa 2 de geotextil se puede utilizar también para recolección de filtraciones

(drenaje). Si los requisitos de drenaje exceden la capacidad del tejido se debe usar un

material de drenaje juntamente con dicho tejido.

INSri FUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 128

APLICACIONES TÍPICAS

Los esquemas siguientes representan diseños típicos e ilustran los usos de los

materiales geosintéticos. No representan un diseño preferido, puesto que cada proyecto

tiene condiciones locales especificas.

Fig. 58

TERRAPLENES

Sistema de revestimiento doble Se usa el geotextil como filtro, separador,

juntamente con un material de drenaje, en el sistema primario de recolección y eliminación

de filtraciones. Ver la Figura 59

EMBALSADO SUPERFICIAL

Revestimiento sencillo — Se usa geotextil para ventilación de gases y protección

del revestimiento. Ver la Figura 60


PROPIEDADES FÍSICAS GENERALES DEL TEJIDO

COMPATIBILIDAD QUÍMICA

Los resultados de los ensayos químicos estándar o los ensayos específicos de

filtración deben verificar la compatibilidad del tejido con las sustancias filtradas. Se tienen

datos sobre la resistencia del poliéster a diversos productos químicos y se realizan

ensayos con tejidos para diversas filtraciones.

RESISTENCIA UV

Si el tejido va a estar expuesto por más de algunos días a la luz solar, hay que tener

en cuenta su resistencia. Los geotextiles están hechos de poliéster y tienen una

resistencia excelente a los rayos ultravioletas (UV).

Fig. 60


PROPIEDADES FÍSICAS IMPORTANTES SEGÚN LA APLICACIÓN

PROTECCIÓN DE REVESTIMIENTOS

Las propiedades físicas importantes son:

1) espesor,

2) resistencia al punzonado

3) resistencia al reventamiento Mullen

4) resistencia al desgarro trapezoidal.

FILTRACIÓN Y SEPARACIÓN

Los tejidos filtrantes en asociación con un material de drenaje deben permitir que

los fluidos los atraviesen libremente, al mismo tiempo que retienen los sólidos. Las

propiedades físicas importantes son:

1) permisibilidad

2)AOS

3) criterios de obturación y

4) transmisividad del sistema.

VENTILACIÓN DE GASES Y DRENAJE

Aunque estas aplicaciones son diferentes, el criterio para selección del tejido es el

mismo: — transmisividad en las condiciones de diseño. Se deben realizar ensayos de

transmisividad para la carga y el gradiente hidráulico de diseño.


Fig. 61, Preparación e instalación para un relleno sanitario

INS FITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A C 132

CONCLUSIONES

Al finalizar el presente trabajo se cuenta ya con suficientes elementos para poder

demostrar que los materiales geosintéticos son una alternativa real para solucionar

problemas comunes que se presentan en obras civiles como son:

- contaminación de materiales

- mezcla de materiales en diversas capas

- acumulación de agua por falta de drenaje adecuado

Vemos que este tipo de condiciones se han solucionado a través de la historia por

muy diversos métodos; pero con la aplicación de materiales elaborados a base de

polímeros cuyas principales características son su bajo costo y que no son

biodegradables, nos da una opción favorable para aumentar la calidad en las obras.

Podemos pensar que si proyectamos incluyendo estos productos se de un aumento

en el costo de la obra, pero consideremos ya con base en las ventajas expuestas que este

será mínimo en comparación con el aumento de la vida útil que se incrementará en rangos

que van de los 5 a los 10 años según el tipo de aplicación y el control de calidad.

Conocimos las diferentes funciones y propiedades de los geosintéticos que hacen

de estos productos una gama de posibilidades para solucionar diferentes problemas de

funcionamiento de las obras civiles.

Estos productos aplicados adecuadamente ya conociendo sus propiedades hacen

que las obras funcionen de una forma más efectiva bajo condiciones extremas de cargas,

acumulación de agua, separación de materiales y demás efectos negativos que se puedan

presentar y que ya fueron expuestos.


Por último considero que se deben difundir el uso de estos productos en las

empresas y dependencias encargadas de proyectar, así como en las escuelas de

ingeniería, para poder lograr ser incluidos paulatinamente como parte esencial de los

proyectos y en un futuro se logren igualar las condiciones de las obras de otros países que

ya cuentan con los beneficios de la aplicación de geosintéticos en sus construcciones.


BIBLIOGRAFÍA

1.- BAENA, Guillermina. Manual para elaborar trabajos de investigación

documental. Editores Unidos Mexicanos. México 1993

2.- CAZARES HERNÁNDEZ, Laura y otros. Técnicas actuales de investigación

documental. Trillas. México 1991

3.- FERNÁNDEZ LOAIZA, Carlos. Mejoramiento v estabilización de

suelos. Limusa. México 1982

4.- La geotécnia v su relación con el medio ambiente. Memorias de la

XVII reunión nacional de mecánica de suelos realizada en 1994. Sociedad Mexicana de

Mecánica de Suelos A. C. Volumen I Jalapa, México 1994

5.- GEOSINTÉTICOS. (Geotextiles y Geomembranas). Memorias del simposio

realizado en julio de 1990. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos A. C.

México. 1990

6.- Geotécnia y medio ambiente. Memorias del simposio realizado en noviembre de

1991. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos A. C. México. 1991

7.- ISTED. La experiencia francesa en materia de geotextiles y geomembranas.

38 me Llancourt 76014. Paris, Francia


8.- JUAREZ BADILLO, Eulalio y RICO RODRÍGUEZ, Alfonso. Mecánica de

Suelos. Tomos I, II, III Limusa. México. 1982

9.- XIII Reunión Nacional de Mecánica de Suelos. Memorias del Congreso

realizado en 1987. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos A. C. Volumen 2.

Mazatlán. México. 1987

10.-RICO RODRÍGUEZ, Alfonso. La ingeniería de suelos en las vías

terrestres. Limusa. Volumen 2 México. 1977

11.-MÁRQUEZ BARRAZA, Gisela E. G. Estabilización de suelos con

qeotextiles. Tesis. DEFFI. UNAM. 1981

12.- MELCHOR APODACA, José Rubén. Empleo de qeotextiles en el diseño y

construcción de sobrecarpetas asfálticas en el tramo: Puebla-Acatzinqo. Tesis. DEFFI.

UNAM. 1984

13.- AUVINET, Gabriel y ESQIVEL, Raúl. Impermeabilización de lagunas

artificiales. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos A. C. LIMUSA. México.

1986

14.- KOERNER M., Robert. Designing with qeosinthetics, Prenitice. Hall

Inc. 3Ed. USA. 1994

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN AC 136

15.- KEENAN, Charles W y WOOD Jesse H. Química General Universitaria

16.-C. E. C. S.A., 8ed., México. 1984

titulo: geosinteticos aplicados en obras … · 5.3 geomallas 77 5.4 geomatriz 81 ... 10.-...

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