Geotextiles en la construcción de carreteras
1. Mejorar el rendimiento:Refuerza eficazmente el suelo, dispersa las cargas, mejora la estabilidad de la ingeniería y la capacidad de carga.
2. Ahorro de costes:Reemplace los materiales tradicionales de arena y grava, reduciendo significativamente los costos de material, transporte y mano de obra.
3. Construcción eficiente:El material es liviano y fácil de colocar, lo que puede acortar significativamente el período de construcción y mejorar la eficiencia de la construcción.
4. Filtración persistente:Permite el paso del agua evitando la erosión del suelo, garantizando la confiabilidad a largo plazo del sistema de drenaje.
Introducción del producto:
Los geotextiles en la construcción de carreteras son un nuevo tipo de material geotécnico hecho de fibras sintéticas (como poliéster, polipropileno, nailon, etc.) o fibras naturales (como algodón, cáñamo, etc., que ahora se usan con menos frecuencia) como materias primas. Es un material compuesto geotécnico permeable hecho a través de procesos como punzonado con agujas, tejido y unión por fusión en caliente. Desempeña el papel de un "textil de ingeniería" en campos como la ingeniería geotécnica, la conservación del agua y el transporte. Su función principal es resolver problemas como la filtración del suelo, el drenaje, el aislamiento y el refuerzo, y mejorar la estabilidad y durabilidad de la ingeniería.
Definición central
La esencia del geotextil es un producto de fibra polimérica con permeabilidad, que necesita cumplir dos propiedades clave:
1. Propiedades del material:La fibra sintética es la principal materia prima (representa más del 90%) y la fibra natural solo se utiliza para proyectos temporales o de baja exigencia debido a su baja resistencia a la corrosión y al envejecimiento;
2. Atributos funcionales:Debe tener permeabilidad al agua (diferente de los materiales impermeables como las geomembranas) y también debe adaptarse a los requisitos de ingeniería en cuanto a resistencia, precisión de filtración, resistencia a la intemperie, etc.
3. Escenarios de aplicación:Se utiliza únicamente en campos relacionados con la ingeniería geotécnica (como plataformas de carreteras, presas, vertederos, etc.), con usos y estándares de rendimiento completamente diferentes a los de los textiles comunes (como prendas de vestir, tejidos textiles para el hogar).
Características principales
El diseño de rendimiento del geotextil se basa completamente en requisitos de ingeniería, y sus características principales se pueden resumir en "cinco durabilidad y una permeabilidad + adaptación funcional":
1. Excelentes propiedades físicas y mecánicas.
Alta resistencia: la resistencia a la tracción de las fibras sintéticas (como el poliéster) puede alcanzar 20-50 kN/m, lo que puede soportar la fuerza de tracción generada por la deformación del suelo y evitar grietas de ingeniería;
Resistencia al desgarro/resistencia a la perforación: La resistencia al desgarro del geotextil tejido es significativamente mayor que la de la tela perforada con agujas, que puede resistir la perforación de objetos afilados como piedras y raíces, y proteger la estructura de ingeniería;
Buena estabilidad dimensional: baja tasa de contracción térmica (generalmente <3%), no se deforma fácilmente en entornos de alta y baja temperatura (-40 ℃ ~ 80 ℃), adecuado para ingeniería en diferentes regiones climáticas.
2. Fuerte resistencia a la erosión ambiental.
Resistencia a la corrosión química: Tiene buena tolerancia a ácidos y bases (como sustancias ácidas en el suelo y componentes alcalinos en las aguas residuales), sales (como sales de agua de mar en zonas costeras) y no se degradará debido a reacciones químicas;
Daño antibiológico: No es descompuesto por microorganismos (como bacterias y hongos), ni atrae a insectos y ratones a picar, evitando daños a los materiales por actividades biológicas;
Antienvejecimiento: después de agregarle un agente anti-ultravioleta (UV), puede exponerse al sol durante mucho tiempo sin envejecer ni fragilizarse, y su vida útil puede alcanzar los 10-50 años (ajustada según el nivel de ingeniería).
3. Permeabilidad y filtración controlables
Permeabilidad: La porosidad suele ser del 60% al 90%, y el coeficiente de permeabilidad (valor k) se encuentra entre 10⁻³ y 10⁻¹ cm/s. Puede ajustarse según los requisitos de ingeniería (como la velocidad de drenaje y la retención de agua), lo que permite evacuar rápidamente el exceso de agua y evitar la pérdida de suelo.
Filtración: Controlando el tamaño de los poros (generalmente 0,05-0,5 mm), es posible lograr "permitir que el agua pase y evitar la pérdida de partículas del suelo"; por ejemplo, en la capa antifiltración de una presa, puede filtrar los sedimentos en las filtraciones y evitar la "tubería" (vaciado del suelo por el flujo de agua) dentro de la presa.
4. Alta comodidad de construcción.
Ligero: Su peso unitario suele ser de 100 a 600 g/m², y la longitud de un rollo puede alcanzar los 50-100 m. Es fácil de transportar e instalar sin necesidad de equipo pesado.
Fácil de empalmar: Se puede empalmar mediante métodos como soldadura en caliente, costura y unión adhesiva, con una resistencia de empalme de más del 80% del material base, evitando fugas de agua o roturas en la unión;
Fuerte adaptabilidad: Textura suave, capaz de adaptarse a superficies de suelo irregulares (como lechos de carreteras ondulados, pendientes de terraplenes curvas), sin la necesidad de cortes complejos.
5. Economía y respeto al medio ambiente
Costo controlable: en comparación con materiales tradicionales, como capas de filtro de arena y grava y capas antifiltración de concreto, los geotextiles tienen costos de material y construcción más bajos, y pueden reducir la cantidad de movimiento de tierras en el proyecto (como reemplazar algo de arena y grava con geotextiles y reducir la altura de la plataforma de la carretera);
Respetuoso con el medio ambiente y reciclable: algunos geotextiles (como los de polipropileno) se pueden reciclar y reutilizar, con mínimas emisiones contaminantes durante el proceso de producción, de acuerdo con el concepto de ingeniería verde.
Parámetros del producto:
proyecto |
métrico |
||||||||||
Resistencia nominal/(kN/m) |
|||||||||||
6 |
9 |
12 |
18 |
24 |
30 |
36 |
48 |
54 |
|||
1 |
Resistencia a la tracción longitudinal y transversal / (kN/m) ≥ |
6 |
9 |
12 |
18 |
24 |
30 |
36 |
48 |
54 |
|
2 |
Alargamiento máximo con carga máxima en direcciones longitudinal y transversal/% |
30~80 |
|||||||||
3 |
Resistencia a la penetración máxima de CBR /kN ≥ |
0.9 |
1.6 |
1.9 |
2.9 |
3.9 |
5.3 |
6.4 |
7.9 |
8.5 |
|
4 |
Resistencia al desgarro longitudinal y transversal /kN |
0.15 |
0.22 |
0.29 |
0.43 |
0.57 |
0.71 |
0.83 |
1.1 |
1.25 |
|
5 |
Apertura equivalente 0,90(095)/mm |
0,05~0,30 |
|||||||||
6 |
Coeficiente de permeabilidad vertical/(cm/s) |
K× (10-¹~10-), donde K=1,0~9,9 |
|||||||||
7 |
Tasa de desviación de ancho /% ≥ |
-0.5 |
|||||||||
8 |
Tasa de desviación de masa de área unitaria /% ≥ |
-5 |
|||||||||
9 |
Tasa de desviación de espesor /% ≥ |
-10 |
|||||||||
10 |
Coeficiente de variación de espesor (CV)/% ≤ |
10 |
|||||||||
11 |
Perforación dinámica |
Diámetro del orificio de punción/mm ≤ |
37 |
33 |
27 |
20 |
17 |
14 |
11 |
9 |
7 |
12 |
Resistencia a la fractura longitudinal y transversal (método de agarre)/kN ≥ |
0.3 |
0.5 |
0.7 |
1.1 |
1.4 |
1.9 |
2.4 |
3 |
3.5 |
|
13 |
Resistencia ultravioleta (método de lámpara de arco de xenón) |
Tasa de retención de fuerza longitudinal y transversal% ≥ |
70 |
||||||||
14 |
Resistencia ultravioleta (método de lámpara UV de fluorescencia) |
Tasa de retención de fuerza longitudinal y transversal% ≥ |
80 |
||||||||
Aplicaciones del producto:
1. Conservación del agua e ingeniería hidroeléctrica
Terraplén/embalse: Colocar una capa compuesta de “geotextil+geomembrana” en la pendiente ascendente del terraplén para evitar filtraciones de agua; Colocar geotextil punzonado en la pendiente del remanso para filtrar los sedimentos en las filtraciones y evitar sobrecargas en las tuberías;
Gestión del río: colocación de geotextiles tejidos en la pendiente del río, reforzando el suelo y protegiendo la pendiente de la erosión hídrica, al tiempo que se permite que el agua del río se filtre y se mantenga la ecología del río;
Planta de tratamiento de aguas residuales: Se coloca geotextil compuesto en el fondo de los tanques de sedimentación y de los tanques de tratamiento de lixiviados para evitar que las aguas residuales se filtren bajo tierra y contaminen el suelo y las aguas subterráneas, al mismo tiempo que filtra las impurezas de los lodos.
2. Ingeniería de transporte
Subrasante de carretera/ferrocarril: colocar geotextil tejido en la parte inferior de la subrasante (entre la subrasante y el suelo de cimentación) para aislar diferentes tipos de suelo (como evitar la mezcla del relleno de la subrasante y la base de suelo blando); reforzar simultáneamente la plataforma de la carretera para reducir el asentamiento de la misma causado por las cargas de los vehículos; colocar geotextil en la pendiente de la plataforma de la carretera, drenar y evitar que el agua de lluvia lave la pendiente;
Pista del aeropuerto: Se coloca geotextil adhesivo termofusible entre las capas base y superficial de la pista para filtrar la humedad en la capa base y evitar que la retención de humedad provoque grietas en la pista;
Ingeniería de túneles: se coloca un geotextil perforado con agujas entre el revestimiento del túnel (muro de hormigón) y la roca circundante como una "capa de drenaje" para descargar las fugas de agua de la roca circundante y evitar que el revestimiento se dañe por la presión del agua.
3. Construcción e ingeniería municipal
Cimentación del edificio: En el tratamiento de la cimentación de suelo blando, se coloca geotextil y se combina con una capa de amortiguación de arena y grava para formar un "sistema de consolidación de drenaje", que acelera el asentamiento y la estabilidad del suelo de cimentación;
Vertedero: Instalar una capa antifiltración compuesta de "geotextil + geomembrana" en la parte inferior y alrededor del vertedero para evitar que el lixiviado se filtre al suelo; Colocar geotextil en la parte superior del vertedero para aislar la basura del suelo de cobertura, mientras se filtra el agua de lluvia para evitar la pérdida del suelo de cobertura;
Reverdecimiento del paisaje: Coloque geotextil en el fondo de lagos artificiales y estanques de agua paisajísticos para evitar la infiltración de suelo en el agua y causar turbidez en el agua; coloque geotextil debajo del césped para aislar el suelo de la capa de drenaje de arena y grava y evitar que el suelo bloquee el canal de drenaje.
4. Ingeniería minera y ambiental
Estanque de relaves de minas: se coloca geotextil en el cuerpo de la presa y en el fondo del estanque de relaves para filtrar el sedimento en el agua de relaves y evitar que el cuerpo de la presa se desborde; Al mismo tiempo, aislar los relaves del suelo circundante para evitar la contaminación por metales pesados;
Remediación del suelo: colocación de geotextiles compuestos en áreas de suelo contaminado como una "capa de barrera" para evitar que los contaminantes (como metales pesados y materia orgánica) se propaguen al suelo y las aguas subterráneas circundantes;
Ingeniería agrícola: colocación de geotextil en el fondo de los canales de riego en tierras de cultivo para reducir las fugas del canal y mejorar la eficiencia de la utilización de los recursos hídricos; Colocar geotextil en los cimientos del invernadero para aislar el suelo y la arena y evitar la compactación del suelo.
En resumen, el geotextil, como material multifuncional en la ingeniería geotécnica, se ha convertido en un componente indispensable de la construcción moderna. Su rendimiento y sus aplicaciones se encuentran en constante expansión, lo que contribuye significativamente a la seguridad, la eficiencia y la protección ambiental de la ingeniería.
