La stabilizzazione dei sottofondi consiste nell’aggiungere al terreno di sottofondo che non possiede inizialmente le qualità richieste delle sostanze tali che la miscela risultante abbia maggiore portanza e minore suscettibilità all’azione dell’acqua e del gelo. Si parla quindi di terre stabilizzate. I principali tipi di stabilizzazione corrispondono alla stabilizzazione granulometrica o meccanica, che si effettua incorporando al materiale sabbioso o sabbioso-ghiaioso e compattato con rulli, la stabilizzazione a bitume (terra-bitume), la stabilizzazione a calce, la stabilizzazione a cemento (terra-cemento), la stabilizzazione binaria a calce e cemento.
A cosa serve la stabilizzazione a calce?
Il trattamento a calce viene utilizzata per bonificare e migliorare le caratteristiche geomeccaniche di terreni coesivi, limoso-argillosi e argillosi, di sottofondo.
Quali sono i principali settori applicativi?
I campi di applicazione spaziano dall’utilizzo per la realizzazione delle strade di campagna, il miglioramento immediato della viabilità in cantiere specie in terreni che diventano molto plastici in presenza di acqua, la stabilizzazione dei piani di posa di rilevati stradali, pavimentazioni o sottofondi che garantiscono una portanza idonea e più in generale per la bonifica di aree destinate a nuove opere urbanistiche in terreni coesivi e plastici.
In cosa consiste il trattamento?
Il trattamento consiste nella miscelazione di una terra con calce e acqua in quantità tali da modificare, attraverso reazioni chimico-fisiche, le caratteristiche di lavorabilità e di resistenza meccanica in opera (portanza).
L’aggiunta di calce viva (CaO) o calce idrata Ca(OH)2 a un terreno limoso-argilloso o argilloso anche molto plastico produce a breve termine effetti di bonifica, mentre a medio e lungo termine effetti di stabilizzazione con miglioramento delle caratteristiche geomeccaniche.
Qual è l’azione svolta dalla calce?
L’azione svolta è duplice:
- Bonifica del terreno: (effetto a breve termine) poco dopo il mescolamento, l’azione chimico fisica di scambio di ioni, modifica la granulometria dei terreni rendendoli “incoerenti”, si riduce l’indice di plasticità, aumenta il limite di ritiro e aumenta l’umidità ottima. In questo modo i terreni plastici coesivi con elevati contenuti di umidità divengono lavorabili, costipabili e stabili all’acqua. In particolare, l’utilizzo di calce viva, piuttosto che idrata, produce un processo esotermico dovuto alla reazione della calce con l’acqua presente nel terreno che ne favorisce l’essiccamento.
- Cementazione dei grani: (effetto a medio e lungo termine), si ottiene una vera e propria azione di cementificazione dei granuli fra loro dovuta all’interazione della calce con i minerali silico-alluminosi presenti nei terreni argillosi, migliorando notevolmente le caratteristiche geotecniche e di portanza dei terreni. Il terreno si trasforma quindi da corpo granulare a un vero e proprio strato duro e relativamente impermeabile con significativa capacità portante.
Su che tipo di terreni si può impiegare il trattamento?
I terreni idonei al trattamento con calce sono terre fini, plastiche limoso argillose dei Gruppi A6 e A7 con valori di indice plastico maggiori di 10. Per terre argillose e umide è preferibile utilizzare calce viva. Possono essere trattati anche con calce terreni appartenenti ai gruppi A2-6 A2-7 qualora contengano una frazione di passante al setaccio 0.4 UNI prossimo al 35%. Terre appartenenti ai gruppi A4 e A5 possono essere trattati con calce in fase preliminare per ridurre l’umidità; il loro miglioramento meccanico richiede, invece, l’aggiunta di cemento.
Classificazione stradale dei terreni con evidenziati quelli che meglio si prestano al trattamento con calce
Dal punto di vista geotecnico qual è l’azione svolta dalla calce sul terreno?
Sotto l’aspetto geotecnico 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, il che significa terreno più lavorabile;
– aumento del valore dell’Indice CBR 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
Quali sono i quantitativi di calce da impiegare?
I quantitativi in genere sono compresi tra il 4 e l’8 % in peso della terra secca. Normalmente per la fase di bonifica occorre un quantitativo inferiore al 4% mentre con tenore di legante superiori al 6% si ottengono gli effetti a medio e lungo termine.
Aggiunta di calce al terreno da sottoporre a prova Proctor e CBR
Come determinare il tenore corretto di legante da impiegare?
La percentuale idonea si ottiene attraverso prove sperimentali geotecniche di laboratorio preventive effettuate su campioni di terreno rappresentativi.
Le prove necessarie corrispondono a:
- Prove identificative e di classificazione dei terreni (granulometria, areometria e limiti di Atterberg) necessarie per ricavare le percentuali delle diverse frazioni granulometriche, il limite liquido, il limite plastico e l’indice di plasticità di terreni;
Limiti di Atterberg (LL e LP)
- Contenuto di acqua naturale;
- Prove di compattazione Proctor modificata per determinare l’umidità ottima e la densità massima secca del materiale;
Prova Proctor modificata
- Prove CBR per determinare l’indice di portanza CBR.
Prove CBR
La fase iniziale di classificazione dei terreni è fondamentale per capire se il materiale è idoneo a essere trattato con calce.
La fase successiva corrisponde all’identificazione della miscela ottimale: a questo scopo si confezionano provini all’umidità ottima e densità massima con diverse percentuali di calce da sottoporre a prove CBR con lo scopo di ottenere la corretta percentuale di calce.
Quali verifiche è necessario fare in cantiere?
Una volta stabilito che è corretto trattare il terreno con calce e individuata la percentuale corretta da aggiungere, occorre realizzare in situ dei campi prova da cui verrà stabilità definitivamente la miscela ottimale per ottenere il grado di addensamento richiesto.
Per verificare il corretto costipamento si dovranno effettuare delle prove di carico su piastra da cui dovranno essere determinati sia il modulo di reazione del piano di posa Ks sia il modulo di deformazione Md. I valori di riferimento sono generalmente:
- per strati di usura di strade a limitata intensità di traffico valori non inferiori a 1000 kg/cmq;
- per strade a traffico leggero: valore di 400 kg/cmq per strati di fondazione profondi e 800 kg/cmq per strati di base;
- per strade a traffico pensante o medio: valori maggiori di 800 kg/cmq per gli strati di fondazione profonda e non inferiore a 1000 kg/cmq per strati di base;
Prova di carico su piastra
