Ensayos de Caracterización de Materiales Geosintéticos

Ensayos sobre Geosintéticos

En este post se describen los principales ensayos de caracterización de materiales geosintéticos

Los geosintéticos se han desarrollado para ofrecer una alternativa de calidad controlada a los materiales utilizados tradicionalmente en geotecnia e ingeniería civil como el concreto, rocas, arena y arcilla.

Los geosintéticos incluyen una variedad de materiales de polímeros especialmente fabricados para uso en aplicaciones de tipo geotécnico, geoambiental, hidráulico e de ingeniería de trasporte.

Es conveniente identificar la función primaria de un geosintético, pudiendo ser de: separación, filtración, drenaje, refuerzo, contención de fluido/gas o control de erosión. En algunos casos los geosintéticos pueden tener doble función.

Geotextiles y productos

UNE – EN ISO 10319  Geotextiles. Ensayo de tracción para probetas anchas.


Esta norma describe un método de ensayo tipo para la determinación de las propiedades en tracción de los geotextiles y productos relacionados, utilizando una probeta ancha de 200 mm. El método es aplicable también a las geomallas, pero en este caso puede ser necesario modificar las dimensiones de la probeta.

Este método de ensayo de tracción comprende la medición de las características de carga-alargamiento e incluye procedimientos para el cálculo del módulo secante como expresión de la rigidez, la carga máxima por unidad de anchura y la deformación a la carga máxima. También se indican los puntos singulares de la curva carga-alargamiento.

El ensayo consiste en colocar una probeta entre unas mordazas y someterla a un esfuerzo longitudinal con velocidad de deformación constante hasta rotura. La deformación se mide por medio de un extensómetro entre dos puntos de referencia de la probeta.

UNE – EN ISO 12236 | Geotextiles y productos relacionados con geotextiles. Ensayo de punzonado estático (ensayo CBR).


Esta norma describe un método para la determinación de la resistencia al punzonamiento mediante la medida de la fuerza necesaria para empujar un émbolo con el extremo plano a través de geotextiles y productos relacionados con geotextiles.

La probeta se sujeta entre dos anillos, después el émbolo avanza perpendicularmente a la probeta a velocidad constante. Se registran la fuerza de perforación, el desplazamiento del émbolo y la curva fuerza-desplazamiento. El ensayo es aplicable a la mayoría de los geotextiles, pero no es aplicable a materiales que presentan aberturas superiores a 10 mm.

También se llama ensayo CBR porque el émbolo es el mismo que el ensayo CBR para medir la capacidad portante de suelos. Este ensayo se puede relacionar con la compactación de un suelo sobre un geotextil, por eso se utiliza en algunos diseños.

UNE – EN ISO 13433 | Geosintéticos. Ensayo de perforación dinámica (ensayo de caída de un cono).

Esta norma especifica la determinación de la resistencia de los geotextiles y productos relacionados frente a la penetración por un cono de acero que se suelta, en caída libre, desde una altura determinada y atraviesa el geotextil estirado sobre unos anillos. El grado de penetración constituye una indicación del comportamiento del producto, pudiendo ser ocasionada, dicha penetración, por la caída de piedras angulosas sobre la cara de un geotextil, operación muy habitual en la puesta en obra.

Para ciertos tipos de productos (por ejemplo, geomallas), hay que considerar la validez del ensayo con prudencia, debido al hecho de que el principio del método puede no ser apropiado a estos materiales.

UNE – EN ISO 12956 | Geotextiles y productos relacionados con geotextiles. Determinación de la medida de abertura característica.

Esta norma especifica un método que permite determinar la medida de abertura característica de una capa individual de geotextiles o de productos relacionados con geotextiles, según el principio de tamizado por vía húmeda. Este ensayo es muy importante para la función de separación del geotextil. La abertura característica corresponde a las dimensiones especificadas del material granular que atraviesa dicha capa.

UNE – EN ISO 11058 | Geotextiles y productos relacionados con geotextiles. Determinación de las características de permeabilidad al agua perpendicularmente al plano sin carga.

Esta norma especifica dos métodos de ensayo para determinar la permeabilidad al agua de una capa de geotextil o producto relacionado con geotextiles perpendicularmente a su plano: el método de la altura de carga constante y el método de la altura de carga variable decreciente.

Este ensayo es utilizado habitualmente para evaluar la capacidad de drenaje y de filtración del geotextil o producto relacionado.

UNE – EN ISO 12958 | Geotextiles y productos relacionados con geotextiles. Determinación de la capacidad de flujo en su plano.

Esta norma especifica el método que permite determinar la capacidad de flujo de agua bajo carga hidráulica constantes dentro del plano de un geotextil o de productos relacionados con geotextiles. Se ensayan las probetas para distintas presiones normales (2, 20, 100 y 200 kPa) y para distintos gradientes (0,1 y 1).

Este ensayo es el más importante para evaluar la capacidad de drenaje de un geosintético, en especial los geocompuestos drenantes.

UNE – EN 12224 | Geotextiles y productos relacionados. Determinación de la resistencia al envejecimiento a la intemperie.

Esta norma europea describe un método para la determinación de la resistencia de los geotextiles y productos relacionados en condiciones de envejecimiento a la intemperie más intensas que las del envejecimiento natural a la intemperie. Las probetas del material a ensayar se exponen a una fuente luminosa para una exposición radiante definida o durante un tiempo de exposición determinado, en las condiciones de humedad y temperatura recomendadas. Después de esta exposición, se determina el cambio en el comportamiento de estas probetas.

Esta norma revisa la publicada en mayo de 1997.

UNE – EN 12225 | Geotextiles y productos relacionados. Método para determinar la resistencia microbiológica mediante un ensayo de enterramiento en el suelo.

Esta norma europea especifica un método para la determinación de la resistencia microbiológica de geotextiles y productos relacionados, mediante un ensayo de enterramiento en el suelo. Consiste en exponer las probetas a la acción de los microorganismos del suelo en condiciones especificadas. Al final de la exposición, las probetas se evalúan visualmente, tanto antes como después de ser limpiadas, y se ensayan midiendo las propiedades físicas. Estos resultados de ensayo se comparan con los obtenidos sobre probetas sin exponer, de acuerdo con la norma EN 12226.

UNE – EN 12447 | Geotextiles y productos relacionados con geotextiles. Método para la determinación de la resistencia a la hidrólisis.

Esta norma experimental especifica un método de ensayo que permite determinar la resistencia de los geotextiles y de los productos relacionados con los mismos a la hidrólisis, por exposición de las probetas al agua a temperatura elevada, después de la cual se efectúa una evaluación de los cambios de propiedades que resultan de esta exposición. El método está previsto para determinar un nivel mínimo aceptable de durabilidad. Este método no ha sido concebido para la determinación de la resistencia a la hidrólisis de los geotextiles, y productos relacionados con los mismos, en condiciones fuertemente ácidas o alcalinas.

UNE – EN ISO 13438 | Geotextiles y productos relacionados con geotextiles. Método de ensayo de protección para la determinación de la resistencia a la oxidación.

Esta norma describe un método de ensayo para comprobar la resistencia de los geotextiles y productos relacionados con los geotextiles a la oxidación. El ensayo es aplicable a productos a base de polipropileno y polietileno, que son los más sensibles a la oxidación.

El ensayo consiste en exponer las probetas a una temperatura elevada (100ºC y 110ºC ) durante un tiempo determinado en un horno.

UNE – EN ISO 9864 | Geosintéticos. Determinación de la masa por unidad de superficie.

Esta norma especifica un método para la determinación de la masa por unidad de superficie de los geosintéticos, con la finalidad de facilitar su identificación y uso en hojas de datos técnicos. El método es aplicable a todos los geosintéticos excepto las barreras geosintéticas de arcilla. El ensayo consiste en pesar varias muestras de unos 100 cm2 en una balanza. El resultado del ensayo es el valor medio de los resultados y su coeficiente de variación. Este valor da idea de la uniformidad del producto.

Esta norma sustituyó, en el año 2005, a la antigua UNE-EN 965 editada en el año 1995.

UNE – EN ISO 10722 | Geosintéticos. Procedimiento de ensayo indexado para la evaluación del daño mecánico bajo carga repetida. Daño causado por material granulado.

Con esta norma se evalúa el posible deterioro del geosintético debido a su instalación entre capas de áridos.

El ensayo consiste en colocar una probeta de geosintético entre dos capas de árido normalizado y someterlo a 200 ciclos de carga dinámica entre 10 y 500 kPa. Tras la carga, el deterioro del geosintético se evalúa con ensayos mecánicos (tracción, CBR) o hidráulicos (abertura característica, permeabilidad al agua perpendicularmente al plano). Un esquema del dispositivo de ensayo utilizado se muestra en la figura.

Se trata de una propiedad relevante para establecer las condiciones en que se debe realizar la puesta en obra e instalación del geosintético.

UNE – EN 13719 | Geotextiles y productos relacionados. Determinación de la eficacia de protección a largo plazo de los geotextiles en contacto con barreras geosintéticas.

Con este ensayo se evalúa la protección a largo plazo que proporciona un geotextil a una barrera geosintética frente a cargas aplicadas a través del material árido bajo el que ambos se instalan.

El ensayo consiste en aplicar una carga mantenida durante 100 horas a través de un medio granulado normalizado sobre las probetas de geotextil, como se muestra en la figura. Esa carga produce una deformación que queda impresa en una placa de plomo, sobre la que se mide la deformación producida.

Esta propiedad ha de tenerse en cuenta para seleccionar convenientemente el geotextil antipunzonamiento que ha de utilizarse para proteger geomembrana en aplicaciones como canales, túneles, vertederos, etc.

UNE-EN ISO 9863-1 | Geosintéticos. Determinación del espesor a presiones especificadas. Parte 1: Capas individuales.

Esta norma consta de 3 métodos.

El ensayo consiste en la determinación del espesor de un geosintético cuando se le aplica una presión normal de valor conocido, habitualmente 2 kPa, 20 kPa y 200 kPa.

Este ensayo caracteriza una de las propiedades físicas básicas del geosintético, su espesor, que es importante para el diseño en el terreno, y ha de conocerse para poder realizar otros ensayos, como el de capacidad de flujo en su plano.

Barreras

UNE – EN 14196 | Geosintéticos. Métodos de ensayo para la medida de la masa por unidad de área de barreras geosintéticas de arcilla.

Esta norma es similar a la de masa por unidad de superficie de geotextiles y productos relacionados, teniendo en cuenta las particularidades de las barreras geosintéticas de arcilla.

El ensayo consiste en el corte de al menos 5 probetas de como mínimo 200×200 mm y su pesada en báscula de resolución mínima 0,01 g. Además, se han de pesar separadamente cada uno de los geosintéticos que forman parte de la barrera geosintética de arcilla, hallando la masa de dicho componente de arcilla por diferencia de pesadas. Por último, se recoge una muestra de la arcilla y se determina su contenido en humedad.

Como resultado se obtienen los valores medios de masa por unidad de área de la barrera geosintética de arcilla y de cada uno de sus componentes, incluyendo el valor de contenido de humedad de la arcilla. Estos valores son esenciales en la identificación y uso de las barreras geosintéticas de arcilla, y su presencia es imprescindible en las hojas técnicas de datos.

UNE-ISO 4593 | Plásticos. Películas y hojas de plástico. Determinación del espesor por medición directa con micrómetro.

UNE-EN 1849-2 | Láminas flexibles par impermeabilización. Determinación del espesor y de la masa por unidad de superficie. Parte 2: Láminas plásticas y de caucho.

Estas normas especifican el método de medición de espesor mediante micrómetro para películas y hojas de plástico, por ejemplo geomembranas.

Ambas consisten en la extracción de probetas cada cierta longitud de la muestra, y la medición del espesor en diferentes puntos de su anchura con un micrómetro de características determinadas. En el caso de la norma UNE-EN 1849-2 también se puede pedir extraer probetas de 10×10 mm y, además de medir su espesor, medir su masa por unidad de área. Se han de dar datos de media y desviación típica de los espesores o masas por unidad de área hallados. Se trata de propiedades físicas fundamentales en la identificación de geomembranas.

UNE-EN ISO 1183-1 | Métodos para determinar la densidad de plásticos no celulares. Parte 1: Método de inmersión, método del picnómetro líquido y método de valoración.

Esta norma pretende hallar la densidad de los plásticos para comprobar la ausencia de poros o partículas extrañas en su estructura.

Para el caso de geomembranas el método más habitual es el método de inmersión (método A según la norma). La densidad del sólido es el cociente entre su masa, determinada con balanza de resolución de 0,1 mg, y el volumen de la geomembrana determinado por inmersión en un líquido, utilizando el principio de Arquímedes. Se consiguen incertidumbres menores al 0,05 %.

La densidad es un indicador crítico de la calidad final de la geomembrana, y su control ha de ser estricto hasta su puesta en obra.

UNE – EN ISO 527-1 | Plásticos. Determinación de las propiedades en tracción.

Esta norma consta de 5 apartados, uno de principios generales y los otros 4 que describen los ensayos para cada tipo de plástico. Su objetivo es medir las propiedades de deformación y resistencia a la tracción de los diferentes plásticos, por ejemplo los utilizados en las geomembranas.

Consiste en la aplicación de una fuerza de tracción sobre una serie de 5 probetas en cada dirección de fabricación. Las probetas tienen una forma determinada y se cortan con troquel. Se anotan los valores de resistencia y deformación obtenidos, incluyendo el punto de fluencia del material. Las máquinas han de tener un largo recorrido de travesaño debido a que se pueden alcanzar grandes deformaciones.

Este ensayo caracteriza las principales propiedades mecánicas de la geomembrana, siendo básico para la selección de la solución adecuada los valores obtenidos en el punto de fluencia, carga máxima y punto de rotura del material.

UNE-ISO 34-1 | Elastómeros. Caucho, vulcanizado o termoplástico. Determinación de la resistencia al desgarro. Parte 1: Probeta tipo pantalón, angular y de media luna.

La norma consiste en determinar la resistencia al desgarro del material de la geomembrana. La resistencia al desgarro depende de la temperatura, del material y de la forma de la probeta, luego estas características han de definirse con precisión.

El ensayo consiste en traccionar 5 probetas de forma determinada (por ejemplo la probeta angular de la figura) por cada dirección de fabricación del material.

El desgarro se suele producir a cargas inferiores a las de fluencia del material, por lo que es una característica relevante a considerar en la selección de la geomembrana, especialmente en su uso como barrera para vertederos.

UNE 104304 | Materiales sintéticos. Puesta en obra. Determinación de la resistencia de la soldadura por pelado entre láminas sintéticas instaladas utilizadas en impermeabilización.

ASTM D6392. Standard Test Method for Determining the Integrity of Nonreinforced Geomembrane Seams Produced Using Thermo-Fusion Methods.

Además de los ensayos in-situ sobre soldaduras de geomembranas, es común tomar una muestra de una soldadura, enviarla a ensayar a un laboratorio, para verificar con mayor precisión su resistencia a pelado o a cortante.

El ensayo consiste en realizar el ensayo de tracción sobre 3 probetas que contengan la soldadura. Según la forma de solicitar la soldadura el ensayo será de pelado o cortante.

Las soldaduras de geomembranas representan las zonas más débiles del conjunto de la barrera geosintética polimérica, es por ello de vital importancia garantizar que se alcanzan los valores mínimos exigidos en proyecto. Unos resultados por debajo de las exigencias requeridas implican una soldadura defectuosa, que deberá repararse.

UNE – EN 14575 | Barreras geosintéticas. Método de ensayo de selección para la determinación de la resistencia a la oxidación.

Esta norma describe un método de ensayo para comprobar la resistencia de los barreras geosintéticas poliméricas o bituminosas a la oxidación.

El ensayo consiste en exponer las probetas a una temperatura elevada de 85ºC en un horno de ventilación forzada durante un período de 90 días, tras los cuales se evaluarán las propiedades de tracción de esas probetas con otras no sometidas a oxidación, según la EN 12226.

Contenido del acordeón

Ensayos

UNE 104304 | Materiales sintéticos. Puesta en obra. Determinación de la resistencia de la soldadura por pelado entre láminas sintéticas instaladas utilizadas en impermeabilización.

ASTM D-6392-12. Standard Test Method for Determining the Integrity of Nonreinforced Geomembrane Seams Produced Using Thermo-Fusion Methods.

Las soldaduras de geomembranas se suelen ensayar en el momento y en el sitio en que se realizan. Para ello se ensayan tres probetas antes de empezar la jornada de soldadura con un tensiómetro, que es capaz de indicar si la soldadura cumple los requerimientos mínimos de la norma considerada o no antes de enviar las muestras al laboratorio, cuyos ensayos tardarán algo más de tiempo.

Si los resultados in-situ de pelado y cortante de soldadura no cumplen los requi-sitos mínimos se ha de cambiar los pará-metros de soldadura, el aparato utilizado o incluso el operario de soldadura. El ensayo se repetirá hasta cumplir las solicitu-des del proyecto o norma.

UNE 104425 | Materiales sintéticos. Puesta en obra. Sistemas de impermeabilización de vertederos de residuos con láminas de polietileno de alta densidad (PEAD). Anexo C: ensayo de vacío.

Este ensayo es aplicable a las soldaduras por extrusión, ya que el ensayo por canal de aire no es aplicable a este tipo de soldaduras. Este ensayo está sustituyendo al de detección eléctrica o chispa, que da falsos positivos.

El ensayo consiste en aplicar una solución jabonosa sobre la zona de soldadura a inspeccionar y poner encima una campana transparente sobre dicha zona, a cuyo interior se le aplica un vacío. Si hay un defecto saldrán burbujas en dicho defecto, con lo que se detectará el lugar exacto del agujero.

Estos ensayos se aplican sobre todas las solda-duras de extru-sión en todas sus zonas, ya que ha de com-probarse que no existe ningún defecto en la instalación.

 

ASTM D7007-09. Standard Practices for Electrical Methods for Locating Leaks in Geomembranes Covered with Water or Earth Materials (except apartados 7 y 8.2).

El momento más crítico en la instalación de un sistema de impermeabilización es su cubrición con tierra. Los áridos presentes en la tierra pueden perforar la membrana, sin forma de detectarlo visualmente. Los sistemas eléctricos descritos en esta norma permiten evaluar si existen defectos en la geomembrana cubierta con tierra.

Para los defectos más pequeños, LAGUC recomienda una inspección de la lámina antes de cubrirla con la tierra, ya que el método ASTM D7007 no detecta con dificultad defectos menores a 6mm.

Ensayos Mínimos Recomendados
Ignacio Zuloaga
Fundador de geotecnia.ONLINE

Ensayos para determinar las características

  • ASTM D5261 - Método estándar para determinar la masa por unidad de área en geotextiles
  • ASTM D5199 - Método estándar para medir el espesor nominal de geotextiles y geomembranas
  • ASTM D4632 - Método estándar para la determinar la carga de rotura y elongación de geotextiles
  • ASTM D4885 - Método estándar para determinar el comportamiento resistente de geomenbranas a través del método de tracción de la banda ancha
  • ASTM D4533 - Método estándar para evaluar la resistencia al desgarro trapezoidal en geotextiles
  • ASTM D4833 - Método estándar para evaluar el índice de resistencia a la penetración estática de geotextiles, geomenbranas y productos relacionados

Ensayos para determinar las características

  • ASTM D4491 - Método estándar para evaluar la permeabilidad al agua de geotextiles
  • ASTM D4716 - Método estándar para evaluar permeabilidad (en corriente plana) de geotextiles y productos relacionados

Ensayos para determinar las características

  • ASTM D4355 - Método estándar para evaluar el deterioro de geotextiles expuestos a la luz ultravioleta y agua (aparato tipo arco de xenón)

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