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The reuse of excavated natural soil by lime stabilization

Di Sante Marta
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2020
Numero:
3
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 3/2020
DOI:
10.19199/2020.3.0557-1405.005

Il riutilizzo dei terreni naturali di scavo mediante stabilizzazione a calce Ad oggi la disponibilità di terreni naturali di buona qualità da impiegare quali materiali da costruzione per opera in terra è sempre più limitata; i terreni sono risorse non rinnovabili e, in quanto tali, è da prediligerne quanto più possibile il riutilizzo. In un’ottica di sostenibilità, l’ingegneria geotecnica può offrire un significativo contributo a raggiungere gli obiettivi di riutilizzo attraverso la selezione di tecniche di miglioramento dei terreni di scavo. La proprietà dei terreni fini possono essere migliorate aggiungendo calce quale agente stabilizzante per ottenere buone caratteristiche meccaniche della miscela terra-calce. I principali fattori che influenzano le proprietà di tali miscele sono il tipo e la quantità di calce aggiunta, le caratteristiche del terreno da trattare, le procedure di confezionamento della miscela ed il tempo e le condizioni di stagionatura. Visto il numero elevato di variabili coinvolte nel processo, un progetto accurato prevede un ampio programma di prove sperimentali che rischia spesso di venire trascurato, causando il rischio di collasso dell’opera in terra. In particolare, il progetto prevede una prima fase di laboratorio in cui devono essere testate diverse proporzioni terra-calce e analizzate diverse condizioni di trattamento. Inoltre, per le ragioni esposte, è quanto mai opportuna l’identificazione di un criterio di screening per l’ottimizzazione della procedura di mix-design. Un progetto di ricerca con gli obiettivi sopramenzionati è attualmente in corso. I risultati mostrano utili correlazioni tra i parametri di resistenza a taglio delle miscele e le principali variabili del trattamento, derivate mediante regressione lineare multipla. Nel presente contributo sono discussi anche gli effetti di diverse condizioni di stagionatura sulle proprietà idrauliche delle miscele. Il contributo di tecniche di indagine microstrutturale quali SEM, EDS e MIP si è rivelato essenziale per l’analisi dei risultati di prove geotecniche e per la comprensione del comportamento delle miscele, poiché i prodotti di reazione sono identificabili alla meso e micro-scala di osservazione. Viene inoltre descritto e discusso anche un metodo per il monitoraggio e lo studio dello sviluppo dei meccanismi di reazione basato sulla misura del pH, quale opportunità di miglioramento dell’interpretazione dei risultati sperimentali. Parole chiave: Riutilizzo dei terreni, stabilizzazione a calce, sostenibilità.

Nowadays the availability of natural high-quality soil to be used as construction materials is more and more limited; soils are norenewable resources and, as such, they should be recycled as much as possible. In a sustainable perspective, geotechnical engineering can significantly contribute to reach the recycling goal via selecting ways to reuse excavated soil. The properties of fine-grained soils can be improved by adding lime as a stabilizing agent to get proper material characteristics. The main factors that affect soil-lime properties are the curing temperature, the type and amount of lime added, the characteristics of the soil to be treated, the preparation procedures and the curing time. Given the great number of variables, proper design of soil-lime mixtures involves an extensive laboratory testing program that is often overlooked, causing risks of failure for the earthwork. In particular, in the laboratory design phase, different soil lime proportions should be tested and different treatment conditions should be simulated, as highlighted by the results that will be presented. Moreover, given the above mentioned reasons it is imperative to identify a screening criterion which allows to optimize the mixdesign procedure. A research project with the previously mentioned objectives is in progress. Results show useful correlations among the shear strength parameters of soil-lime mixtures and the main variables of lime treatment, derived by multiple regression analyses. Also the effects of different curing conditions on hydraulic properties of soil-lime mixtures are presented. The contribution of microstructural investigation techniques such as SEM, EDS and MIP turns out to be essential to analyse the results of geotechnical tests and to understand the behaviour of soil-lime mixtures, because chemical products are detectable at meso- and micro-scale. Also a method to monitor and study reactions progress based on pH measurements is described and discussed, as an opportunity to improve discussion and analysis of test results. Keywords: Soil Reuse, Lime Stabilization, Sustainability.