ESTABILIZACIÓN CON POLÍMEROS Y ESTABILIZACIÓN CON TERRASIL I. ESTABILIZAC ESTABIL IZACION ION CON POLIMERO POLI MEROS S a) ¿Qué ¿Qué es un un pol pol!e" !e"o# o# La palabra polímero proviene de dos palabras griegas: “poli”, que signifca muchos, y “meros”, que signifca parte. La sustancia que constituye la unidad undamental de un polímero recibe el nombre de "monmero". Las mol!culas compuestas de al menos dos unidades mono monom!r m!rica icas s dier dierent entes es se les llama llama copolí copolímer meros os.. l n#mer n#mero o de unidades monmericas contenidos en el polímero recibe el nombre de grado de polimeri$acin. La mol!c mol!cula ula de un políme polímero ro fnal puede puede const constitu ituirs irse e de miles miles de unidades que se repiten y cada una se denomina "mero o unidad monom!rica" %odas %odas las sustancias naturales, artifciales o sint!ticas, cuyo peso molecular es superior a &'.''' g(mol, reciben el nombre general de susta sustancia ncias s
macr macromo omolec lecula ulare res. s.
Los Los
produ producto ctos s
macro macromo molec lecula ularres
org)n org)nico icos s en cuyas cuyas mol!c mol!cula ulas s se repit repiten en con regul regular arida idad d cierto ciertos s prin princi cipio pios s estr estruc uctu tura rale les s gen! gen!ri rico cos s recib eciben en el nomb nombrre de alto altos s polímero polímeros. s. stos stos altos altos polímero polímeros s pueden pueden ser, a su ve$, naturales, naturales, artifciales o semisint!ticos y sint!ticos. Los altos polímeros artifciales son los obtenidos por transormacin química de los altos polímeros polímeros naturales, sin que se destruya de modo apr aprecia eciabl ble e
su natu natura rale le$a $a macr macrom omol olec ecula ularr.
Los alto altos s
polím polímer eros os
sint!ticos son los que se obtienen por vía puramente sint!tica a partir de sust susta ancia ncias s de ba*o ba*o peso peso mole molecu cula lar+ r+ por por e*em e*empl plo o el nylo nylon, n, poliestireno, estireno, etc. Los altos polímeros sint!ticos y semisint!ticos reciben generalmente el nombr nombre e de pl)sti pl)stico cos+ s+ aun aun cuando cuando no todos todos ellos ellos pres present entan an la característica característica de la plasticidad. veces se les llama resinas sint!ticas por por su seme seme*a *an$ n$a a, en estr estruc uctu tura ra y prop propie ieda dade des, s, a las las resin esina as naturales.
$) T%pos T%pos &e pol pol!e !e"os "os..
Se'(n su o!pos%%*n : -omopolímeros un monmero/ y copolímeros dos o m)s monmeros/.
Se'(n su es+"u+u"a, Lineales cuando los monmeros se unen por dos sitios cabe$a y cola/ y 0amifcados si alg#n monmero se puede unir por tres o m)s sitios.
Se'(n su o"%'en, 1aturales como el caucho, polisac)ridos celulosa, almidn/, proteínas, )cidos nucl!icos, entre otros y rtifciales como los pl)sticos, fbras te2tiles sint!ticas, poliuretano, baquelita, etc.
Po" su o!po"+a!%en+o an+e el alo" : %ermopl)sticos: 3e reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enriar. 3e moldean en caliente de orma repetida y %ermoestables: 4na ve$ moldeados en caliente, quedan rígidos al ser enriados por ormar nuevos enlaces y no pueden volver a ser moldeados. Las fbras pueden te*erse en hilos fnos y los elastmeros poseen gran elasticidad por lo que pueden estirar varias veces su longitud. 4n elastmero pero de origen natural sería el caucho. n
este
traba*o
se
utili$a
un
polímero
sint!tico
del
tipo
termopl)stico, por lo que a continuacin se ane2a la descripcin de !stos. Los polímeros termopl)sticos son polímeros de cadenas largas que cuando se calientan se reblandecen y pueden moldearse a presin. 0epresentan el 5676'8 de consumo total. Los principales son: polietileno, polipropileno, policloruro de vinilo/, poliestireno y poliuretano.
El pol%e+%leno.- s el termopl)stico m)s usado en nuestra sociedad.
Los
productos
hechos
de
polietileno
van
desde
materiales de construccin y aislantes el!ctricos hasta material de empaque. s barato y puede moldearse a casi cualquier orma, desde fbras hasta películas delgadas.
El pol%p"op%leno.- 3e utili$a para elaborar bolsas de microondas ya que tienen una buena resistencia t!rmica y el!ctrica adem)s de ba*a absorcin de humedad. 9tras propiedades importantes son su
dure$a, resistencia a la abrasin e impacto, transparencia, y que no es t2ico. simismo, se usa para abricar *uguetes, vali*as, *eringas, baterías, tapicería, ropa interior y ropa deportiva, alombras, cables, selladores, partes automotrices y suelas de $apatos.
El pol%lo"u"o &e /%n%lo) P0C).- 3e obtiene polimeri$ando el cloruro de vinilo. 2isten dos tipos, el e2ible y el rígido. mbos tienen alta resistencia a la abrasin y a los productos químicos. ;ueden estirarse hasta cuatro veces y se suele copolimeri$ar con otros monmeros para modifcar y me*orar la calidad de la resina. Las resinas de ;<= casi nunca se usan solas, sino que se me$clan con dierentes aditivos. l ;<= e2ible se destina para hacer manteles, cortinas para ba>o, muebles, alambres y cables el!ctricos+ l ;<= rígido se usa en la abricacin de tuberías para riego, *untas, techado y botellas.
El pol%es+%"eno PS).- s el tercer termopl)stico de mayor uso debido a sus propiedades y a la acilidad de su abricacin. ;osee ba*a densidad, estabilidad t!rmica y ba*o costo. l hecho de ser rígido y quebradi$o lo desavorecen. stas desventa*as pueden remediarse copolimeri$)ndolo con el acrilonitrilo m)s resistencia a la tensin/. s una resina clara y transparente con un amplio rango de puntos de usin. ?luye )cilmente, lo que avorece su uso en el moldeo por inyeccin.
Los pol%u"e+anos.- ;ueden ser de dos tipos, e2ibles o rígidos. l uso m)s importante del poliuretano e2ible es el relleno de colchones. 9tros usos: ba*o alombras, recubrimientos, cal$ado, *uguetes y fbras. ;or su resistencia al uego se usa como aislante de tanques, recipientes, tuberías y aparatos dom!sticos como rerigeradores y congeladores.
) 1sos &e los pol!e"os. ctualmente los polímeros sint!ticos tienen infnidad de usos en la industria, por lo que se hacen cada ve$ m)s importantes. ;or e*emplo, el polietileno que se utili$a para abricar una botella de pl)stico. Los polímeros sint!ticos tambi!n se utili$an para el temple del acero, aluminio y algunos tipos de aceros especiales para usos militares. %ambi!n han sido ormalmente aceptados para usarse en el temple de
materiales de la industria aeroespacial. 0ecientemente, en el )rea de la ingeniería de la construccin, se han producido los llamados
2p"o&u+os 'eos%n+é+%os2 , abricados mediante polímeros, que son productos
'eo+e3+%les 4 'eo!e!$"anas que tienen cuatro
unciones principales: separacin, al evitar o minimi$ar la me$cla de materiales de dierente granulometría+ fltracin y drena*e, al evitar la migracin de partículas de suelo permitiendo el libre u*o de agua y gases+ reuer$o, al soportar tensiones, estabili$ar la masa del suelo y proteger geomembranas+ e impermeabili$acin, al ormar una barrera que impide el paso de uidos y partículas de suelo. Los geoproductos se aplican a una amplia variedad de obras, como taludes y muros de tierra,
terraplenes
en
suelos
blandos,
control
de
erosin,
almacenamientos, cortinas de presas, canales, vías de comunicacin, sistemas de fltracin y drena*e, disposicin de residuos, entre otros.
&) Es+a$%l%5a%*n &e suelos on "es%nas 4 pol!e"os. l uso de estos materiales en la estabili$acin de suelos ha tenido por ob*eto principal, ormar una estructura impermeable al agua+ ciertas resinas sint!ticas tales como las del sistema anilina y urural de naturale$a org)nica aumentan la resistencia mec)nica del suelo me*orando su cohesin. n algunos casos, la resistencia al esuer$o cortante se reduce en tanto que la compactacin se me*ora en orma notable+ es así como a estos materiales se les conoce m)s como "agentes que me*oran la compactacin" que
como estabili$antes.
4n
gran n#mero
de
productos comerciales caen dentro de esta categoría y su eectividad es muy variable, dependiendo del tipo de suelo y los elementos constituyentes del aditivo.
e) ;rocedimiento para la estabili$acin de suelos arcillosos con polímeros org)nicos naturales y armados con fbras caracteri$ado porque comprende las siguientes etapas: i.
3eleccin del suelo y determinacin de su comportamiento en
ii.
relacin a su potencial absorcin de agua. 3eleccin del ormato de presentacin del aglutinante seco o en disolucin/.
iii.
3eleccin del tama>o y proporcin de las fbras seg#n las particularidades resistentes(aislantes y ormato del producto específco. @e$clado. =ompactacin. Aeshidratacin. =urado.
iv. v. vi. vii.
II. ESTABILIZACIÓN CON TERRASIL a) ¿Qué es el +e""as%l# %errasil es un reactivo modifcador de suelos compuesto al &''8 por organosilanos, soluble en agua, estable al calor y a la radiacin ultravioleta. %errasil, reacciona químicamente con todo tipo de suelos y su principal eecto consiste en la impermeabili$acin(hidrougacin de las partículas del suelo rente a la accin del agua. ;osee grupos silanol, que reaccionan con los silicatos presentes en el suelo, transormando su superfcie y confri!ndoles propiedades hidrobas permanentes. sí, el suelo repeler) las mol!culas de agua, impermeabili$)ndolo y evitando los problemas derivados de la presencia de la misma. l %errasil est) unido a las t!cnicas de estabili$acin de suelos ya que estas se desarrollan debido a la necesidad de me*orar artifcialmente las características de un suelo de tal modo que sea apto para integrar una determinada capa de frme. n la estabili$acin de suelos en primer
lugar
se
pretende
aumentar
la
resistencia
mec)nica,
consiguiendo una adecuada estabilidad a las cargas y una escasa variacin volum!trica. l proceso de estabili$acin de suelos no solo nos ayuda a la me*ora de suelos de mala calidad con problemas de plasticidad y granulometrías fnas, si no que se ha e2tendido a reali$ar tratamiento con )ridos de buena calidad. La estabili$acin de suelos se viene desarrollando en spa>a desde los a>os B', con el fn principal de me*orar los suelos arcillosos. Los eectos y venta*as en los que se basan las t!cnicas de estabili$acin de suelos han hecho que su aplicacin actual no se limite a capas de inraestructura como terraplenes, coronacin y ondos de desmonte en carreteras sino que se apliquen en multitud de tipos y partes de las e2planaciones •
stabili$acin y reparacin de caminos y vías de servicio.
•
stabili$acin de e2planaciones aeroportuarias pistas de vuelo/. stabili$acin de inraestructuras erroviarias, especialmente de
•
alta velocidad. stabili$acin de terrenos para las e2planaciones en grandes
•
obras de urbani$acin. stabili$acin de $onas de vertederos para construir sobre ellas
•
instalaciones deportivas y de ocio. l tratamiento de terrenos arcillosos permite su utili$acin, evitando los mayores costes y aecciones ambientales que supondría su retirada y
posterior
reempla$amiento
por
otros
suelos
de
me*ores
características geot!cnicas y mec)nicas.
1so &el p"o&u+o +e""as%l
Los suelos se pueden estabili$ar de dos ormas, una de ellas de orma mec)nica, me$clando dos o m)s suelos y gravas de características complementarias, la otra orma es empleando el uso de aditivos, algunos de los m)s conocidos son la cal, cemento, polímeros, en$imas que act#an de orma ísica y(o química. C adem)s en el mercado e2iste otro producto no tan conocido en spa>a pero con mucho auge en otros países como el %errasil, tratamiento revolucionario ya que se trata de una estabili$acin de suelos con nanotecnología, esta
tecnología act#a de
orma química
y
permanente
sobre
las
propiedades del material granular. 3e trata de una tecnología novedosa en la estabili$acin de suelo debido a que posee grupos silanol, que reaccionan con los silicatos presentes en el suelo, transormando su superfcie y confri!ndoles propiedades hidrobas permanentes. La modifcacin química del suelo provoca que se transorme en un suelo repelente a las mol!culas de agua, impermeabili$)ndolo y evitando la inestabilidad de volumen de un suelo, es decir evitamos los problemas de hinchamientos y retracciones. %errasil posee la cualidad de poder estabili$ar todo tipo de suelos, independientemente de las propiedades mineralgicas del suelo a tratar y aportando me*oras signifcativas en la capacidad portante. Los suelos inestables pueden provocar problemas
graves
en
estructuras y pavimentos. La
estabili$acin
de
suelos
con
nanotecnología
nos
permite
transormar un suelo inestable en suelos estables químicamente y de orma permanente, sin que esto provoque perdidas de porosidad, repele el agua, aumenta el =D0, elimina la erosin del agua, me*ora la adherencia de polímeros, elimina la e2pansin de arcillas, mayor duracin y me*ores propiedades que nos permite una reduccin considerable de los espesores de las capas, y por tanto la reduccin de costes.
$) 0ENTA6AS. 7. Mul+%pl%a el n&%e CBR.- nos indica la capacidad portante de un suelo en uncin de su estado, densidad y humedad asi como de la sobrecarga que se le aplique.
8. E/%+a la a$so"%*n &e a'ua.- l convertir el suelo en repelente al agua, eliminamos la absorcin por capilaridad. sto asegura que el suelo se mantenga seco y con gran riccin entre partículas independientemente de la humedad de la capa inerior. 9. Man+%ene la +"ansp%"a$%l%&a&.- sto signifca que el suelo eliminar) el agua en orma de vapor, mientras impide la entrada de agua en orma líquida.
:. M%n%!%5a los e;e+os &el <%elo-&es<%elo.- %errasil origina que los suelos se comporten como en condiciones de ausencia de agua, de
este modo el suelo en condiciones secas, no surir) la e2pansin y contraccin de los ciclos hielo7deshielo, que tanto aectan a la p!rdida de densidad del suelo, degradaciones y por consiguiente su allo en la capas superiores en los casos en que las haya. =. P"e/%ene las "ea%ones >u!%as.- @uchas de las acciones químicas adversas que aectan a los suelos, se producen en presencia de agua. l hecho de que los suelos tratados se mantengan completamente secos retrasa o elimina la posibilidad de que estas reacciones se produ$can por lo que el suelo se comportar) de la misma orma.
?. M%n%!%5a la e3pans%/%&a& &el suelo.- La 2pansividad es un enmeno que aecta algunos suelos, y que puede acarrear m#ltiples problemas a la edifcacin, por lo cual requiere de un estudio pormenori$ado.
@. La apa%&a& e3pans%/a &el suelo &epen&e &e su na+u"ale5a si un suelo arcilloso modifca el contenido de humedad, el cambio de volumen puede ser signifcativo. Los hinchamientos por un aumento de humedad como retracciones por desecacin al reducir la humedad, son problemas muy importantes a tener en cuenta.
) Es+a$%l%5a%*n on +e""as%l. P"oe&%!%en+o. 7. studio previo de laboratorio 7.7 studiar humedad ptima de compactacin 7.8 studiar dosifcaciones mínimas para la me*ora necesaria 8. studio de humedad in7situ para estimar el agua necesaria para la compactacin/ 9. scarifcar(roturar el suelo a la proundidad requerida del tratamiento/ :. plicar producto :.7 Ailuir producto en agua: Ailuir el producto en el agua de compactacin :.8 0egar en la dotacin defnida por los ensayos =. @e$clar e2haustivamente ?. =ompactar @. plicar riego de sellado
