1. INTRODUCCIÓN N ARTÍCULO

Transcripción

1 UTILIZACIÓN DE BARRERAS GEOSINTÉTICAS ARCILLOSAS (GBR-C) EN OBRAS DE IMPERMEABILIZACIÓN. APLICACIONES CON EL CÓDIGO TÉCNICO DE EDIFICACIÓN (CTE) (1 ª PARTE) Ángel Leiro, Beatriz Mateo, Helena García, Laboratorio Central de Estructuras y Materiales. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) Isabel Gayo y Silvia Llorente, CETCO IBERIA, S.L.U. 28 Desde su aparición en el Código Técnico de la Edificación y su consideración como sub-base, ha proliferado aún más la aplicación y uso de las Barreras Geosintéticas Arcillosas o de bentonita como sistemas de impermeabilización en obras de edificación y en obra civil. Sus propiedades y características técnicas, así como la facilidad de puesta en obra, hacen de este sistema uno de los más apropiados para la impermeabilización de estructuras de hormigón enterradas y falsos túneles. Este artículo presenta la caracterización de una barrera geosintética arcillosa y sus materiales constituyentes (geotextiles y bentonita) utilizada en distintas obras. 1. INTRODUCCIÓN Las barreras geosintéticas arcillosas, tradicionalmente conocidas como barreras geosintéticas bentoníticas, se han venido utilizando desde hace más de 30 años en sistemas de impermeabilización tanto en obra civil como en edificación. Vertederos, balsas, terraplenes de carreteras y ferrocarriles son las aplicaciones más habituales de este tipo de materiales en sistemas de impermeabilización. Desde la publicación en 2006 del actual Código Técnico de la Edificación (CTE), se ha generalizado aún más el uso de este material en impermeabilización de estructuras enterradas de hormigón, tales como muros pantalla, túneles y falsos túneles, soleras y losas de cimentación, encepados de pilotes, etc.

2 Tabla 1. CTE Documento Básico HS Salubridad. Grado de Impermeabilidad mínimo exigido a los suelos Coeficiente de permeabilidad del terreno Presencia de agua Ks > 10-5 cm/s Ks 10-5 cm/s Alta 5 4 Media 4 3 Baja Código Técnico de la Edificación (CTE) Las barreras Geosintéticas Arcillosas (GBR-C) están contempladas en el actual Código Técnico de la Edificación (CTE), en el Documento Básico de Salubridad, Sección HS-1: «Protección frente a la humedad». En el apartado de Terminología de dicha sección se denominan como sub-base, definiéndose como «capa de bentonita de sodio sobre hormigón de limpieza dispuesta debajo del suelo». En el Documento Básico Salubridad HS 1-Protección frente a la humedad, del actual CTE, se pretende limitar el riesgo previsible de presencia inadecuada de agua o humedad en el interior de los edificios y en sus cerramientos, procedente de precipitaciones atmosféricas, de escorrentías, del terreno o de condensaciones, disponiendo los medios que impidan su penetración o, en su caso, permitan su evacuación sin producción de daños. De esta manera en el capítulo 2.2 Impermeabilización de Suelos, tras evaluar el grado de Impermeabilidad mínimo exigido al suelo-solera, en función de la presencia de agua y la permeabilidad del terreno, se especifican las condiciones mínimas exigidas a cada tipo de solera (tabla 1). Una vez conocido el grado de impermeabilidad mínimo exigido, para saber las condiciones que debe cumplir la solera en cuanto a la impermeabilidad se refiere, se ha de tener en cuenta si el muro es flexoresistente o de gravedad o si por el contrario se trata de un muro pantalla (tabla 2). Se diferencia también Tabla 2. CTE Documento Básico HS Salubridad. Condiciones de las soluciones de suelo Muro flexoresistente o de gravedad Suelo elevado Solera Placa Grado de impermeabilidad 1 V1 D1 D1 2 C2 V1 C2+C3 C2+C D3 +D4 I2+P1+S1 +D3 +D3+D4 +S1 +S1 +S1 +S1 +S1 C2+C3+I1+I2 +D1+D2+P1 P2+S1+S2 +D1+D2+C1 +S1 +I1+I2+D1 +D2+D3+D4 +D1+D2+C1 +S1 +S1 +D2+I2+P2 +S1 +S1 +S1 C2+C3+I1 C1+C2+I2 +D1+D2+S1 +D1+D2+D3 +D4+I1+I2 +I1+I2+D1 +D2+D3+D4 Grado de impermeabilidad Muro pantalla Suelo elevado Solera Placa 1 V1 D1 D1 2 V1 C2+C3 C2+C3 3 S3 S3 S3 4 S3 D4 5 S3 D3+D4 D3+D4 +D1+P2+S2 +P2 +D1+P2+S2 +P2 +D1+D4+P2 C1+C3+I1 +D2+D3+P1 +I1+D1+D2 +D3+D4+P1 +P2 +D1+D2+D4 +P2 C2+C3+S2 C2+C3+P2 +D2 +D2+P2+S2 +D1+D2+D3 +D4+P2+S2 +I1+D1+D2 +D3+D4+P1 +I1+D1+D2 +D3+D4+P1 +P2 29

3 30 si se han hecho o no inyecciones de mortero de cemento en el terreno con el fin de rellenar los huecos existentes en el mismo y por último se contempla también que se haya utilizado o no una «sub-base». Las ventajas de utilizar una sub-base son evidentes, sobre todo en los casos en los que el grado de impermeabilidad mínimo exigido a la solera es alto. En los casos en los que el grado de impermeabilidad mínimo exigido (tabla 1) es igual o superior a 4, utilizando una sub-base se evita la necesidad de construir la solera con hormigón hidrófugo (C1), la colocación de una lámina con protección antipunzonamiento por ambas caras (I1), la disposición de una red de drenaje en la base del muro (D2) y un pozo cada 800 m 2 con su consiguiente bomba de achique (D3) y también el tratamiento perimétrico de la superficie del terreno (P1 y P2). La inclusión en el CTE de la posibilidad de utilización de geosintéticos de bentonita como una alternativa para solucionar los problemas de humedad en soleras y losas de cimentación de edificios no sólo es una garantía para proyectistas y constructores, sino que además facilita, agiliza y abarata el cómputo global de las partidas del capítulo de impermeabilización Barreras Geosintéticas Arcillosas: Genéricamente se denominan GBR-C (Geosynthetic Barriers-Clay) y están contempladas por la normativa europea, formando parte de los sistemas de impermeabilización recogidos en las normas armonizadas para las aplicaciones de vertederos, balsas, presas, túneles y obras subterráneas: UNE EN Barreras Geosintéticas. Requisitos para su utilización como membranas de impermeabilización frente a fluidos en la construcción de túneles y obras subterráneas. UNE EN Barreras Geosintéticas. Requisitos para su utilización en la construcción de vertederos para residuos líquidos, estaciones de transferencia o recintos de confinamiento secundario. UNE EN Barreras Geosintéticas. Requisitos para su utilización en almacenamiento de residuos sólidos y en vertederos. UNE EN Barreras Geosintéticas. Requisitos para su utilización en la construcción de embalses y presas. UNE EN Barreras Geosintéticas. Requisitos para su utilización en la construcción de canales. UNE EN Barreras Geosintéticas. Características requeridas para su uso en infraestructuras de transporte. Por otra parte, las barreras geosintéticas arcillosas tienen un uso cada vez más importante en edificación. Son materiales compuestos de una capa de bentonita sódica de 5 kg/m 2, embebida entre dos geotextiles uno tejido y otro no tejido, que la confinan y mantienen en su posición inicial. Mediante un proceso de agujeteado que «cose» literalmente ambos geotextiles, se hacen pasar los filamentos del geotextil no tejido a través de la capa de bentonita y del geotextil tejido. En contacto con el hormigón fresco los filamentos del geotextil no tejido quedan insertados dentro de la capa de hormigón. Esta propiedad ayudará a crear una lámina mecánicamente adherida al elemento de hormigón al que va a impermeabilizar. La industria de GBR-C fabrica también geosintéticos de bentonita a los que se les añade por una de sus caras una lámina de polietileno para mejorar su impermeabilidad. A su vez, existen geosintéticos en los que la bentonita se diseña y formula específicamente para estar en contacto con aguas de alta conductividad eléctrica (con un gran contenido de sales), como el caso de las aguas marinas Ventajas del Sistema de Impermeabilización con barreras geosintéticas arcillosas (GBR-C) Además de las ventajas que acredita su aparición en el CTE, las barreras geosintéticas arcillosas proporcionan unas ventajas adicionales desde el punto de vista de la colocación y puesta en obra, así como desde el punto de vista del comportamiento hidrófugo de la estructura. Tanto la reducción de plazos como la posibilidad de trabajar con condiciones climáticas adversas, hacen que este sistema sea no sólo técnicamente viable sino también económicamente atractivo. Entre otras ventajas, se pueden citar: Bajo coeficiente de permeabilidad K Valores del coeficiente de permeabilidad K inferiores a 1x10-11 m/s, hacen de estas barreras geosintéticas, materiales óptimos para su aplicación en la impermeabilización de estructuras enterradas de hormigón, resistiendo una presión hidrostática de 70 mca. Sistema autocicatrizante La capacidad de expansión de la bentonita en contacto con el agua, hasta 16 veces su volumen inicial en seco, le permite sellar pequeños desperfectos que se puedan producir durante el proceso de instalación de los tajos posteriores a la instalación del GBR-C (figura 1 A). Sistema autosellante En el caso de los solapes, al expandir la bentonita en contacto con el agua, va a extrusionar a través de

4 los poros que deja el geotextil tejido, creando entre ambas capas del solape una superficie enriquecida de bentonita ya hidratada, que va a sellar el mismo (figura 1 B). Sistema de impermeabilización adherido mecánicamente al soporte Gracias a los filamentos del geotextil no tejido que atraviesan la capa de bentonita y se dejan vistos por la cara del geotextil tejido, las GBR-C se convierten en láminas adheridas al elemento estructural de hormigón que van a impermeabilizar, si el hormigonado se produce directamente sobre esta cara del GBR-C. Ensayos realizados sobre probetas de hormigón según la ASTM D 903, muestran valores de una adherencia al hormigón de N/m, sin necesidad de imprimación. No necesita imprimaciones La adherencia al sustrato es mecánica y uniforme, no se trata de una adherencia química por lo que no se necesita de ninguna imprimación adicional para conseguirla. La facilidad de puesta en obra evitando este tipo de trabajo, minimiza la posibilidad de errores durante la ejecución, que podrían repercutir directamente en la aparición de agua dentro de la estructura. No necesitan una protección antipunzonamiento El geosintético de bentonita ya lleva incluida por ambas caras una capa antipunzonamiento, gracias Figura 1. Propiedades del GBR-C: A. Capacidad autocicatrizante. B. Capacidad autosellante a los geotextiles que incorpora en su proceso de fabricación. Facilidad y garantía del tratamiento de puntos singulares Al contrario que en otros sistemas de impermeabilización plásticos o asfálticos, con los GBR-C no se precisa, en el tratamiento de puntos críticos, sellar mediante termosoldadura ni utilizar piezas especiales. Como se aprecia en la figura 2, los pilares de hormigón se han sellado simplemente con pasta de bentonita, quedando garantizada su estanqueidad. Los puntos singulares como esquinas y elementos pasantes que atraviesan la barrera geosintética, como tuberías, arquetas, anclajes, etc. se tratan Figura 2. Tratamiento de puntos críticos 31

5 Figura 3. Tratamiento de elementos pasantes que atraviesan la barrera geosintética Figura 5. Impermeabilización de soleras y losas con GBR-C. Figura 4. Encepado de pilotes impermeabilizado por su cara inferior 32 con seguridad y facilidad mediante una media caña perimetral de pasta de bentonita. Esta media caña se realiza mediante el amasado de bentonita con agua hasta dejar una pasta homogénea que se aplicará mediante llana sobre el elemento y el geosintético que se ha dejado próximo al elemento, quedando selladas e impidiendo el paso del agua en el contacto entre el GBR-C y el elemento pasante (figura 3). Un ejemplo puede verse en las figura Principales aplicaciones Las barreras geosintéticas arcillosas trabajan si se encuentran embebidas entre dos capas de hormigón o entre una capa de hormigón y otra de tierra. El confinamiento es una condición indispensable para su correcto funcionamiento. Se exige un mínimo de 400 kg/m 2 de peso sobre la GBR-C, si bien cuanto mayor sea la presión de confinamiento menor es la permeabilidad. Impermeabilización de Soleras y Losas Es la aplicación más habitual de este tipo de sistemas, por su rapidez de colocación y por su eficacia técnica (figura 5). La GBR-C se extiende, en el caso de losas, sobre la capa inferior de hormigón de limpieza, poniendo atención en el sellado perimetral de todos los elementos pasantes que puedan atravesar la barrera. En el caso de existir zapatas o encepados de pilotes, se puede optar por impermeabilizarlos también por su cara inferior, garantizando así la estanqueidad en el hormigón de la cimentación y evitando de esta manera la posible corrosión de las armaduras. La

6 Figura 6. Sección tipo de falso túnel Figura 7. Ejemplo de impermeabilización de falso túnel con GBR-C adaptabilidad de estas barreras geosintéticas hace que se pueda forrar literalmente la superficie de todos los huecos existentes. Caso aparte son los fosos de ascensor, puntos más delicados de la impermeabilización en los que la correcta puesta en obra garantiza su impermeabilidad. Impermeabilización de Falsos Túneles. Losas y Bóvedas Aplicación contemplada en la norma UNE EN 13491: Barreras Geosintéticas, requisitos en túneles y obras subterráneas. La facilidad de colocación y su bajo grado de permeabilidad hacen de este material uno de los más apropiados para este tipo de aplicaciones. En el caso de falsos túneles, el GBR-C se extiende directamente sobre las bóvedas de hormigón (figuras 6 y 7). En las juntas entre diferentes bóvedas, si estas están abiertas, deben rellenarse con mortero sin retracción para evitar que en esos puntos la bentonita tenga una expansión libre por falta de confinamiento. Figura 8. Impermeabilización de muros pantalla Impermeabilización de Muros Pantalla Este tipo de muros se impermeabilizan con GBR- C siempre que exista un muro de hormigón que lo confine por la cara inferior de la estructura. Se utiliza tanto en muros pantalla continuos como en muros pantalla de pilotes (figura 8). La adaptabilidad del material a la superficie de los pilotes, así como su facilidad de puesta en obra, agilizan la impermeabilización de este tipo de elementos. Se añade a esta ventaja que no se necesitan esquinas redondeadas como en otro tipo de materiales, evitándose la necesidad de disponer de medias cañas perimetrales en las uniones losa-muro. 33