Un nuovo approccio alla gestione dei terreni di scavo: il caso dei pali trivellati

Introduzione alla tecnologia

La realizzazione dei pali trivellati (Figura 1) comporta l’esecuzione di un foro nel quale viene gettato il calcestruzzo che costituirà il palo. In questo processo, soprattutto nei terreni dove c’è il rischio di instabilità delle pareti del foro, i fluidi bentonitici svolgono un ruolo cruciale, grazie alle loro proprietà reologiche di tipo non Newtoniano. 

Figura 1. Perforazione di un palo trivellato

Infatti, una volta miscelata con acqua, la bentonite in polvere forma una sospensione colloidale, il “fluido di perforazione”, che è in grado di sostenere il foro rivestendone le pareti, penetrando parzialmente nel terreno a seconda della sua permeabilità e delle caratteristiche del fluido. 

La realizzazione di pali trivellati comporta la produzione di grandi quantità di terre e rocce da scavo (TRS), un materiale naturale non rinnovabile che sarebbe opportuno gestire in modo sostenibile, se possibile prevedendone il completo riutilizzo. A questo scopo è necessario esaminare attentamente la sua presenza di bentonite nelle TRS.

Il presente lavoro di tesi si inserisce in tale contesto e ha avuto l’obiettivo di determinare la quantità di bentonite presente nelle TRS provenienti dalla costruzione di pali trivellati per la linea ferroviaria AV/AC Verona-Padova (Figura 2) attraverso delle prove di laboratorio geotecniche.

Figura 2. TRS provenienti dal progetto AV/AC Verona-Padova

I metodi e i materiali adoperati

L’attività sperimentale è stata avviata con il prelievo di campioni di terreno presso il cantiere del 1° Lotto Funzionale del progetto ferroviario AV/AC Verona-Padova (Figura 3). 

Figura 3. Lunghezza della linea AV/AC Verona-Padova

In totale, sono stati prelevati 8 campioni che coprono un’ampia gamma di classi granulometriche, dalle argille alla ghiaia, al fine di garantire la rappresentatività del materiale di scavo analizzato (Figura 4). Tra le varie prove di laboratorio, l’analisi granulometrica è stata la principale indagine, effettuata per tutti i campioni tramite i metodi di vagliatura e setacciatura, per particelle fino a 0,075 mm, e di sedimentazione, per particelle più piccole. .Per esaminare la granulometria si sono utilizzati i parametri d50 e d20 in quanto la letteratura li considera comuni indicatori per la descrizione delle curve granulometriche. La quantità di bentonite è stata fatta coincidere ragionevolmente con il P_0,012, ossia il passante attraverso l’ultimo setaccio ideale, avente dimensioni inferiori a 0,012 mm, in quanto la montmorillonite è uno dei minerali argillosi con maggior presenza di particelle estremamente piccole ed è ragionevole supporre che tale minerale costituisca la parte preponderante della bentonite presente nei campioni esaminati.

Figura 4. Preparazione dei provini

I risultati

Le prove mostrate nei due grafici di Figura 6 e 7 mostrano una forte correlazione tra la granulometria dei campioni e il P_0,012. Si può in particolare notare come il d50 e il d20 seguano una variazione esponenziale in relazione al P_0,012, dimostrando che, al diminuire delle dimensioni delle particelle, tale valore aumenta. Si è inoltre constatato come l’aumento della quantità di bentonite in coincidenza con la diminuzione del d50 e del d20, sia dovuto anche alla maggiore affinità della bentonite per le particelle di terreno più piccole, essendo queste caratterizzate da una elevata superficie specifica.

Figura 6. Confronto curve granulometriche di tutti i campioni