Gli effetti immediati dell’uso della calce nella stabilizzazione dei terreni
La modifica delle caratteristiche geotecniche della frazione argillosa.
Fin dal momento della sua aggiunta in una terra argillosa umida, la calce agisce sulle cariche elettriche delle particelle fini, modificando le interazioni elettriche interparticellari e causandone la flocculazione: gli ioni potassio (K+) e sodio (Na+) vengono sostituiti dallo ione calcio (Ca++).
Conseguenza della flocculazione è la modifica della granulometria della frazione fine sviluppando l’agglomerazione delle particelle disperse nell’acqua. e la modifica della plasticità della terra.
Fig. 1 – Modifica dei limiti di consistenza della terra in funzione del dosaggio di calce.
Come mostrato nella figura 1 al crescere del dosaggio in calce di apporto si osserva una sensibile variazione del limite di plasticità (wP) della terra che aumenta ed una variazione più modesta del limite di liquidità (wL) che può aumentare, ma anche rimanere invariato o diminuire.
L’indice di plasticità (Ip), in ogni caso diminuisce; tuttavia, l’effetto che più interessa ai fini pratici è l’ampliamento del campo di stato solido della terra trattata. Così, un terreno che per contenuto d’acqua si trova in campo plastico, in uno stato di consistenza che lo rende difficilmente trafficabile per i mezzi di cantiere, mediante trattamento con calce viene portato in condizioni di stato favorevoli alle operazioni di movimento di terra.
La variazione del contenuto d’acqua
L’impiego di calce viva provoca un forte abbassamento del contenuto d’acqua presente nella terra: circa un punto percentuale per ogni punto di calce aggiunto, per effetto combinato dell’idratazione della calce, della vaporizzazione dell’acqua prodotta dal calore della reazione esotermica e per apporto di materia secca. L’impiego di calce idrata riduce l’umidità di circa lo 0,3% per ogni punto di calce di apporto.
La modifica delle caratteristiche di costipamento della terra
Figura 2
Come si può osservare nella Figura 2, a parità di energia di costipamento, le curve Proctor della terra trattata con calce risultano tutte al di sotto di quelle della terra non trattata e spostate nella direzione delle umidità crescenti.
Il trattamento con calce, quindi, riduce il valore massimo della massa volumica apparente del secco che può essere raggiunta per data energia di costipamento e fa aumentare il corrispondente tenore in acqua ottimale di costipamento. L’entità dei due effetti cresce col dosaggio in calce.
Effetti di lungo termine della calce nella stabilizzazione dei terreni
Successivamente, agli elevati valori di pH dovuti alla presenza di calce, una parte dei minerali argillosi solubilizza e si combina con il calcio per dare origine a silico- alluminati idrati di calcio stabili dotati di un forte potere legante. Questo complesso di trasformazioni chimiche è comunemente conosciuto come reazione pozzolanica.
Studio della miscela terra-calce-acqua
Nello studio di fattibilità vengono forniti gli elementi a sostegno della possibilità di ricorrere alla stabilizzazione dei terreni in sito.
La stabilizzazione del suolo ha come scopo quello di rendere un terreno utilizzabile, migliorandone le caratteristiche reologiche, chimiche, meccaniche e la sua durata, permettendogli di sopportare le sollecitazioni indotte dagli eventuali carichi applicati e resistere agli agenti atmosferici ai quali è soggetto.
L’adozione delle miscele terreno-legante nasce dall’esigenza di migliorare le caratteristiche meccaniche dei terreni in sito costituenti i piani di imposta dei rilevati o dei terreni provenienti dagli scavi di sbancamento nell’ambito del cantiere, in modo che possano essere proficuamente impiegati come adeguati piano di imposta dei rilevati o come materiali pre la costruzione dei rilevati stradali fino ai sottofondi della pavimentazione stradale vera e propria.
L’impiego, per i suddetti lavori, dei materiali disponibili in loco, consente di pervenire ad una riduzione dell’entità del trasporto di materiali dalle cave di prestito e verso luoghi di discarica, con evidenti vantaggi connessi alla riduzione o all’eliminazione di nuove caveo discariche.
Lo studio di fattibilità di stabilizzazione, che descriviamo più approfonditamente nel prossimo articolo, si propone di pervenire alla progettazione della miscela ottimale terra – acqua – legante al fine di ottimizzare i singoli componenti della miscela. Risulta fondamentale indagare le caratteristiche tipologiche, fisiche e chimiche dei terreni naturali mediante prove di prequalifica. Dopo la fase di qualificazione del terreno naturale e del legante si valuterà la possibilità di pervenire alla progettazione della miscela ottimale terra – acqua – legante.