Le prove di densità in situ vanno effettuate come una sorta di collaudo a seguito della posa di terreni per la realizzazione di pavimentazioni e/o nelle diverse fasi realizzazione di rilevati stradali, terre armate etc.

Esempio di prova eseguita su strato di fondazione per pavimentazione

Si tratta di prove che vanno ad accertare se il grado di compattazione raggiunto dai terreni in cantiere corrisponde al grado di addensamento ottenuto dalle prove geotecniche in laboratorio.

La prova di densità in situ ha lo scopo di verificare appunto le caratteristiche del terreno compattato.

In particolare, questa tipologia di prova va a determinare il peso di volume del terreno secco in situ, dopo che è stato steso e opportunamente rullato, confrontandolo con il valore ottenuto in laboratorio attraverso la prova di compattazione Proctor “AASHO Standard” o “AASHO Modificata”. Il controllo in situ consiste quindi nel determinare il rapporto tra il peso secco dell’unità di volume in situ e quello ottenuto in laboratorio in condizioni ottimali. Tale controllo deve assicurare che il valore di peso di volume secco del terreno in situ non sia al di sotto di una prescelta percentuale (normalmente i capitolati richiedono il 90 o 95%) del valore massimo ottenuto con la prova Proctor.

Oltre al peso di volume secco in situ, la prova di densità permette di verificare anche l’umidità del terreno in situ potendola così confrontare con l’umidità ottimale ottenuta attraverso la prova Proctor.

Ad esempio, la normativa per la realizzazione di rilevati che assolvono alla funzione di argini fluviali, impongono che il materiale posto in opera abbia valori del peso in volume allo stato secco pari al 95% del peso di volume secco ottenuto nella prova di compattazione Proctor normale con tolleranza di +/- 1%, mentre la corrispondente umidità dovrà avere i valori compresi fra +/- 2% dell’umidità ottimale ottenuta nella suddetta prova di compattazione. Definita anche la percentuale di umidità, questa deve essere mantenuta costante con una tolleranza di +/- 1%.

Immagini in sequenza di esecuzione della prova su un rilevato arginale

Che strumentazione è necessaria?

Boccioni per la sabbia calibrata di capacità pari a 5 litri;
Cono standardizzato con rubinetto d’arresto da applicare ai suddetti boccioni;
Piastra con foro circolare per alloggiamento del boccione;
Sabbia calibrata di dimensioni comprese tra 1 e 0,5 mm;
Sacchetti per la raccolta e il trasporto del materiale estratto dai fori di prova;
Utensili per lo scavo del foro ed estrazione del materiale.

Come si effettua tale prova?

La prova viene eseguita secondo la normativa ASTM D1556-90 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place by Sand-Cone Method)

Dopo una fase preliminare di taratura del cono e della sabbia che viene effettuata in laboratorio, ogni prova è stata eseguita in situ nel seguente modo:

dopo aver preparato una superficie di almeno 50 cm di lato rasando il terreno con apposito strumento, si fa aderire perfettamente la piastra di base al terreno e la si fissa in modo solidale al terreno con chiodi;
si procede quindi allo scavo del pozzetto di prova in modo da realizzare una forma all’incirca troncoconica, avendo cura di regolarizzare le pareti dello scavo mediante l’eliminazione di eventuali clasti spigolosi senza creare sgrottamenti o fori, che potrebbero inibire la perfetta deposizione della sabbia. Il fondo va terminato realizzando un fondo piatto o leggermente concavo;
si raccoglie con cura in un sacchetto di tara nota tutto il materiale scavato, compreso quello che si deposita sulla piastra di base, che verrà sigillato in modo da conservare l’umidità naturale fino all’arrivo in laboratorio;
si avvita il cono sul boccione contente la sabbia calibrata e si posiziona il sistema boccione-cono sulla piastra di base;
si apre la valvola e si lascia defluire la sabbia fino al completo colmamento del foro realizzato. Infine si chiude la valvola e si rimuove il boccione che dovrà essere richiuso.
la differenza di peso prima e dopo l’efflusso della sabbia, fornisce, a meno della costante dello strumento, il peso della sabbia che ha occupato il foro. Tramite il valore noto del peso specifico della sabbia si risale al volume del foro.
la conclusione della prova viene effettuata in laboratorio: dal valore di densità umida dello strato in situ si risale alla densità secca.