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STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE STUDIO DI LABORATORIO DELLA MISCELA TERRA CALCE

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STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

STUDIO DI LABORATORIO DELLA MISCELA TERRA CALCE

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

INTERAZIONE CALCE TERRENO

L’aggiunta di calce in un terreno argilloso provoca:

1) la sostituzione degli ioni Na2+, K+, H+ con ioni Ca2+ (scambio ionico);1) la sostituzione degli ioni Na2 , K , H con ioni Ca2 (scambio ionico);

2) innalzamento del pH che produce la solubilizzazione della silice presente nei minerali argillosi e la sua disponibilità a reagire con gli ioni calcio formando ili ll i ti id ti di l i t bili d t ti di f t t l t ( isilicoalluminati idrati di calcio stabili dotati di forte potere legante (reazione

pozzolanica).

La quantità di silico-alluminati prodotti dipende dalla reattività del terreno ed è proporzionale sia alla quantità di calce aggiunta sia al tempo di maturazione.

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

EFFETTI DELLA STABILIZZAZIONE A CALCE

L’AGGIUNTA DI CALCE NEL TERRENO PRODUCE:

• la flocculazione e l’agglomerazione delle particelle argillose (< 2.0 μm) modificandone sostanzialmente la distribuzione granulometrica.•un aumento del campo nel quale il terreno presenta un comportamento

lid ( i ti i d l t )solido; (“inertizzazione del terreno”).•un aumento del contenuto in acqua ottimale, in una diminuzione del peso di volume del terreno secco

n incremento della resisten a CBR e na dimin ione dell’indice di•un incremento della resistenza CBR e una diminuzione dell’indice di rigonfiamento.•cambiamenti nella curva sforzo-deformazione, incrementi sensibili di resistenza al taglio e una riduzione della deformazione a rottura (aumentoresistenza al taglio e una riduzione della deformazione a rottura (aumento del modulo di deformazione)

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

CRITERI DI ACCETTABILITA’ TENNENO NATURALE

•Una terra affinchè risulti adatta alla stabilizzazione a calce , deve essere di tipo limo-argilloso e deve avere un idice di plasticità superiore a 10 (tipo A6 ed A7 CNR UNI 10006).

•Posso essere stabilizzate anche terreni giaioso-argillosi purchè presentino una frazione passante al setaccio 0.4 UNI non inferiore a 35% (fig. 1).

N d t•Non dovranno presentareun contenuto di sostanzaorganica superiore al 2%.

•Non dovranno avere uncontenuto di solfatisuperiore all’1%.

Fig.1

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

FASI PROGETTUALI

1. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO TAL QUALE

2. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO A DIVERSO CONTENUTO DI CALCE E ACQUA

3. VARIAVILITA’ NEL TEMPO DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO STABILIZZATO A CALCE

4. DEFINIZIONE E STUDIO DELLA RICETTA OTTIMALE

5. PROVE DI CONTROLLO

Contenuo in Tot

Lo studio verrà eseguto su 5 campioni alle seguenti percentuali di calce

Contenuo in Calce 1.50% 2.00% 2.50% 3.00% 4.00% 5.00% Tot

Campioni

N° Campioni 5 5 5 5 5 5 30

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

FASI PROGETTUALI1. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO TAL

QUALE

2. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO A DIVERSO CONTENUTO DI CALCE E ACQUA

3. VARIAVILITA’ NEL TEMPO DELLE CARATTERISTICHE DEL

1. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO TAL QUALE

TERRENO STABILIZZATO A CALCE

4. DEFINIZIONE E STUDIO DELLA RICETTA OTTIMALE

5. PROVE DI CONTROLLO

Analisi granulometricaContenuto naturale d’acquaDeterminazione del peso specifico dei graniDeterminazione del peso specifico dei graniContenuto di sostanze organicheContenuto in sofatiDeterminazione dei limiti di Atterberg ed indice di plasticitàDeterminazione dei limiti di Atterberg ed indice di plasticitàClassificazione CNR UNI 10006Determinazione del contenuto ottimale di acqua Determinazione del indice CBRDeterminazione della resistenza a compressione (ELL)Determinazione della resistenza a taglio (Talio diretto CD)Determinazione delle resistenza a taglio non drenata (CIU)Determinazione dei parametri di defotmazione (IL)Determinazione del rigonfiamento e della pressione di rigonfiamento

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

FASI PROGETTUALI1. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO TAL

QUALE

2. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO A DIVERSO CONTENUTO DI CALCE E ACQUA

3. VARIAVILITA’ NEL TEMPO DELLE CARATTERISTICHE DEL

2. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO A DIVERSO

TERRENO STABILIZZATO A CALCE

4. DEFINIZIONE E STUDIO DELLA RICETTA OTTIMALE

5. PROVE DI CONTROLLO

CONTENUTO DI CALCE E ACQUA

Analisi granulometricagDeterminazione del contenuto ottimale di acquaDeterminazione dei limiti di Atterberg ed indice di plasticitàDeterminazione del indice CBRDeterminazione della resistenza a compressione (ELL)Determinazione della resistenza a taglio (Taglio diretto CD)Determinazione delle resistenza a taglio non drenata (CIU)Determinazione dei parametri di deformazione (IL)Determinazione del rigonfiamento e della pressione di rigonfiamento

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

1. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO TAL QUALE

2. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO A DIVERSO CONTENUTO DI CALCE E ACQUA

3. VARIAVILITA’ NEL TEMPO DELLE CARATTERISTICHE DEL

FASI PROGETTUALI

3. VARIAVILITA’ DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO STABILIZZATO A CALCE NEL TEMPO

TERRENO STABILIZZATO A CALCE

4. DEFINIZIONE E STUDIO RICETTA OTTIMALE

5. PROVE DI CONTROLLO

Contenuo in Calce 1.50% 2.00% 2.50% 3.00% 4.00% 5.00%

Giorni stagionaturaGiorni stagionatura

Tipologia prove 0 1 2 3 4 5 6 7 11 28

Proctor Modoficata X

Limiti di Atterberg X X X X X X X X X

Analisi granulometrica X X X X X X X X X

CBR a 7 gg X X

CBR 7 4 di i bibi i i d l i fi t XCBR a 7 gg e 4 di imbibizione e misura del rigonfiamento X

ELL (w naturale ed ottimale) X X X

Talio diretto CD (w naturale ed ottimale) X X X

Triassiale CIU (w naturale ed ottimale) X X XTriassiale CIU (w naturale ed ottimale) X X X

Porva Edometrica IL (w naturale ed ottimale) X X X

Prova di rigonfiamento in edometro (w naturale ed ottimale) X X X

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

FASI PROGETTUALI1. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO TAL

QUALE

2. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO A DIVERSO CONTENUTO DI CALCE E ACQUA

3. VARIAVILITA’ NEL TEMPO DELLE CARATTERISTICHE DEL

4. DEFINIZIONE DELLA RICETTA OTTIMALE

TERRENO STABILIZZATO A CALCE

4. DEFINIZIONE E STUDIO RICETTA OTTIMALE

5. PROVE DI CONTROLLO

Definite le caratteristiche fisico meccaniche del terreno stabilizzato ai vari contenuti di calce ed acqua, e difinito la loro variabilità nel tempo si può desumere la ricetta ottimale della miscela terreno-calce-acqua

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

FASI PROGETTUALI1. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO TAL

QUALE

2. DEFINIZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL TERRENO A DIVERSO CONTENUTO DI CALCE E ACQUA

3. VARIAVILITA’ NEL TEMPO DELLE CARATTERISTICHE DEL

5. PROVE DI CONTROLLO

TERRENO STABILIZZATO A CALCE

4. DEFINIZIONE E STUDIO RICETTA OTTIMALE

5. PROVE DI CONTROLLO

Si possono effettuare prove in corso d’opre quali:

•Densità in sito

•Prova di carico su piastra

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

100

120

60

80

ante

(%)

Variazione dei limiti di Atterberg in funzione

20

40

Pass

a

Terreno naturale

1 gg stagionaturalimiti di atterberg

Va a o e de t d tte be g u o e dei giorni di stagionatura

0

20

0,0010,0100,1001,00010,000100,000

diametro (mm)

7 gg stagionatura

28 gg stagionatura

50

60

LL

LP

IP( )

30

40

w (%

)Variazione della granulometria in funzione dei giorni di stagionatura

10

20

00 2 4 6 8 10

Giorni

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

350

400

kPa

V i i d ll i i h i h

150

200

250

300

ne d

i Com

pres

sion

e, k Variazione delle caratteristiche meccaniche

in funzione della % di Calce

0 800

0

50

100

0 1 2 3 4 5 6 7

Tens

ion

1.50% Calce

2.50% Calce

2.00% Calce0,750

0,800

1.50% Calce

2.00% Calce

2.50% Calce

Deformazione Assiale, %

y = 0,5808x + 51,302 y = 0,5739x + 62,568

180

200 0,650

0,700

100

120

140

160

tagl

io (k

N/m

2)

0,550

0,600e

0

20

40

60

80

sfor

zo d

i t

1.50 % Calce

2.00% Calce

2.50% Calce0,450

0,500

y = 0,5595x + 46,219

00,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00

sforzo normale (kN/m2)

0,40010 100 1000 10000

σ (kN/m2)

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

C B R / % C A L C E / % A C Q U AS T A G I O N A T U R A 7 g g

3 0 0 ,0 0 %

3 5 0 ,0 0 %Variazione del contenuto d’acqua ottimale e dell’indice CBR in funzione della % di Calce

15 0 ,0 0 %

2 0 0 ,0 0 %

2 5 0 ,0 0 %

17,50

18,00

0 ,0 0 %

5 0 ,0 0 %

10 0 ,0 0 %

1 .5 0 % c a lc e

2 .0 0 % c a lc e

2 .5 0 % c a lc e

16,50

17,00

0 ,0 0 5 ,0 0 10 ,0 0 15 ,0 0 2 0 ,0 0 2 5 ,0 0 3 0 ,0 0

w ( % )

C B R / % C A L C E / % A C Q U AS T A G I O N A T U R A 7 g g - I M B I B I Z I O N E 4 g g

3 0 0 , 0 0 %

15,50

16,00

1,50% calce2 0 0 , 0 0 %

2 5 0 , 0 0 %

14,50

15,00 2.00% calce

2,50% calce

opt

Poli. (opt)

5 0 , 0 0 %

1 0 0 , 0 0 %

1 5 0 , 0 0 %

1 .5 0 % c a lc e

2 0 0 % c a lc e14,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,000 , 0 0 %

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0

w ( % )

2 .0 0 % c a lc e

2 .5 0 % c a lc e

STABILIZZAZIONE DELLE TERRE A CALCE

POSSIBILI SVILUPPI NELLO STUDIO DEI STABILIZZATI A CALCE

L’impiego pluriennale nell’ambito delle terre stabilizzate a calce, ha permesso di definire una metodologia progettuale ed una tecnicaesecutiva basate sul controllo empirico delle prestazioni meccaniche delle miscele. Le procedure sono basate su prove empirichequali la prova CBR e la prova di compressione ad espansione laterale libera.In Italia la norma C.N.R. n° 36/73 prevede come prova di accettazione solamente la CBR ed è richiesta anche la prova ELL se lastabilizzazione è eseguita su terre reattivestabilizzazione è eseguita su terre reattive.Le due prove, con una misura convenzionale della resistenza meccanica, permettono di valutare il comportamento in esercizio dellemiscele: ovviamente il metodo non considera l’effetto dinamico dei carichi che impegnano l’infrastruttura viaria.In analogia con quanto attualmente viene fatto con i materiali utilizzati nelle pavimentazioni flessibili sarebbe opportuno eseguire ilmix design delle miscele terracalce con uno studio sul comportamento del materiale sotto l’azione di carichi dinamici, in modo da

li l t l di l t h i f i d ll di i i i t i i i l i b l it i d ll i iscegliere la percentuale di legante anche in funzione delle condizioni previste in esercizio e non solo in base al criterio della minimaspesa.Si propone una metodologia di prova per l’accettazione delle miscele basata sul comportamento deformativo delle miscele stessesotto l’azione dicarichi dinamici.Il protocollo si basa su una prova di creep dinamico, in grado valutare il comportamento deformativo ed in particolare la tendenzaall’accumulo delle deformazioni permanenti delle miscele terra-calce (A. Montepara & G. Tebaldi, Una nuova metodologia diprova per l’impiego di terre stabilizzate nel corpo stradale –2000; G. Cerni, Deformabilità delle miscele terra-1997)

Si propone inoltre lo studio della propagazione degli ultrasuoni nelle terre miscelate con calce al fine di determinare delle leggiempiriche che correlano la misura non distruttiva della velocità che può essere effettuata più volte sullo stesso campioneempiriche che correlano la misura non distruttiva della velocità, che può essere effettuata più volte sullo stesso campione,con le caratteristiche delle terre stabilizzate con calce. Tale risultato risulta fondamentale perché i tempi di reazione della calceconl’argilla, dai quali dipendono le stesse caratteristiche meccaniche del terreno trattato, non sono noti a priori in quanto fortementedipendenti dai diversi minerali argillosi presenti nel terreno.Ben più utile e di carattere pratico sarebbe il risultato ottenuto correlando i valori di velocità con i parametri meccanici a rottura dei

i i I ti l t t t t l i i li i l h ll d i l t i i di f i i l i diprovini. In particolare sono state trovate relazioni non lineari, analoghe a quella dei calcestruzzi, capaci di fornire i valori diresistenza e dimodulo, noti i valori di velocità, tenendo conto anche del contenuto in acqua (G.Cerni, Stabilizzazione dei terreni concalce: studio delle poprietà e delle prestazioni mediante l’impiego degli ultrasuoni-2001)