UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

GEOSINTETICOS

Los Geosintticos son un grupo de materiales fabricados mediante la transformacin industrial de substancias qumicas denominadas polmeros, del tipo conocido genricamente como plsticos, que de su forma elemental, de polvos o grnulos, son convertidos mediante uno o ms procesos, en lminas, fibras, perfiles, pelculas, tejidos, mallas, etc., o en compuestos de dos o ms de ellos, existiendo tambin algunas combinaciones con materiales de origen vegetal.Aunque en la naturaleza existen de manera natural, substancias polimricas, como la seda y la celulosa, la diferencia con los geosintticos, es que estos ltimos son fabricados por el hombre, a partir de productos obtenidos de la refinacin del petrleo.Otra caracterstica particular de los geosintticos es que su aplicacin se relaciona con la actividad de la construccin, por lo que participan como parte integral de sistemas y estructuras que utilizan materiales de construccin tradicionales, como suelos, roca, agregados, asfaltos, concreto, etc.Sus funciones dentro de tales estructuras son las de complementar, conservar, o bien mejorar el funcionamiento de los sistemas constructivos e inclusive, en algunos casos, sustituir por completo algunos materiales y procesos de la construccin tradicional.

5.1. PROPIEDADES GENERALES DE LOS GEOSINTETICOS, A PARTIR DE SU NATURALEZA POLIMERICALos plsticos son los componentes principales en los geosintticos. En la actualidad, muchas industrias sustituyen ventajosamente materiales tradicionales tales como agregados, suelos, metal, vidrio, etc., por materiales de plstico, que poseen, en general, las siguientes propiedades: Ligereza, existiendo materiales menos densos que el agua. Ductilidad Maleabilidad Elevada elasticidad Resistencia Mecnica Resistencia a agentes qumicos, la cual vara dependiendo del material Posibilidad de mejorar sus propiedades mediante aditivos o procesos mecnico - trmicos Rangos variables de resistencia al intemperismo, existiendo algunos que deben ser protegidos y otros que pueden ser expuestos a la intemperie por lapsos largos, sin experimentar deterioro. Baja absorcin de agua Resistencia a la biodegradacin, la cual vara segn el material de que se trateLa familia de los Plsticos es muy extensa. Los productos de esta naturaleza que se utilizan para fabricar geosintticos es apenas una pequea fraccin de los polmeros que se utilizan en la sociedad moderna.En general, las propiedades especficas de un plstico dependen de la combinacin de muchas variables, las cuales son, entre otras: Naturaleza qumica: Grupos funcionales, peso molecular, dispersin del peso molecular, ramificaciones de la cadena principal, incorporacin qumica de componentes (copolmeros), incorporacin fsica de aditivos, tipo de formulacin, etc.

5.2. CLASIFICACION DE LOS GEOSINTETICOSLa siguiente clasificacin muestra los distintos Geosintticos; de cada tipo existen distintas clases o subcategoras. Geomembranas Georedes o Geomallas Geodrenes Geomantas Geoceldas Geocompuestos de Bentonita

5.2.1. GEOMEMBRANASLa Geomembranas son lminas de muy baja permeabilidad que se emplean como barreras hidrulicas; se fabrican en diversos espesores y se impactan como rollos que se unen entre s mediante tcnicas de termo fusin, extrusin de soldadura, mediante aplicacin de adhesivos, solventes o mediante vulcanizado, segn su naturaleza qumica.Tipos de Geo membranas: Segn el proceso de su fabricacin: Geomembranas No Reforzadas Geomembranas Reforzadas Segn el polmero de su fabricacin: Geomembranas de PVC Plastificado Geomembranas de Polietileno de Alta Densidad Geomembranas de Polipropileno Geomembranas de Polietileno Cloro Sulfonado Geomembranas de Hules Sintticos

Las Geomembranas de mayor volumen de aplicacin son las No Reforzadas, de Polietileno de Alta Densidad y de PVC Plastificado.Las Geomembranas de Polietileno de Alta Densidad (PEAD) se fabrican en rollos anchos, de 7.0m o ms, y en esta presentacin se embarcan al sitio de la obra, donde se unen unos con otros mediante equipo de termo fusin y extrusin de soldadura del mismo polmero.Otro tipo muy usual de Geomembranas, son las de PVC Plastificado, las cuales se instalan mediante la unin en campo, de lienzos prefabricados en plantas industriales, segn un despiece planeado, para luego unirse unos con otros en su sitio de ubicacin final, a manera de rompecabezas. Esto es posible en las Geomembranas de PVC Plastificado, porque los lienzos pueden ser doblados y empacados en forma de paquetes, sin causar dao al material, como podra ser en otro tipo de lminas que se agrietan al ser dobladas. Lo anterior resulta en instalaciones muy rpidas.La seleccin del tipo de geo membrana para cada aplicacin requiere del anlisis de diversas variables: Compatibilidad Qumica Comportamiento Mecnico Requerido Exposicin al Intemperismo Eventual Dao Mecnico y ReparacionesVENTAJAS DE LAS GEOMEMBRANAS SOBRE IMPERMEABILIZACIONES CON ARCILLA COMPACTADA: ContinuidadLas capas de arcilla compactada contienen pequeos conductos en su masa, a travs de los cuales se establece el flujo de lquidos. Estos conductos se presentan por agrietamiento, al perder humedad la arcilla. Tambin se presentan conductos horizontales en la frontera entre las capas compactadas. La razn de esto es que las barreras de suelo no son materiales continuos, sino el producto del acomodamiento y densificacin de partculas por el proceso de compactacin a que se deben someter. Muy bajo Coeficiente de Permeabilidad.Esta propiedad es mucho menor que la correspondiente a arcillas compactadas. Se determina en forma indirecta, a travs de la medicin de transmisin de vapor a travs de la geo membrana. Esto trae como consecuencia que se pueden construir sistemas impermeables con espesores despreciables, en lugar de tener que compactar gruesas capas de arcilla. LigerezaPropiedad importante de las Geomembranas desde el punto de vista logstico, ya que se puede lograr la impermeabilizacin sin grandes acarreos y en lapsos muy cortos.

5.2.2. GEOREDES O GEOMALLASSon elementos estructurales que se utilizan para distribuir la carga que transmiten terraplenes, cimentaciones y pavimentos, as como cargas vivas, sobre terrenos de baja capacidad portante, o bien como elementos de refuerzo a la tensin unidireccional, en muros de contencin y taludes reforzados que se construyen por el mtodo de suelo reforzado.Por su funcionamiento, las Georedes son de dos tipos principales: Georedes Biaxiales, que poseen resistencia a la tensin en el sentido de su fabricacin (a lo largo de los rollos) y tambin en el sentido transversal al anterior. Georedes Uniaxiales, que poseen resistencia a la tensin nicamente en el sentido de fabricacin. Por su Flexibilidad, se tienen dos tipos: Georedes Rgidas, que se fabrican mediante procesos de pre-esfuerzo del polmero, primordialmente Polipropileno y Polietileno de Alta Densidad. Georedes Flexibles, fabricadas mediante procesos de tejido de filamentos de alta tenacidad, que fueron previamente sometidos a un alto grado de orientacin molecular; se fabrican de Polister.Dado que las Georedes Uniaxiales se utilizan en estructuras cuyo comportamiento debe garantizarse por lapsos muy largos (de hasta 100 aos), sus propiedades relevantes son: Resistencia a la Tensin Resistencia a Largo Plazo Bajo Carga Sostenida Coeficiente de Friccin en contacto con el suelo que refuerza Resistencia al Dao Mecnico Resistencia a ataque qumico y biolgicoLas Georedes Biaxiales funcionan mediante mecanismos de interaccin con el suelo y los agregados, que les permiten tomar parte de los esfuerzos inducidos durante la construccin, mediante fuerzas de tensin que se desarrollan en el plano del material.Por ello, las propiedades principales de las Georedes Biaxiales, directamente relacionadas con sus diversas aplicaciones, son: Tamao de aberturas Rigidez a la flexin Estabilidad de Aberturas Mdulo de Tensin Resistencia a la Tensin 5.2.3. GEODRENESLos geodrenes son drenes prefabricados elaborados mediante la combinacin de ncleos de plstico con alta resistencia a la compresin y muy alta conductividad hidrulica, y cubiertas de un geo textil filtrante que impide la intrusin de suelo dentro de los vacos disponibles para el flujo; su funcin es captar y conducir lquidos a travs de su plano.Son estructuras continuas y extremadamente delgadas, en comparacin con las dimensiones requeridas para construir drenes a base de agregados y tuberas. Tipos de Geodrenes: Segn el Polmero de su Ncleo Ncleo de Poliestireno de Alto Impacto Ncleo de Polietileno de Alta Densidad

Segn la forma de su Ncleo Ncleos en forma de canastillaContienen una multitud de conos espaciadores que forman canales por los cuales se transporta el fluido captado. El ingreso de los fluidos al producto se realiza por ambas caras del ncleo, cuyo reverso es plano y tiene orificios. Ncleos en forma de mallaContienen en ambas caras, series de gruesos cordones de plstico, paralelos entre s, que se superponen sobre otra serie de cordones del mismo tipo, formando ngulos agudos, teniendo apariencia de mallas tejidas, con alta proporcin de reas abiertas, uniformes en tamao. El flujo del agua en el plano del material se establece a travs de los canales resultantes.El Geo textil filtrante generalmente es del tipo No Tejido, aunque existen variantes para casos especiales en los que se usan geo textiles tejidos, por su alto mdulo de tensin. Los Geodrenes ms gruesos y con mayor capacidad de flujo se utilizan en los hombros de las carreteras para abatir el nivel fretico y de este modo proteger el pavimento o bien para colectar y desalojar el agua captada por capas permeables del pavimento. Los ms delgados se emplean en el respaldo de muros de contencin, para cortar lneas de flujo procedentes de filtraciones en la parte superior del relleno contenido por el muro y as evitar la generacin de empujes hidrostticos sobre el mismo y tambin para interceptar flujos en laderas.

5.2.4. GEOMANTASSon lminas relativamente gruesas formadas con filamentos cortos o largos de plstico, generalmente polipropileno, polietileno o nailon, de seccin rectangular o cnica, simplemente agrupados con ayuda de redecillas, aglutinantes o costuras muy sencillas, o bien fuertemente entrelazados entre s, que pueden o no incluir capas de fibras de origen vegetal. Se instalan sobre taludes para evitar su erosin, como elementos de proteccin permanente o temporal, y combinadas o no, con siembra de semilla.Sus funciones son las de reducir la capacidad erosiva de los escurrimientos, proteger al suelo, acelerar la germinacin de especies vegetales implantadas, reforzar las races, o varias de ellas.Las Geomantas se fabrican con diferentes propiedades pudiendo agruparse de la siguiente manera: Mallas sintticas delgadas, con baja porosidad y resistencia mecnica limitada, que se utilizan nicamente como materiales de cubierta, para aplicaciones temporales. Mallas sintticas gruesas, con estructura tridimensional, alta porosidad y suficiente resistencia para permitir el llenado de sus poros con suelo. Mallas sintticas gruesas, que contienen capas de fibras vegetales, con estructura tridimensional, baja porosidad y suficiente resistencia para permitir el llenado de sus poros con suelo. Mallas sintticas gruesas, con estructura tridimensional, alta porosidad y alta resistencia que adems de permitir el llenado de sus poros con suelo, refuerzan el sistema radicular a largo plazo, una vez que se ha desarrollado la vegetacin. La resistencia mecnica puede ser aportada por los mismos filamentos sintticos que forman su estructura o por un elemento de refuerzo adicional.Igual al anterior, pero de menor porosidad por la inclusin en su estructura, de capas de fibras de coco.

5.2.5. GEOCELDASLas Geoceldas son estructuras tridimensionales de gran peralte y forma romboide, que se utilizan para contener rellenos en taludes, con el objetivo de evitar su deslizamiento y erosin. Tambin se utilizan para confinar materiales dentro de sus celdas y construir plataformas reforzadas, con mayor capacidad de distribucin de la carga; en esta aplicacin, el producto previene la falla por desplazamiento lateral del relleno bajo las cargas impuestas.Se fabrican con diversos peraltes y tamaos de abertura de celda, en Polietileno de Alta Densidad y Polipropileno.

5.2.6. GEOCOMPUESTOS DE BENTONITASon laminaciones de bentonita de sodio confinada entre dos capas de geo textil. Se usan primordialmente en el confinamiento de substancias peligrosas, como elemento para sellar eventuales perforaciones en las Geomembranas utilizadas como barrera primaria. Se fabrican en rollos que se traslapan y unen entre s, utilizando bentonita granular bajo los traslapes.Su empleo requiere revisar la eventual existencia de sales de calcio que pueden afectar a la bentonita contenida en el producto.Los Geocompuestos de bentonita laminada son materiales muy pesados ( >5 kg/m2) y requieren estar confinados para desarrollar su funcin sellante de orificios, derivada de la alta expansividad de la bentonita al hidratarse.

LOS GEOTEXTILES

Los geotextiles como su nombre lo indica se asemejan a textiles, telas, que se pueden enrollar, cortar, coser. Se utilizan en obras de ingeniera, especialmente cuando se trata de construcciones donde intervienen diferentes tipos de suelo, cumpliendo diversas funciones, como son: Separar estratos diferentes, evitando la mezcla indeseada de los materiales, por ejemplo delimitando una capa de drenaje de arena gruesa, del resto de un terrapln construido en arcilla, evitando as que los flujos internos de agua arrastren el material fino y llegue a colmatarse la capa drenante. Evitar la mezcla indeseada de suelos con caractersticas diversas, por ejemplo evitando la mezcla del material de un terrapln o dique con el material original que se encuentra debajo de l. Se fabrican una gran cantidad de geotextiles con las ms variadas caractersticas: Algunos geotextiles tienen un espesor de algunos cm, y una estructura permeable. Estos pueden constituirse en drenes o drenajes. Otros geotextiles son impermeables, estos pueden ser utilizados para impermeabilizar canales o reservorios, ya sea recubrindolos con una camada de tierra o utilizndolos para aumentar la impermeabilidad de revestimientos de concreto. Algunos geotextiles son resistentes a la traccin, estos pueden ser utilizados para aumentar la resistencia del suelo frente a deslizamientos, llegndose a formar taludes estructurados con geotextiles.

6.1. CONCEPTOS BSICOS SOBRE GEOTEXTILES Tejidos: Las fibras se orientan en dos direcciones (trama y urdimbre). No Tejidos: Las fibras que conforman el geotextil estn dispuestas en forma aleatoria. Filamentos Continuos: Los filamentos del geotextil no tejido que conforman el producto final son infinitos. Fibras Cortadas: Los filamentos del geotextil que componen el producto final poseen longitudes determinadas. Agujados, Punzonados o Agujeteados: Los filamentos del geotextil no tejido se unen mediante unin mecnica a travs de agujas dispuestas en la parte inferior y superior de la napa de filamentos y que entran y salen a gran velocidad de la napa cohesionando y entrelazando los filamentos.

6.1.1. GEOTEXTILES SEGN SU FORMA DE FABRICACIN: Tejidos: La malla est tejida con fibras en dos direcciones, (trama y urdimbre). Pueden ser: a. Tejidos planos. b. Tricotados. No Tejidos: Fibras entrelazadas en forma aleatoria ligadas mediante procesos mecnicos, trmicos o qumicos con filamento contino. Pueden ser: a. Agujados. b. Termosoldados. Mixtos: La malla se compone de fibras cortadas. Pueden ser: a. Agujados. b. Agujados y Termosellados.

6.1.2. PROPIEDADES DE LOS GEOTEXTILES El geotextil es una malla compuesta por fibras sintticas cuyas funciones principales se basan en su resistencia mecnica a la perforacin y traccin, y a su capacidad drenante. Sirven en la construccin de sub-bases de carreteras y ferrocarriles, en presas, evitan posibles erosiones realizan funciones de drenaje en canales, muros de contencin, etc. Los geotextiles sirven para separar tierras de diferente granulometra estabilizando el terreno, para proteccin de lminas impermeabilizantes. A continuacin vemos las funciones que desempean los geotextiles: Separacin La Separacin impide el contacto entre dos superficies de distintas propiedades fsicas, lo cual evita su mezcla y contaminacin aunque permite el flujo libre de lquidos filtrndolos a travs del geotextil, puede ser entre dos capas diferentes: p. ej. de suelo aportado o entre suelo natural y de aporte. Para evitar la mezcla de materiales debe soportar las cargas estticas y dinmicas del material de aporte y del trfico durante su colocacin, as como tambin la retencin de finos. El polipropileno lo mantiene estable ante la alcalinidad del cemento e inerte frente a los diversos elementos qumicos presentes en el terreno. En la funcin de Separacin deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos: Resistencia a la traccin. Resistencia al punzonamiento. Elongacin a la rotura. Perforacin dinmica por cada libre de cono. Abertura de poros eficaz. Espesor del geotextil.

Filtracin La Filtracin es la propiedad de retencin de un material de ciertas partculas sometidas a fuerzas hidrodinmicas al tiempo que permite el pasaje de fluidos. La funcin de filtro debe garantizar su estabilidad hidrulica. En esta funcin de Filtracin deben tenerse en cuenta los siguientes parmetros: Permeabilidad. Abertura eficaz de los poros. Espesor del geotextil.

Drenaje El Drenaje es el proceso mediante el cual se realiza el pasaje de un lugar a otro de un fluido (lquido o gas), evacundolo. De esta manera se efecta la eliminacin por evacuacin en el espesor del geotextil sin producir el lavado de finos. En esta funcin de Drenaje deben tenerse en cuenta los siguientes parmetros: Permeabilidad en el plano del geotextil. Espesor del geotextil.

Refuerzo El Refuerzo del geotextil se consigue por las propiedades que poseen ciertos geotextiles, mejorando sus propiedades mecnicas y disminuyendo el nivel de cargas sobre el terreno porque realiza un trabajo de homogeneizar las cargas sobre una superficie extensa. Consideramos dos tipos de refuerzos: Refuerzo en la traccin, eliminando las fuerzas de vuelco. Por Ej.: en muros de contencin, por intercalacin del geotextil hacia el interior del muro. Estabilizacin del suelo mediante confinamiento de partculas evacuando por supresin el agua contenida. En esta funcin de Refuerzo deben tenerse en cuenta los siguientes parmetros: Curva de deformacin. Resistencia mecnica a la traccin, punzonamiento y desgarro. Fluencia, fatiga y friccin contra el terreno. Adems ayuda a mejorar la calidad de soporte del suelo.

Proteccin La funcin de Proteccin permite que el sistema geotcnico no se deteriore. El geotextil acta protegiendo geomembranas impermeables; de modo que impide que se produzcan daos mecnicos de abrasin o punzonamiento. En esta funcin de Proteccin deben tenerse en cuenta los siguientes parmetros: Resistencia al punzonamiento. Perforacin dinmica por cada libre de cono. Espesor (efecto colchn para proteccin de la geomembrana).

GEOMEMBRANAS

Son lminas de muy baja permeabilidad empleada como barrera hidrulica

GEODRENES

Estructuras continuas y extremadamente delgadas

GEOCOMPUESTOS

Son laminaciones de bentonita de sodio confinada entre dos capas de geo textil

GEOCELDAS

Estructuras tridimensionales de gran peralte y forma romboide

GEOMANTAS

Son lminas relativamente gruesas formadas con filamentos cortos o largos de plstico

GEOCOMPUESTOS DE BENTONITA

Son laminaciones de bentonita de sodio confinada entre dos capas de geo textil

TALLER DE TECNOLOGIA Y MATERIALES ING. MARIA LUISA MUERAS GUTIERREZ