Formazione del corpo stradale e sottofondo I sottofondi
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- Virgilio Ricciardi
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1 Formazione del corpo stradale e sottofondo I sottofondi Corso di Costruzioni di strade Prof. Maurizio Bocci Dipartimento di Idraulica, Strade, Ambiente e Chimica Collaboratori: Ing. Andrea Graziani, a.graziani@univpm.it Ing. Fabrizio Cardone, f.cardone@univpm.it Ing. Andrea Grilli, a.grilli@univpm.it ver /03/2011 Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
2 Sommario 1 Definizioni 2 La portanza dei sottofondi Prove di carico su piastra Prova CBR Modulo resiliente ed altre prove 3 Il gelo nei sottofondi 4 Miglioramento delle terre Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
3 Il sottofondo È lo strato più superficiale... del terreno in sito (per le sezioni in trincea) del rilevato (per le sezioni in riporto) Al suo interno sono ancora apprezzabili gli effetti delle sollecitazioni prodotte dai carichi veicolari. Costituisce una interfaccia tra: sovrastruttura (omogenea) terreno (eterogeneo) Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
4 Caratteristiche prestazionali dei sottofondi Portanza: capacità di resistere ai carichi veicolari (load bearing capacity) elevata rigidezza: miglior supporto per la pavimentazione durante la costruzione è più semplice compattare durante l esercizio è causa di deformazioni più basse elevata resistenza all accumulo di deformazioni permanenti: mantenimento nel tempo della rigidezza mantenimento della regolarità del piano viabile Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
5 Caratteristiche prestazionali dei sottofondi Portanza: capacità di resistere ai carichi veicolari (load bearing capacity) elevata rigidezza: miglior supporto per la pavimentazione durante la costruzione è più semplice compattare durante l esercizio è causa di deformazioni più basse elevata resistenza all accumulo di deformazioni permanenti: mantenimento nel tempo della rigidezza mantenimento della regolarità del piano viabile Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
6 Caratteristiche prestazionali dei sottofondi Durabilità: capacità di resistere alle sollecitazioni ambientali: resistenza al gelo/disgelo il gelo può provocare rigonfiamenti (frost heave); il disgelo può provocare cedimenti (thaw weakening) variazioni di umidità (suscettibilità all acqua): possono deteriorare la portanza; possono provocare ritiro o rigonfiamento Regolarità: fornire una superficie di appoggio piana (priva di irregolarità) per la costruzione della pavimentazione Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
7 Caratteristiche prestazionali dei sottofondi Durabilità: capacità di resistere alle sollecitazioni ambientali: resistenza al gelo/disgelo il gelo può provocare rigonfiamenti (frost heave); il disgelo può provocare cedimenti (thaw weakening) variazioni di umidità (suscettibilità all acqua): possono deteriorare la portanza; possono provocare ritiro o rigonfiamento Regolarità: fornire una superficie di appoggio piana (priva di irregolarità) per la costruzione della pavimentazione Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
8 Caratteristiche prestazionali dei sottofondi Durabilità: capacità di resistere alle sollecitazioni ambientali: resistenza al gelo/disgelo il gelo può provocare rigonfiamenti (frost heave); il disgelo può provocare cedimenti (thaw weakening) variazioni di umidità (suscettibilità all acqua): possono deteriorare la portanza; possono provocare ritiro o rigonfiamento Regolarità: fornire una superficie di appoggio piana (priva di irregolarità) per la costruzione della pavimentazione Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
9 Caratteristiche prestazionali dei sottofondi Esempi di dissesti prodotti da: carichi veicolari cicli di gelo/disgelo: Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
10 La portanza Può essere definita in modo sintetico come: il carico che, in condizioni di sollecitazione note, provoca un cedimento fissato Più il generale: è il parametro meccanico quantitativo utilizzato per dimensionare la sovrastante pavimentazione (sovrastruttura) è definita e misurata in modo diverso in relazione alla metodologia di dimensionamento adottata: empirica; razionale (analitica). Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
11 La portanza Può essere definita in modo sintetico come: il carico che, in condizioni di sollecitazione note, provoca un cedimento fissato Più il generale: è il parametro meccanico quantitativo utilizzato per dimensionare la sovrastante pavimentazione (sovrastruttura) è definita e misurata in modo diverso in relazione alla metodologia di dimensionamento adottata: empirica; razionale (analitica). Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
12 Metodi di misura della portanza Si può distinguere tra metodi usati prevalentemente: in fase di progetto in laboratorio in sito (campo prova) in fase di controllo in laboratorio in sito empirici razionali in sito Prove di carico su piastra (M d ) Prove di carico su piastra (E v, k) in laboratorio Prova CBR Modulo Resiliente (M R ) Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
13 Metodi di misura della portanza Si può distinguere tra metodi usati prevalentemente: in fase di progetto in laboratorio in sito (campo prova) in fase di controllo in laboratorio in sito empirici razionali in sito Prove di carico su piastra (M d ) Prove di carico su piastra (E v, k) in laboratorio Prova CBR Modulo Resiliente (M R ) Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
14 Prove di carico su piastra In generale: Si applica un carico P (pressione p = P πd 2 /4 ) attraverso una piastra di diametro D ( - rigida) si misura l abbassamento δ della piastra Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
15 Prove di carico su piastra Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
16 Prove di carico su piastra Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
17 Prove di carico su piastra Per interpretare i risultati ci si basa sui 2 modelli di comportamento: Boussinesq: δ = p D π(1 ν2 ) E 4 E: modulo elastico (ν: coeff. di Poisson) [E] = [F ][L] 2 es: MPa Westergaard: δ = p k [k] = [F ][L] 3 es: MPa/m k: modulo di reazione Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
![di Poisson) [E] = [F ][L] 2 es: MPa Westergaard: δ = p k [k] = [F ][L] 3 es:](/docs-images/47/17745712/images/page_17.jpg "MPa/m k: modulo di reazione Prof.")
18 Prove di carico su piastra Per interpretare i risultati ci si basa sui 2 modelli di comportamento: Boussinesq: δ = p D π(1 ν2 ) E 4 E: modulo elastico (ν: coeff. di Poisson) [E] = [F ][L] 2 es: MPa Westergaard: δ = p k [k] = [F ][L] 3 es: MPa/m k: modulo di reazione Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
![di Poisson) [E] = [F ][L] 2 es: MPa Westergaard: δ = p k [k] = [F ][L] 3 es:](/docs-images/47/17745712/images/page_18.jpg "MPa/m k: modulo di reazione Prof.")
19 Prove di carico su piastra Modelli di Boussinesq, Westergaard, comportamento sperimentale: Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
20 Il modulo di deformazione M d (ed M d ) Bollettino Ufficiale del CNR, N. 69 M d = p s D (primo ciclo di carico) M d = p s D (secondo ciclo di carico) deriva dall interpretazione di Boussinesq: M d, M d E; s, s δ; π(1 ν2 ) 4 = 1 ν 2 < 0: non ha significato fisico! D = 300mm si procede ad incrementi di carico prefissati; si calcola Md in corrispondenza di fissati livelli di carico... Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
21 Il modulo di deformazione M d (ed M d ) Bollettino Ufficiale del CNR, N. 69 Strati del rilevato e sottofondo: Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
22 Il modulo di deformazione M d (ed M d ) Bollettino Ufficiale del CNR, N. 69 Strati di fondazione in misto granulare (pavimentazione): Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
23 Il modulo di deformazione M d (ed M d ) Bollettino Ufficiale del CNR, N. 69 Strati di base in misto granulare (pavimentazione): Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
24 Il modulo di deformazione E v1 (ed E v2 ) Norma Svizzera SN b E v1 = 0.75 E v2 = 0.75 p s D (primo ciclo) p s D (secondo ciclo) deriva dall interpretazione di Boussinesq: π(1 ν2 ) = 0.75 ν = 0, 21: OK! 4 D = 300mm si procede ad incrementi di carico regolari; si calcola Ev in corrispondenza di fissati livelli di carico... Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
25 Il modulo di deformazione E v1 (ed E v2 ) Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
26 Il modulo di reazione k Bollettino Ufficiale del CNR, N. 146 k = p δ deriva dall interpretazione di Westergaard D = 760mm si calcola k tra 0,01 e 0,08 MPa. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
27 Il modulo di reazione k k = p δ Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
28 L indice di portanza CBR California Bearing Ratio introdotto negli anni 20 dal California Division of Highways per il dimensionamento delle pavimentazioni Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
29 L indice di portanza CBR California Bearing Ratio è una misura empirica della portanza di un materiale non legato ottenuta mediante una prova semplice prova di penetrazione Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
30 La prova CBR Interpretazione dei risultati I 2,5 = F 2,5 13, CBR = max I 5 = F 5, Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
31 La prova CBR Interpretazione dei risultati Se la curva presenta una concavità verso l alto, il risultato dev essere corretto: Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
32 La prova CBR Esecuzione della prova la penetrazione avviene a velocità costante; il diametro dell ago CBR è di 50 mm il sovraccarico simula l azione della pavimentazione La prova può essere effettuata: in sito (poco usata); si determina l indice di portanza CBR corrispondente alle effettive condizioni umidità ed addensamento. in laboratorio: su terre costipate con energia ed umidità note; normalmente si usa l energia AASHTO mod. ed il contenuto d acqua ottimo (W opt ) si può richiedere che la prova avvenga dopo la saturazione del campione (4gg di immersione in acqua) Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
33 La prova CBR Esecuzione della prova la penetrazione avviene a velocità costante; il diametro dell ago CBR è di 50 mm il sovraccarico simula l azione della pavimentazione La prova può essere effettuata: in sito (poco usata); si determina l indice di portanza CBR corrispondente alle effettive condizioni umidità ed addensamento. in laboratorio: su terre costipate con energia ed umidità note; normalmente si usa l energia AASHTO mod. ed il contenuto d acqua ottimo (W opt ) si può richiedere che la prova avvenga dopo la saturazione del campione (4gg di immersione in acqua) Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
34 La prova CBR Esecuzione della prova: saturazione al termine della fase di saturazione si misura il rigonfiamento del materiale. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
35 Il Modulo Resiliente è un parametro razionale per misurare la portanza (rigidezza); simula la risposta all applicazione dinamica e ripetuta dei carichi veicolari; tiene conto delle condizioni di confinamento del materiale in sito. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
36 Il Modulo Resiliente Si ottiene con una prova triassiale... σ 1 = σ v + σ idr σ 2 = σ idr Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
37 Il Modulo Resiliente... applicando un carico impulsivo ripetuto: M R = σ d ɛ v,r σ d : sforzo deviatorico; ɛ v,r = L L : deformazione restituita (resiliente). Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
38 Portanza dei sottofondi Quanto vale la portanza? Valori di riferimento del Catalogo delle pavimentazioni (CNR): portanza scarsa: CBR = 3%; Mr = 30MPa; k = 20 kpa/mm portanza media: CBR = 9%; Mr = 90MPa; k = 60 kpa/mm portanza buona: CBR = 15%; Mr = 150MPa; k = 100 kpa/mm Valori di riferimento della normativa Svizzera (SN ): Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
39 Portanza dei sottofondi Quanto vale la portanza? Valori di riferimento del Catalogo delle pavimentazioni (CNR): portanza scarsa: CBR = 3%; Mr = 30MPa; k = 20 kpa/mm portanza media: CBR = 9%; M r = 90MPa; k = 60 kpa/mm portanza buona: CBR = 15%; M r = 150MPa; k = 100 kpa/mm Valori di riferimento della normativa Svizzera (SN ): Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
40 Portanza dei sottofondi Quanto vale la portanza? Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
41 Le prove rapide Recentemente si sono diffusi alcuni Metodi Rapidi (in sito): piastra dinamica leggera (si ottiene un modulo dinamico E d ); penetrometro dinamico (si ottiene un indice di penetrazione DCP che può essere correlato con l indice CBR). Piastra dinamica leggera (DPBT) Penetrometro dinamico a cono (DCP) Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
42 Il gelo nei sottofondi Effetti del gelo 1 congelamento dell acqua interstiziale: nelle terre granulari l aumento di volume (circa 9%) sfrutta i vuoti esistenti (S r < 1); nelle terre fini, in presenza di acqua di risalita capillare, si può avere la formazione di lenti di ghiaccio che possono causare sollevamenti non uniformi ed ondulazioni del piano viabile 2 Al disgelo le lenti di ghiaccio si sciolgono producendo delle zone di accumulo d acqua in corrispondenza delle quali si ha un crollo della portanza. è questo il fenomeno più dannoso! Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
43 Il gelo nei sottofondi Effetti del gelo 1 congelamento dell acqua interstiziale: nelle terre granulari l aumento di volume (circa 9%) sfrutta i vuoti esistenti (S r < 1); nelle terre fini, in presenza di acqua di risalita capillare, si può avere la formazione di lenti di ghiaccio che possono causare sollevamenti non uniformi ed ondulazioni del piano viabile 2 Al disgelo le lenti di ghiaccio si sciolgono producendo delle zone di accumulo d acqua in corrispondenza delle quali si ha un crollo della portanza. è questo il fenomeno più dannoso! Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
44 Penetrazione del gelo Quando la temperatura dell aria scende sotto 0 C l acqua libera nella pavimentazione inizia a congelare; il congelamento procede gradualmente verso il basso. L avanzamento del gelo procede con: le basse temperature; il tempo. per i sottofondi il problema si manifesta quando la profondità di penetrazione del gelo supera lo spessore della pavimentazione Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
45 Formazione delle lenti di ghiaccio alla profondità di penetrazione del gelo l acqua inizia a congelare; i cristalli di ghiaccio si accrescono attirando l acqua presente nei vuoti adiacenti, il fenomeno è alimentato prevalentemente dall acqua di risalita capillare; si formano le lenti di ghiaccio che provocano il sollevamento della pavimentazione Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
46 Altezza di risalita capillare Il fenomeno è dovuto alla tensione superficiale che si sviluppa all interfaccia tra acqua ed aria: si forma un menisco poiché l attrazione acqua acqua è maggiore di quella acqua aria. All interno di un tubo cilindrico, per l equilibrio: da cui: π D t cosθ = γ w h c πd 2 h c = 4 t cosθ γ w d N.B. L acqua di risalita capillare a una pressione relativa inferiore a quella atmosferica, e quindi un punto di congelamento più basso Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50 4
47 Altezza di risalita capillare Il fenomeno è dovuto alla tensione superficiale che si sviluppa all interfaccia tra acqua ed aria: si forma un menisco poiché l attrazione acqua acqua è maggiore di quella acqua aria. All interno di un tubo cilindrico, per l equilibrio: da cui: π D t cosθ = γ w h c πd 2 h c = 4 t cosθ γ w d N.B. L acqua di risalita capillare a una pressione relativa inferiore a quella atmosferica, e quindi un punto di congelamento più basso Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50 4
48 Altezza di risalita capillare Il fenomeno è dovuto alla tensione superficiale che si sviluppa all interfaccia tra acqua ed aria: si forma un menisco poiché l attrazione acqua acqua è maggiore di quella acqua aria. All interno di un tubo cilindrico, per l equilibrio: da cui: π D t cosθ = γ w h c πd 2 h c = 4 t cosθ γ w d N.B. L acqua di risalita capillare a una pressione relativa inferiore a quella atmosferica, e quindi un punto di congelamento più basso Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50 4
49 Altezza di risalita capillare Per le terre: h c = C e D 10 C = cm 2 e = indice dei vuoti D 10 = dimensione corrispondente al 10% di Passante totale: Limi: cm Argille: cm I terreni limosi (0, 002mm < D < 0, 06mm) subiscono maggiormente gli effetti del gelo, si hanno infatti: elevate altezze di risalita capillare; permeabilità sufficiente a permettere l accrescimento delle lenti. le argille hanno permeabilità troppo bassa Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
50 Altezza di risalita capillare Per le terre: h c = C e D 10 C = cm 2 e = indice dei vuoti D 10 = dimensione corrispondente al 10% di Passante totale: Limi: cm Argille: cm I terreni limosi (0, 002mm < D < 0, 06mm) subiscono maggiormente gli effetti del gelo, si hanno infatti: elevate altezze di risalita capillare; permeabilità sufficiente a permettere l accrescimento delle lenti. le argille hanno permeabilità troppo bassa Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
51 Formazione delle lenti di ghiaccio Sintesi delle cause: 1 temperatura inferiore a 0 per lunghi periodi; 2 disponibilità di acqua di risalita capillare; 3 permeabilità del terreno; Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
52 Sensibilità al gelo Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
53 Sensibilità al gelo Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
54 Tecniche di miglioramento (stabilizzazione) MECCANICA (tutte le miscele) CON LEGANTI IDROCARBURICI (sottofondi, fondazione) CON CEMENTO (sottofondi, fondazione) CON CALCE (rilevati, sottofondi, fondazione) CON CALCE E CEMENTO (sottofondi, fondazione) Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
55 Stabilizzazione meccanica Avviene mediante operazioni di tipo meccanico come: MISCELAZIONE, UMIDIFICAZIONE E COSTIPAMENTO. STABILIZZAZIONI GRANULOMETRICHE: consistono nel dosare opportunamente le frazioni fini (LIMO ARGILLOSE) che costituiscono la matrice legante, con le frazioni più grossolane (SABBIA e GHIAIA) che conferiscono elevato attrito interno. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
56 Stabilizzazione meccanica Avviene mediante operazioni di tipo meccanico come: MISCELAZIONE, UMIDIFICAZIONE E COSTIPAMENTO. STABILIZZAZIONI GRANULOMETRICHE: consistono nel dosare opportunamente le frazioni fini (LIMO ARGILLOSE) che costituiscono la matrice legante, con le frazioni più grossolane (SABBIA e GHIAIA) che conferiscono elevato attrito interno. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
57 Stabilizzazione a bitume Ampio campo di utilizzo (si escludono applicazioni per terre prevalentemente argillose oppure ghiaiose); tipi di leganti: CATRAMI e BITUMI LIQUIDI (in disuso) oppure EMULSIONI BITUMINOSE (in espansione); funzioni svolte dall additivo idrocarburato (bitume): conferire coesione al terreno; impermeabilizzare le frazioni fini sensibili all acqua. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
58 Stabilizzazione a bitume Ampio campo di utilizzo (si escludono applicazioni per terre prevalentemente argillose oppure ghiaiose); tipi di leganti: CATRAMI e BITUMI LIQUIDI (in disuso) oppure EMULSIONI BITUMINOSE (in espansione); funzioni svolte dall additivo idrocarburato (bitume): conferire coesione al terreno; impermeabilizzare le frazioni fini sensibili all acqua. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
59 Stabilizzazione a bitume Ampio campo di utilizzo (si escludono applicazioni per terre prevalentemente argillose oppure ghiaiose); tipi di leganti: CATRAMI e BITUMI LIQUIDI (in disuso) oppure EMULSIONI BITUMINOSE (in espansione); funzioni svolte dall additivo idrocarburato (bitume): conferire coesione al terreno; impermeabilizzare le frazioni fini sensibili all acqua. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
60 Stabilizzazione a cemento applicazioni limitate ai terreni sabbiosi con granulometria continua e P% al 200 ASTM %; dopo miscelazione e compattazione si hanno in tempi brevi elevate resistenze a causa di veri e propri fenomeni di presa. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
61 Stabilizzazione a calce Particolarmente adatta per: terre fini dei gruppi A6 A7 (IP > 10) terre ghiaioso argillose dei gruppi A2-6 A2-7 (P 0,4mm < 35) Si utilizzano: calce viva: CaO; calce idrata: Ca(OH) 2 Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
62 Stabilizzazione a calce Meccanismi di reazione a breve termine ESSICCAZIONE dovuta al fissaggio chimico dell acqua (spegnimento della calce) ed alla EVAPORAZIONE conseguente a un innalzamento della temperatura generato da una reazione fortemente esotermica CaO + H2 O = Ca(OH) J/mole dopo 2h: W % = 1 1.5% per ogni 1% di CaO aggiunto FLOCCULAZIONE dovuta allo scambio di ioni liberi in soluzione Ca++ con i cationi Na+, K+, ecc., che consente la formazione nelle primissime ore di legami tra le particelle disperse di argilla che vengono in tal modo agglomerate AGEVOLANDO LE OPERAZIONI DI MISCELAZIONE E COMPATTAZIONE. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
63 Stabilizzazione a calce Meccanismi di reazione a breve termine ESSICCAZIONE dovuta al fissaggio chimico dell acqua (spegnimento della calce) ed alla EVAPORAZIONE conseguente a un innalzamento della temperatura generato da una reazione fortemente esotermica CaO + H2 O = Ca(OH) J/mole dopo 2h: W % = 1 1.5% per ogni 1% di CaO aggiunto FLOCCULAZIONE dovuta allo scambio di ioni liberi in soluzione Ca++ con i cationi Na+, K+, ecc., che consente la formazione nelle primissime ore di legami tra le particelle disperse di argilla che vengono in tal modo agglomerate AGEVOLANDO LE OPERAZIONI DI MISCELAZIONE E COMPATTAZIONE. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
64 Stabilizzazione a calce Effetti a breve termine limiti di Atterberg: aumento del LP e conseguente riduzione di IP, modifica della distribuzione granulometrica a causa della flocculazione; costipamento: la curva Proctor risulta appiattita e l umidità ottima si alza, diminuisce la massa volumica secca per effetto dell aumento dell indice dei vuoti; riduzione del rigonfiamento e del ritiro a causa sia della diminuizione di affinità all acqua dei materiali trattati, sia della formazione di legami stabili che si oppongono ai cambiamenti di volume; l indice CBR può essere moltiplicato da 4 a 10 al termine di 2h. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
65 Stabilizzazione a calce Meccanismi di reazione a lungo termine Ca(OH) 2 = Ca [OH] Ca [OH] + SiO 2 (silice dell argilla) = C x S y H z Ca [OH] + Al 2 O 3 (allumina dell argilla) = C xa y H z gli indici x,y,z e x,y,z variano a seconda che l argilla sia una montmorillonite (molto reattiva), una caolinite (mediamente reattiva) oppure una illite (poco reattiva e difficilmente attaccabile). Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
66 Stabilizzazione a calce Effetti a lungo termine incrementi sensibili di RESISTENZA e RIGIDEZZA: PROVE DI COMPRESSIONE E/O DI TRAZIONE INDIRETTA; PROVA CBR: valori oltre 100 incrementi significativi della RESISTENZA ALL ACCUMULO DI DEFORMAZIONE PERMANENTE; miglioramento della DURABILITA sotto l azione dell acqua e del gelo. Prof. Maurizio Bocci (ISAC) Sottofondi 21 marzo / 50
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