Considerazioni generali sul miglioramento dei terreni di sottofondo mediante l’impiego di calce e/o cemento sono già state affrontate in un precedente post, prendendo in considerazione anche la gestione delle terre stabilizzate nell’ambito delle terre da scavo.
Per il trattamento di stabilizzazione possono essere impiegate sia la calce viva (CaO) che la calce idrata Ca(OH)2, costituite prevalentemente da ossido o idrossido di calcio. Il tipo di calce da impiegare deve essere scelto in relazione all’umidità del materiale da trattare: per terreni con rilevante presenza d’acqua è preferibile utilizzare la calce viva.
In questo post, si vuole mettere in evidenza le PRINCIPALI PROVE DI LABORATORIO che normalmente si dovrebbero effettuare in fase progettuale con loo scopo di stabilire la corretta percentuale di calce da aggiungere in cantiere al terreno di cui si vogliono migliorare le caratteristiche geomeccaniche.
Occorre ricordare che l‘impiego della calce ben si presta a terre fini, plastiche limoso argillose dei Gruppi A6 e A7 CNR UNI 10006 con valori di indice plastico maggiori di 10.
Per terre argillose e umide è preferibile utilizzare calce viva (CaO). Possono essere trattati anche con calce anche terreni appartenenti ai gruppi A2-6 A2-7 (secondo la normativa UNI 11531-1:2014) qualora contengano una frazione di passante al setaccio 0,4 UNI non inferiore al 35%. Il diametro massimo degli elementi litoidi dovrà comunque essere inferiore a 60mm.
Le terre non dovranno avere un contenuto in sostanza orgnaica > del 3% e non dovranno avere un tenore di solfati (SO3) maggiori allo 0.3% determinato secondo le norme UNI EN 1744-1 ma utilizzando, per l’estrazione dei solfati dalla terra, un rapporto in peso acqua/terra pari a 10. Con percentuale di solfati compresa tra 0,3% ÷ 0,5% in alcune zone si potrebbero verificare reazioni espansive localizzate, è quindi necessario eseguire la polverizzazione della terra e la miscelazione della calce con estrema attenzione.
Terre appartenenti ai gruppi A4 e A5 (secondo la normativa UNI 11531-1:2014) con IP>8 possono essere trattati con calce in fase preliminare per ridurre l’umidità; il loro miglioramento meccanico richiede, invece, l’aggiunta di cemento. Questo tipo di trattamento binario (calce+ cemento) si effettua in particolari terreni che hanno indici di plasticità non elevati tali da non essere trattati solo a calce o solo a cemento. Poiché la granulometria e l’indice plastico del terreno trattato si colloca in una fascia di transizione tra terreni granulari e plastici, per poter garantire la giusta portanza e la caratteristica tecnica desiderata, il terreno deve essere prima inertizzato applicando la calce sulla frazione argillosa e poi trattato con il cemento sulla frazione sabbiosa, in modo da creare un legante pozzolanico.
– è caratterizzato da un valore di blu di metilene superiore a 200 (200 cm3 di soluzione 10g/l di blu di
metilene per 100 g della frazione di terra passante al setaccio 0,25 mm, secondo Norma UNI EN 933-
In particolare durante la miscelazione l’umidità dovrà essere almeno il 3-5% superiore al valore ottimo risultante dalle prove di costipamento. Dovrà essere osservato un periodo di maturazione di almeno 3 giorni prima di eseguire una seconda miscelazione e, quindi, la compattazione dello strato. Con percentuale di solfati compresa tra 0,5% ÷0,8% oltre alle misure già esposte, dovrà essere attentamente valutato, in fase di progetto della miscela, il periodo di maturazione. In questa fase andrà anche considerata l’opportunità di aggiungere la calce in 2 fasi successive. L’accettazione delle miscele sarà basata principalmente sul valore del rigonfiamento. Con percentuale di solfati superiori allo 0,8 il trattamento con calce deve essere escluso.
L’azione svolta dalla calce è la seguente:
A breve termine:
– riduzione del contenuto in acqua, ovvero essicazione del terreno se si utilizza calce viva;
– cambiamento dei limiti di Atterberg: aumento del Limite Plastico mentre il Limite Liquidi rimane pressoché costante, ciò porta a una riduzione dell’Indice di Plasticità e riduzione del limite di ritiro. In questo modo lo stato solido del terreno è mantenuto per valori di umidità molto maggiori rispetto allo stesso terreno non trattato con calce;
– appiattimento della curva Proctor con conseguente spostamento a valori maggiori del punto di umidità ottima e riduzione del peso di volume secco del terreno all’ottimo del costipamento, il che significa terreno più lavorabile;
– aumento del valore dell’Indice CBR e riduzione dell’indice di rigonfiamento che si traduce in un aumento di portanza del terreno.
A lungo termine:
-aumento del modulo di elasticità del terreno
-aumento dei parametri di resistenza al taglio
In linea generale la percentuale ottimale di calce da aggiungere alle terre è compresa tra 1.5 e 8%.
Per stabilire la percentuale ottimale occorre effettuare in fase progettuale una serie di prove di laboratorio geotecnico.
Il numero minimo di prove di laboratorio da effettuare consistono in:
1) PROVE PER LA DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO TAL QUALE
PROVE DI CLASSIFICAZIONE DEI TERRENI
– analisi granulometrica: vagliatura per via umida, areometria (sedimentazione) e limiti di Atterberg (Limite Liquido e Limite Plastico e determinazione dell’Indice di Plasticità);
– contenuto in acqua naturale;
– determinazione del peso specifico dei grani;
– contenuto di sostanze organiche e in solfati;
PROVE DI COMPATTAZIONE E DI RESISTENZA AL TAGLIO
– Prova Proctor AASTHO standard o modificata per la determinazione del contenuto ottimale di acqua (umidità ottimale);
– prova CBR per la determinazione dell’indice di portanza CBR immediato (IPI);
– prova CBR per la determinazione dell’indice di portanza con imbibizione in acqua a 96 ore (4 giorni);
– prova compressione semplice laterale libera (ELL) su provini costipati con energia AASTHO e umidità ottimale;
Eventuali altre prove, se richieste: Prova di taglio consolidata e drenata CD e non drenata CU su campioni preparati all’ìumidità ottimale
2) PROVE PER LA DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO MIGLIORATO CON CALCE (MISCELA OTTIMALE)
Per ciascuna miscela sperimentale si dovranno eseguire le seguenti prove di laboratorio:
- analisi granulometrica, inclusa analisi per via umida
- contenuto naturale d’acqua;
- limiti di Atterberg
- prova di compattazione AASHTO modificata (Proctor Modificata con determinazione di umidità ottimale, e densità secca massim);
- indice di portanza CBR immediato (IPI);
- indice CBR con imbibizione a 96 ore (4 giorni), per tempi di maturazione pari a 7 giorni e a 28 giorni;
- Compressione semplice a 7 gg di maturazione su provini con diverso grado di contenuto d’acqua (W%);
- Compressione semplice a 28 gg di maturazione su provini con diverso grado di contenuto d’acqua (W%)
Per approfondimenti e studi specialistici si rimanda alle seguenti ricerche pubblicate su riviste internazionali:
A Laboratory Methodological Proposal for “Geotechnical Lime Stabilization of A-4 Soils (Journal of Geotechnical Engineering 8(1):1-11 DOI:10.37591/joge.v8i1.4308)
Portland Cement for A-4 Group Soils Stabilization (Journal of Geotechnical Engineering 8(1):33–40)
https://www.researchgate.net/publication/350103481_Portland_Cement_for_A-4_Group_Soils_Stabilization
