Criterios de rendimiento del refuerzo de las Geoceldas

Aunque las geoceldas parezcan iguales, es el material el que determina su rendimiento.

Cualquier material polimérico tiende a alargarse con el tiempo. Este fenómeno, conocido como fluencia, hace que la geocelda pierda confinamiento y estabilidad dimensional con el tiempo, lo que puede causar un fallo estructural. La pregunta es: ¿Cómo elegir las geoceldas apropiadas para mantener el confinamiento requerido y la estabilidad dimensional para toda la vida útil del diseño del proyecto?

Existen cuatro factores críticos para la durabilidad de las geoceldas a largo plazo:

1. Módulo mecánico dinámico (rigidez elástica)
2. Deformación permanente (Fluencia)
3. Resistencia a la tracción
4. La durabilidad del medioambiente

La siguiente sección detalla las normas de ensayo y los métodos utilizados para verificar que las propiedades únicas de las geoceldas se mantienen para fines de construcción a largo plazo bajo diferentes tensiones mecánicas.

Estas especificaciones de prueba se basan en estándares internacionales y fueron adaptadas como directrices generales por la ONU y muchas otras organizaciones internacionales y empresas de ingeniería de todo el mundo

Cuando las geoceldas pierden confinamiento y estabilidad dimensional, la estructura puede fallar

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1. Módulo mecánico dinámico (rigidez elástica)

Método de prueba: AMD (Análisis Mecánico Dinamico) – ISO 6721-1, ASTM E2254

El AMD define el comportamiento elástico y la capacidad de la geocelda para almacenar y liberar la carga dinámica, mientras mantiene su geometría. Los polímeros tienden a perder módulo de elasticidad con el tiempo, particularmente bajo carga dinámica. Un sistema geocelular debe mantener su rigidez y propiedades elásticas sin deformación permanente o pérdida de geometría. Esto da como resultado una pérdida de confinamiento y podría llevar al fracaso.

El análisis mecánico dinámico (AMD) examina el módulo elástico neto de los polímeros. El análisis extrae la rigidez del polímero en el modo elástico, la capacidad de aplicar cargas en el sistema sin deformación permanente. Un módulo de elasticidad neto estable garantiza también el comportamiento elástico a temperaturas elevadas.

Este método está bien respaldado por las normas ASTM e ISO utilizadas ampliamente en las industrias automotriz, electrónica y militar.

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2. Deformación permanente (Fluencia)

Método de prueba: MIE (método isotérmico escalonado) – ASTM D-6992 (SIM)

Esta prueba define la deformación permanente del material hasta el fin de la vida del diseño del proyecto bajo la carga específica diseñada

Cada nivel de fluencia del material polimérico se ve afectado por la carga, la temperatura y el tiempo. El método isotérmico escalonado (MIE) fue desarrollado para las industrias espacial, militar y automotriz para predecir la tasa de fluencia de los polímeros a lo largo del tiempo. En esta prueba, se aplica una carga específica en la geocelda, con base en su uso esperado (subbase, subsuelo, etc.). Entonces, la temperatura se utiliza como acelerador de tiempo, la prueba simula la progresión en el tiempo elevando la temperatura en varios pasos. Por ejemplo, en el Paso 2 (51ºC) 1 hora de prueba = 100.000 horas de uso (4.166 días o 11 años). El factor de reducción de fluencia se extrapola a partir de los datos tiempo-temperatura en la prueba.

De esta manera, la prueba MIE brinda la capacidad de probar, medir y calcular el rendimiento de un material durante un período prolongado, lo que representa decenas de años de vida útil.

Basado en la investigación con los principales institutos de investigación, la deformación plástica (fluencia) por encima del 3% en la pared de una geocelda afectará el confinamiento: baja densidad de compactación, disminuye la vida útil y aumenta la probabilidad de fallo. Deformación por encima del 3% en pavimentos de asfalto, por ejemplo, también lleva al agrietamiento y al fracaso.

La deformación plástica por encima del 3% causará fallos y el final de la vida útil

Más información sobre el método y los resultados de la prueba MIE en goeoceldas

3. Resistencia a la tracción

Método de prueba: resistencia a la tracción de la tira ISO 10319: 2015 (ancho – anchura)

La prueba define la resistencia para soportar la carga vertical transferida a las fuerzas de tracción del aro (pared celular y soldadura).

Se utiliza una máquina de ensayos para determinar la resistencia a la tracción por parte de la geocelda y la resistencia de la soldadura de la juntura. La integridad de la célula depende de la resistencia de la tira perforada y de la resistencia de la soldadura (~ 90 grados). La resistencia de la soldadura de la tira debe ser equivalente o superior a la resistencia a la tracción de la propia tira.

El ensayo se lleva a cabo hasta el límite de elasticidad, que indica la resistencia del material geocelular. Cuanto mayor sea la resistencia mayor será la carga que la geocelda soportará. La fuerza de la celda (y la resistencia del aro) son críticas para el diseño del proyecto y para calcular la fabricación de seguridad.

Es importante realizar esta prueba en una celda representativa (ancho anchura) e incluir todo el patrón de perforación, para representar mejor el rendimiento de la presente geocelda instalada en el campo.

Prueba de resistencia a la tracción y prueba de soldadura (ancho anchura de tira perforada)

Ver método de resistencia a la tracción de la Geocelda Neoloy y resultados de la prueba

4. Prueba de Durabilidad Ambiental

Método de prueba: fotoquímica (UV) y resistencia oxidativa (APTIO) – Fiabilidad a largo plazo

Los estabilizadores que evitan la degradación del polímero y el envejecimiento por radiación UV pertenecen a la familia de estabilizadores térmicos de luz de amina impedida (HALS). Estos son aditivos esenciales que permiten que las geoceldas basadas en Neoloy sobrevivan a condiciones ambientales que incluyen calor y radiación solar directa y difusa durante muchas décadas. Esto incluye la resistencia a los agentes de oxidación, así como la resistencia a las reacciones químicas en el suelo.

La estabilidad del material de geoceldas se mide mediante el método de alta presión, tiempo de inducción de oxidación (APTIO) (ASTM D5885).

La durabilidad a largo plazo se mide por el método APTIO (ASTM D5885)

Ver método de pruebas APTIO en las geoceldas Neoloy y resultados

Esta tabla resume las diferencias entre las geoceldas de HDPE y Neoloy:

* PRS fabrica las geoceldas de HDPE y Neoloy.

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