MATERIALES GEOSINTÉTICOS

MATERIALES GEOSINTÉTICOS

2. ANTECEDENTES:

La historia muestra que desde la antigüedad, se iniciaron las aplicaciones para aumentar la capacidad de soporte de los suelos blandos y uno de los tantos métodos ideados para lograr tal objetivo fue la incorporación de algún tipo de elemento dentro del suelo para mejorar sus propiedades mecánicas. Fue así como los babilonios utilizaron las ramas de palmera entrelazadas con el fin de retener el material durante la construcción de sus obras verticales y de forma similar, en la Muralla China, se usaron ramas de plantas, entre ellas palmeras, para reforzar la arcilla y la arena en algunas partes o secciones. Lo anterior permitió evidenciar con hechos que por medio del confinamiento lateral de los materiales se lograba suministrar resistencia de los mismos a la tracción. En otros casos, las culturas antiguas colocaban troncos de madera en forma perpendicular, lo cual es considerado como el principio de los geosintéticos conocidos en la actualidad como geoceldas y geomallas, siendo su función principal la de brindar el confinamiento lateral y la resistencia a tracción en suelos.

Para el caso de obras que fueron ejecutadas para el uso de los ejércitos, fue la Armada Británica hacia el año 1800, quien implementó pruebas para demostrar de forma empírica, la disminución de la presión lateral en muros de contención al reforzarse con capas horizontales de madera o lona. En algunas partes del mundo se utilizó otro tipo de métodos constructivos que involucraron la utilización de pieles de animales para separar los suelos blandos de los suelos superiores o de la estructura superior. Con el uso de arena o grava conformada por capas intermedias, se consiguió que las aguas drenaran evitando de esta forma su estancamiento a la vez que se disminuía la presión de poros o intersticial. En la actualidad, los proyectos en sus diseños, ya incluyen los geotextiles y/o geosintéticos con el fin de llevar a cabo el control del drenaje y la separación de materiales nuevos con materiales existentes.

Hacia el año 1926, se llevó a cabo el primer experimento usando fibras sintéticas para el refuerzo de una estructura de pavimentación. La entidad encargada de tal fin fue el Departamento de Vías de Carolina del Sur en Estados Unidos y el ensayo consistió en colocar encima de la base granular de un pavimento flexible una capa gruesa de algodón sobre la cual se esparció asfalto caliente y sobre éste a su vez se colocó una capa de arena de espesor pequeño. Los resultados del experimento se publicaron 1935 y éstos demostraron que se logró reducir la fisuración y el agrietamiento en la estructura, así como el mejoramiento de las condiciones de servicio antes de que la fibra tuviera su total deterioro.

En la Guerra del Golfo, el ejército de los Estados Unidos utilizó geoceldas para confinar la arena de los sitios de desplazamiento con el fin de lograr mayor rapidez en la movilización de sus tropas; así, se logró aumentar la capacidad de soporte que a su vez permitió al ejército poder crear nuevos caminos para el acceso de vehículos pesados con mayor facilidad y velocidad.

En el siglo XXI, el uso de la geomalla en repavimentación, ha tomado enorme fuerza en muchos países, por la reducción en los costos de mantenimiento de las vías en pavimento flexible, tras incrementarse la vida útil de los pavimentos, siendo ésta la principal función de las geomallas como método de extender la vida útil de las capas asfálticas sin que se presente fisuración temprana.

Cabe mencionar que uno de los avances en tecnología más importantes en la construcción, es el uso materiales geosintéticos. Estos materiales se han desarrollado tanto, que en la actualidad dichos materiales pueden ofrecer características de resistencia similares o inclusive más altas que las del acero, a su vez que no tienen la desventaja de la corrosión.

3. DEFINICIÓN:

La Sociedad Internacional de Geosintéticos (IGS) los define como:

“Materiales fabricados con polímeros (polipropileno, poliéster, polietileno, etc.,..) y que se emplean para mejorar, aumentar y hacer más económicos proyectos medioambientales, de las infraestructuras de transporte y de obras geotécnicas e hidráulicas”.

4. COMPONENTES:

El comportamiento biodegradable de la mayoría de las materias utilizadas en la industria textil ha conducido a los fabricantes a orientarse hacia el empleo de polímeros de síntesis en la elaboración de geosintéticos.

Las familias de polímeros más frecuentes son las siguientes:

Poliamidas: La familia de poliamidas es grande, si bien en la industria textil solo se utilizan los derivados lineales. Aunque se trate de materiales con una gran inercia química hay que destacar su carácter hidrolizable, en medios próximos a la saturación estos polímeros pueden perder hasta un 20% o un 30% de su resistencia a tracción. Son materiales difícilmente inflamables con una elevada resistencia a la abrasión y buen comportamiento a fluencia, lo que les concierte en materiales muy útiles en construcciones de tierra. Las dos variedades más empleadas en la fabricación de geosintéticos son la PA-6 y la PA-66, ambas obtenidas a partir de derivados del petróleo.

Poliolefinas: Se utilizan básicamente el polietileno y el polipropileno. La característica principal de esta familia de polímeros es su total insensibilidad a contracciones pequeñas y medianas de productos químicos. Son materias fácilmente inflamables, con altas deformaciones en la rotura y poca resistencia a fluencia.

El polietileno se emplea tanto de baja como alta densidad, siendo más utilizado en la fabricación de geotextiles de alta densidad, debido a su mayor grado de cristalización que proporciona rigideces más altas y una mayor estabilidad química.

El polipropileno es, en cambio, un polímero de baja densidad, que se emplea en fabricación de geotextiles en sus variedades con mayor grado de cristalización.

Poliésteres: Presentan módulos de deformación elevados, baja deformabilidad y buen comportamiento a fluencia. Pueden ser hidrolizados a valores con pH muy altos. Se trata de materiales resistentes a los disolventes, al agua del mar y a los ácidos, siendo sensibles a productos básicos sólo para valores de pH superiores a 11.

Las propiedades de las diversas materias primas no permiten conocer de forma absoluta las propiedades del geosintético, que suelen estar condicionadas fundamentalmente por el proceso de fabricación. En la Tabla 1 se comparan de forma resumida las propiedades de los diferentes polímeros utilizados en la fabricación de geosintéticos.

En la mayoría de los casos, a estos polímeros se les añaden pequeñas cantidades de sustancias que mejoran sus propiedades. Estos

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