Materiales geosintéticos: término general para materiales sintéticos utilizados en aplicaciones de ingeniería civil.

Materiales geosintéticos

------Término general para los materiales sintéticos utilizados

en aplicaciones de ingeniería civil

 

Los materiales geosintéticos son un término general para los materiales sintéticos utilizados en aplicaciones de ingeniería civil. Como tipo de material de ingeniería civil, se fabrica a partir de polímeros sintetizados artificialmente (como plástico, fibras sintéticas, caucho sintético, etc.) como materia prima, y ​​se colocan varios tipos de productos en el interior, en la superficie o entre diferentes tipos. del suelo para fortalecer o proteger el suelo.

 

La Especificación Técnica para la Aplicación de Materiales Geosintéticos divide los materiales geosintéticos en geotextiles, geomembranas, materiales geosintéticos especiales y materiales geosintéticos compuestos, así como tipos como geotextiles, mallas de fibra de vidrio y almohadillas geosintéticas.

 

Los materiales geosintéticos son un término colectivo para diversos productos fabricados a partir de materiales sintéticos utilizados en la ingeniería geotécnica y la construcción de ingeniería civil. Debido a que se utilizan principalmente en ingeniería geotécnica, se denominan "geosintéticos" para distinguirlos de los materiales naturales. Los materiales geosintéticos alguna vez fueron denominados "geotextiles" y "geomembranas". Con las necesidades de la ingeniería, siguen surgiendo nuevas variedades de dichos materiales, como geomallas, geotextiles y bolsas de geotextiles, esteras geotextiles, geotextiles, geotextiles compuestos, mantas impermeables de bentonita, redes de drenaje compuestas, etc. Los nombres originales ya no pueden cubrir con precisión todos los productos. Por ello, en el período siguiente, se denominarán "geotextiles, geotextiles y productos afines". Evidentemente, ese nombre no es adecuado como término técnico o académico. Por ello, en la V Conferencia Internacional sobre Materiales Geosintéticos celebrada en Singapur en 1994, se determinó oficialmente el nombre de este tipo de material como “Materiales Geosintéticos”. La materia prima de los materiales geosintéticos es el polímero. Se elaboran a partir de productos químicos extraídos del carbón, el petróleo, el gas natural o la piedra caliza, se procesan posteriormente para obtener fibras o láminas de material sintético y, finalmente, se elaboran diversos productos. Los polímeros utilizados para fabricar materiales geosintéticos incluyen principalmente polietileno (PE), poliéster (PET), poliamida (PER), polipropileno (PP) y cloruro de polivinilo (PVC), polietileno clorado (CPE), poliestireno (EPS), etc.

Otro nombre para geotextil es geotextil. Los primeros productos eran escasos, es decir, un material parecido a una tela utilizado en trabajos geotécnicos.

 

El proceso de fabricación de geotextiles implica primero procesar materias primas poliméricas en seda, fibras cortas, hilos o tiras, y luego fabricar geotextiles de estructura plana. Los geotextiles se pueden dividir en geotextiles tejidos y geotextiles no tejidos según sus métodos de fabricación. Los geotextiles textiles se componen de dos conjuntos paralelos de hilos de urdimbre y trama ortogonales o diagonales entretejidos. Los geotextiles no tejidos se fabrican dirigiendo o disponiendo fibras al azar y luego procesándolas. Según los diferentes métodos de conexión de fibras, existen tres tipos de métodos de conexión: conexión química (adhesiva), conexión térmica y conexión mecánica.

 

Las ventajas sobresalientes de los geotextiles son su peso ligero, buena continuidad general (se pueden convertir en áreas más grandes en su conjunto), construcción conveniente, alta resistencia a la tracción, buena resistencia a la corrosión y resistencia a la erosión microbiana. La desventaja es que sin un tratamiento especial, la capacidad anti ultravioleta es baja. Si se expone al exterior, es fácil envejecer bajo la radiación ultravioleta directa, pero si no se expone directamente, el antienvejecimiento y la durabilidad siguen siendo altos.

 

Las geomembranas generalmente se pueden dividir en dos categorías: asfalto y polímeros (polímeros sintéticos). Las geomembranas que contienen asfalto son principalmente compuestas (incluidos geotextiles tejidos o no tejidos), y el asfalto se utiliza como aglutinante humectante. Las geomembranas poliméricas se dividen en geomembranas plásticas, geomembranas elásticas y geomembranas compuestas basadas en diferentes materiales principales.

 

Un gran número de prácticas de ingeniería han demostrado que las geomembranas tienen buena impermeabilidad, gran elasticidad y adaptabilidad a la deformación, pueden ser adecuadas para diferentes condiciones de construcción y tensiones de trabajo y tienen buena resistencia al envejecimiento. La durabilidad de las geomembranas en ambientes submarinos y terrestres es particularmente destacada. Las geomembranas tienen excelentes propiedades anti-filtración e impermeables.

 

Densidad: La densidad depende del material utilizado para fabricarla, e incluso si los polímeros utilizados para fabricar las geomembranas pertenecen a la misma categoría, suele haber diferencias significativas. Por ejemplo, los materiales de polietileno se pueden clasificar en diferentes categorías, como densidad ultrabaja, densidad baja, densidad media y densidad alta, lo que da como resultado diferencias en la densidad de las geomembranas de PE. El rango de densidad de los polímeros de geomembrana es de aproximadamente 0.85 mg/L a 1,50 mg/L, y la densidad comúnmente utilizada en ingeniería es generalmente superior a 0,94 mg/L.

Espesor: El espesor se refiere a la distancia entre la parte superior e inferior de la membrana bajo una presión normal de 20 kPa. Para geomembranas lisas (sin relieves ni patrones en la superficie), el método de medición del espesor es similar al de los geotextiles, pero se debe utilizar un micrómetro más preciso para la medición. Cada muestra debe medirse en al menos tres posiciones diferentes, y el valor promedio debe tomarse como el espesor de la geomembrana compuesta de PE.

 

La geomalla es un material geosintético importante, que tiene un rendimiento y eficacia únicos en comparación con otros materiales geosintéticos. Las geomallas se utilizan comúnmente como materiales de refuerzo para estructuras de suelo reforzado o materiales compuestos. Las geomallas se dividen en dos tipos: fibra de vidrio y fibra de poliéster.

 

Plástica

 

Este tipo de geomalla es un material de malla polimérica con formas cuadradas o rectangulares formadas por estiramiento, que se pueden dividir en dos tipos en función de las diferentes direcciones de estiramiento durante la fabricación: estiramiento unidireccional y estiramiento biaxial. Se perfora sobre láminas de polímero (principalmente hechas de polipropileno o polietileno de alta densidad) que han sido extruidas y luego sometidas a estiramiento direccional en condiciones de calentamiento.

 

Las rejillas de estiramiento unidireccionales sólo se fabrican estirándolas a lo largo de la dirección longitudinal de la lámina, mientras que las rejillas de estiramiento biaxiales se fabrican continuando estirando la rejilla de estiramiento unidireccional en la dirección perpendicular a su longitud.

 

Debido al reordenamiento y orientación de los polímeros durante el proceso de calentamiento y elongación en la fabricación de geomallas, se fortalece la fuerza de unión entre las cadenas moleculares, logrando el objetivo de mejorar su resistencia. Su alargamiento es sólo del 10% al 15% del tablero original. Si se agregan materiales antienvejecimiento como el negro de humo a la geomalla, tendrá una mayor durabilidad, como resistencia a los ácidos, a los álcalis, a la corrosión y al envejecimiento.

 

Clase de fibra de vidrio

 

Este tipo de geomalla está hecha de fibra de vidrio de alta resistencia, a veces combinada con un adhesivo autoadhesivo sensor de presión y un tratamiento de impregnación de asfalto superficial, para integrar firmemente la geomalla y el pavimento asfáltico. Debido al aumento de la fuerza de interconexión entre el suelo y los materiales pétreos dentro de la geomalla, el coeficiente de fricción entre ellos aumenta significativamente (hasta 0.8-1.0). La resistencia a la extracción de la geomalla incrustada en el suelo aumenta significativamente debido a la fuerte fricción y fuerza de mordida entre la geomalla y el suelo, lo que la convierte en un buen material de refuerzo.

 

Al mismo tiempo, la geomalla es un material de malla plana liviano y flexible que es fácil de cortar y conectar en el sitio, y también puede superponerse y superponerse. Es fácil de construir y no requiere maquinaria de construcción especial ni personal técnico profesional.

 

1 bolsa de geomembrana

 

La bolsa de geomembrana es un material similar a una bolsa continua (o individual) hecho de tejido de fibra sintética polimerizada de doble capa. Utiliza una bomba de alta presión para verter hormigón o mortero en la bolsa, formando una estructura similar a una placa u otra forma. Se utiliza comúnmente en la protección de taludes u otros proyectos de tratamiento de cimientos. Las bolsas de membrana se dividen en dos categorías según sus materiales y técnicas de procesamiento: bolsas de membrana mecánicas y simples. Las bolsas de membrana mecanizadas se pueden dividir en tres tipos según la presencia o ausencia de puntos de drenaje de filtración y su forma después del inflado: bolsas de membrana con punto de drenaje de filtración, bolsas de membrana con punto de drenaje sin filtración, bolsas de membrana de concreto sin punto de drenaje y membranas tipo bloque de bisagra .

 

2. Geonet

 

Geonet es una red de materiales geosintéticos de grandes poros y alta rigidez en una estructura plana o tridimensional, tejida a partir de tiras de material sintético, hebras gruesas o prensadas con resina sintética. Se utiliza como capa de cojín de refuerzo de cimientos blandos, protección de pendientes, plantación de césped y como sustrato para la fabricación de materiales geotécnicos compuestos.

 

3. Esteras de geomalla y cámaras de geomalla

 

Las almohadillas de geomalla y las geomallas son estructuras tridimensionales especialmente hechas de materiales sintéticos. El primero es principalmente un cojín de malla de polímero permeable tridimensional compuesto de fibras largas, mientras que el segundo es una estructura tridimensional en forma de panal o rejilla compuesta de geotextiles, geomallas o geomembranas y tiras de polímeros. Se utiliza comúnmente para la prevención de la erosión y la ingeniería de protección del suelo. Las geoceldas con alta rigidez y capacidad de confinamiento lateral se utilizan a menudo en capas de cojines reforzados, plataformas de carreteras o vías.

 

4.Espuma de poliestireno (EPS)

 

La espuma de poliestireno (EPS) es un material geosintético ultraligero desarrollado. Se forma agregando un agente espumante al poliestireno, preespumando con una densidad específica y luego secando las partículas de espuma en un silo antes de llenarlas en un molde y calentarlas. El EPS tiene las ventajas de peso ligero, resistencia al calor, buen rendimiento de compresión, baja absorción de agua y buenas propiedades de autosoporte, y se utiliza comúnmente como relleno para terraplenes ferroviarios.

 

Los geotextiles, geomembranas, geomallas y ciertos materiales geosintéticos especiales se forman combinando dos o más materiales para formar materiales geosintéticos. Los materiales geocompuestos pueden combinar las propiedades de diferentes materiales para satisfacer mejor las necesidades de ingeniería específicas y pueden desempeñar una variedad de funciones funcionales. Un geotextil compuesto es una combinación de geotextil y geotextil fabricado según ciertos requisitos.

Entre ellos, el geotextil se utiliza principalmente como antifiltración y el geotextil desempeña un papel de refuerzo, drenaje y aumenta la fricción entre el geotextil y la superficie del suelo. Otro ejemplo son los materiales de drenaje compuestos geotextiles, que son materiales de drenaje compuestos de geotextiles no tejidos, redes geotextiles, membranas geotextiles o materiales centrales geosintéticos de diferentes formas. Se utilizan para el tratamiento de consolidación de drenaje de cimientos blandos, drenaje longitudinal y transversal de carreteras, tuberías de drenaje subterráneas en edificios, pozos de recolección, drenaje de paredes de edificios de soporte, drenaje de túneles, instalaciones de drenaje de terraplenes, etc. El tablero de drenaje de plástico comúnmente utilizado en ingeniería de carreteras. es un tipo de material de drenaje compuesto geosintético.

 

Los materiales compuestos geosintéticos ampliamente utilizados para carreteras en el extranjero son el tejido antigrietas de poliéster de fibra de vidrio y el tejido antigrietas reforzado con compuesto de punto por urdimbre. Puede prolongar la vida útil de las carreteras, reduciendo en gran medida el coste de reparación y mantenimiento. Desde la perspectiva de los beneficios económicos a largo plazo, es necesario que China adopte y promueva activamente los materiales compuestos geosintéticos.

 

Los materiales geosintéticos tienen diferentes características para diferentes productos y pueden aplicarse en muchos campos de la ingeniería.

 

Los campos que se han aplicado incluyen ingeniería geotécnica, ingeniería civil, ingeniería de conservación de agua, ingeniería ambiental, ingeniería de transporte, ingeniería municipal e ingeniería de recuperación de tierras.

 

En términos de protección:

La erosión del suelo es un proceso natural causado por fuerzas hidráulicas y eólicas, en el que influyen numerosos factores como el suelo, la vegetación y la topografía. En condiciones específicas, las actividades humanas también pueden acelerar este proceso. Si este efecto de erosión no se trata adecuadamente, puede causar daños importantes a los edificios existentes y al medio ambiente.

 

En términos de control de la erosión del suelo, los geosintéticos se pueden aplicar para la protección de pendientes, protección de canales de conducción de agua, protección de costas, recuperación de marismas, restauración de vegetación, redes de protección contra desprendimientos de rocas y construcción de presas de control de inundaciones. De acuerdo a las características del proyecto y condiciones del sitio, la ingeniería de control de erosión puede involucrar uno o más productos de materiales geosintéticos.

 

En la ingeniería de protección de taludes, además de utilizar algunos materiales geosintéticos, se necesitan clavos para el suelo e incluso varillas de anclaje para rocas para garantizar la estabilidad del sistema de protección. En algunos casos, también se utilizan bolsas de geotextil llenas de mortero pesado para fijar la superficie protectora y se insertan semillas de pasto en los huecos de la estructura protectora para cultivar la vegetación y prevenir la erosión del suelo.