Argilla espansa e geotecnica: le applicazioni delle soluzioni Leca

L’argilla espansa è un inerte poroso, ottenuto per cottura a più di 1200°C di particolari argille, i cui grani sono caratterizzati da un peso specifico molto basso. Il peso specifico in mucchio dell’argilla espansa è infatti pari a circa 450 Kg/mc che equivale a circa 1/4 di quello di un tradizionale inerte di cava.Indice:

• Progettazione di rilevati e fondazioni
• Riempimento dietro ad un muro di sostegno
• La progettazione della paratia
• Applicazione di argilla espansa Leca per argini fluviali
• Rampe di allineamento ad opere d’arte
• Argilla espansa per trincee drenanti
• Riprofilatura di pendii naturali
• Argilla espansa contro la caduta massi
• Riempimento di cavità sotterranee
• Messa in sicurezza di cisterne

La miscela appositamente preparata per i maggiori impieghi geotecnici ha un fuso granulometrico da 0 sino a circa 30 mm. Una campagna di prove eseguite presso il laboratorio di meccanica dei terreni ha permesso di definire che l’angolo di attrito dell’argilla espansa Leca, per le principali applicazioni geotecniche, può essere assunto pari a circa 40°.

Progettazione di rilevati e fondazioni

La progettazione di rilevati e fondazioni posti su terreni caratterizzati da scadenti proprietà meccaniche è generalmente assai problematica. Numerosi sono i casi di dissesto che interessano tali opere ed onerosi sono in genere gli interventi finalizzati a prevenirli.L’utilizzo di Leca può permettere di evitare totalmente o in parte gli oneri di stabilizzazione del terreno di fondazione; sfruttando infatti la notevole riduzione del peso dell’opera è possibile realizzare molteplici interventi con la tecnica della compensazione del carico.

Da ormai più di 30 anni Leca è utilizzato in tutto il mondo per la realizzazione di rilevati stradali su terreni, gelivi o molli.

I principali vantaggi di una soluzione a carico compensato sono:

• Al termine della messa in opera e dell’addensamento il rilevato leggero in Leca riduce notevolmente i cedimenti assolti e differenziali.
• L’utilizzo di Leca incrementa sensibilmente il coefficiente di sicurezza valutato con riferimento allo stato limite ultimo del rilevato.
• La soluzione con carico compensato, per ragioni logistico–tecnologiche, spesso è l’unica realizzabile; non sono infatti, nella maggior parte dei casi, necessarie precariche.
• L’impiego di argilla espansa Leca rende in molti casi inutile il ricorso a tecniche di realizzazione assai più lunghe e costose.

Sequenza di lavoro:

• scavo di sbancamento;
• posa tessuto non tessuto;
• posa del primo strato di argilla espansa;
• posa tessuto non tessuto;
• posa di uno strato di misto granulare di cava;
• compattazione;
• controlli;
• posa del secondo strato di argilla espansa;
• posa tessuto non tessuto;
• posa del secondo strato di misto granulare di cava;
• compattazione;
• controlli;
• …(a ripetere secondo altezza rilevato)…
• lo strato finale di misto di cava dovrà essere di spessore non inferiore a 300mm (valore consigliato 400mm).

 Riempimento dietro ad un muro di sostegno

Il riempimento dietro ad un muro di sostegno va necessariamente realizzato con materiale granulare che realizzi il drenaggio a tergo del muro riducendo così le sovrappressioni dovute alla presenza dell’acqua.

Utilizzare a tale scopo Leca, oltre al beneficio di natura idraulica, consente di:

• ridurre il peso proprio del re-interro;
• ridurre la spinta che il terreno di monte esercita sul muro di sostegno;
• ridurre le dimensioni del muro che funge da struttura stabilizzante.

Il re-interro in argilla espansa Leca consente di ridurre la spinta gravante sul muro di sostegno.

La progettazione della paratia

La progettazione della paratia si basa sul calcolo delle spinte che tendono a farla ruotare intorno ad ipotetico punto di istantanea rotazione. E’ evidente che riducendo la spinta attiva è possibile, a parità di tutte le altre grandezze, diminuire la profondità di infissione (e quindi la porzione di terreno che realizza la contro spinta – spinta passiva) consentendo così al progettista di prevedere paratie di lunghezza inferiore.

Per quanto riguarda le paratie tirantate l’utilizzo di Leca può permettere di evitare questo tipo di soluzione risparmiando quindi la spesso complessa e onerosa realizzazione dei bulbi interrati di ancoraggio.

La realizzazione di paratie con successivo riempimento in Leca consente di ridurre la profondità di infissione D (e quindi di aumentare il rapporto H/D).

Applicazione di argilla espansa Leca per argini fluviali

I vantaggi dell’utilizzo di Leca in tale applicazione sono:

• Leggerezza: grazie al suo basso peso specifico Leca impedisce l’insorgere di meccanismi di collasso legati alla presenza di sovraccarico indotto dal peso proprio dell’argine e al moto di filtrazione verso l’alveo fluviale dovuto al susseguirsi di fasi alterne di riempimento e svuotamento di quest’ultimo.
• Potere drenante: lo strato in Leca contiene al suo interno una porzione media di vuoti pari a circa il 45% del volume totale. Questo consente di abbattere le spinte causate dalle sovrappressioni dovute all’acqua.

NB. L’utilizzo di Leca è consigliato nella realizzazione del corpo dell’argine e non nella costruzione del suo rivestimento superficiale. Per quanto concerne la protezione degli argini, l’uso di un doppio strato di geotessile a formare un materasso riempito con Leca costituisce una valida barriera contro il potere erosivo delle correnti. I vantaggi di tale soluzione sono essenzialmente la perfetta aderenza a qualunque forma dello strato portante unita alla garanzia di una copertura dell’argine estremamente durevole.

Grazie alle sue caratteristiche di leggerezza ed elevato potere drenante, Leca consente di stabilizzare il corpo dell’argine riducendone il peso proprio.

Rampe di allineamento ad opere d’arte

Leca ha addensamenti variabili a seconda del fuso granulometrico e del peso specifico previsti in progetto, senza raggiungere mai i valori di un misto di cava tradizionale (20% circa). L’addensamento, anche se eseguito con normali mezzi di cantiere, dà alla miscela in Leca una rigidità elevata, riducendo, grazie al basso peso specifico la spinta sulla spalla e gli eventuali assestamenti del terreno originale costituente il fondo.

L’impiego di Leca addensato nella realizzazione di rampe di allineamento ad opere d’arte, conferisce al sistema un’elevata rigidità riducendo gli inconvenienti dovuti ad eventuali assestamenti differenziali.

Argilla espansa per trincee drenanti

L’utilizzo di Leca come terreno di riempimento permette di assegnare alle trincee drenanti, in aggiunta al beneficio di natura idraulica, un ulteriore effetto stabilizzante di natura meccanica.
Se a monte esse vengono riempite con Leca e al piede del pendio con un tradizionale inerte di cava si ottiene un aumento del coefficiente di sicurezza in quanto si diminuisce il peso là dove esso risulta un fattore scatenante del collasso.

A differenza di alcuni materiali artificiali usati per il medesimo scopo, Leca essendo naturale, permette e favorisce il rapido rimboschimento delle trincee così da rendere maggiormente stabile il sistema grazie alla presenza dell’apparato radicale della vegetazione, che può essere anche ad alto fusto.

Riprofilatura di pendii naturali

La sostituzione di parte del terreno di monte con Leca permette di alleggerire superiormente il carico gravante e di ridisegnare il profilo del pendio nel suo complesso senza dover ridurre troppo drasticamente la pendenza e conseguentemente senza far crescere troppo l’ingombro in pianta del pendio stesso.

L’utilizzo di Leca permette, inoltre, di evitare la formazione di fessure di trazione e loro conseguente riempimento d’acqua e il rapido accrescimento di vegetazione arborea che migliora sensibilmente la resistenza meccanica del materiale.

Argilla espansa contro la caduta massi

Grazie al basso peso specifico dei grani, Leca risulta essere molto deformabile; in esso quindi il grave tende ad affondare e fatica a riemergere. Ciò risulta evidente se si considera che la quantità di energia cinetica dissipata nell’urto è inversamente proporzionale alla capacità portante del substrato e la capacità portante di un materiale è funzione diretta del suo peso specifico.

Possiamo quindi affermare che Leca, a parità di condizioni, è in grado di dissipare più energia di un materiale pesante quale, ad esempio, la ghiaia. Tale caratteristica consente di realizzare strutture in cemento armato, riempite con Leca, che proteggano sedi stradali, barriere paramassi o gallerie.

Nei calcoli del calcestruzzo possono essere valutati sia azioni dinamiche di impatto inferiori (per quanto detto sopra), sia minori carichi permanenti (grazie al basso peso specifico). Un’altra applicazione assai diffusa è la realizzazione di valli in depressione e/o in rilievo riempiti con Leca. Tali strutture fungono da dissipatori e da bacino di raccolta impedendo che il moto del masso prosegua verso valle.

Struttura in cemento armato riempita con Leca a protezione di sede stradale: la caratteristica di leggerezza e scarsa portanza all’urto dell’argilla espansa Leca consentono di realizzare strutture in calcestruzzo più sottili e con minore grado di armatura.

Riempimento di cavità sotterranee

Il riempimento delle cavità sotterranee con aggregati granulari ha il compito essenziale di cercare di ripristinare nel sottosuolo la situazione così com’era originariamente. Il vuoto infatti che si è venuto a creare genera sulla sua corona pericolosi sforzi di pura trazione lungo l’asse verticale e di pura compressione lungo quello orizzontale.L’utilizzo di Leca (impastato con cemento), grazie alla sua elevata resistenza alla compressione consente di evitare la concentrazione degli sforzi, che nel tempo scompaiono (quelli di trazione) o si ridistribuiscono su aree più estese (quelli di compressione).

Il vantaggio di utilizzare Leca risulta ancor più evidente se si sospetta di trovarsi in presenza di un sistema di cavità sovrapposte, alcune delle quali magari irraggiungibili.

Le caratteristiche di leggerezza e resistenza rendono in questi casi la soluzione in Leca certamente la più sicura.
Nell’ottica di ripristino delle condizioni ambientali precedenti il fatto che Leca sia un prodotto assolutamente naturale ed altamente drenante risulta particolarmente importante. Oltre ai benefici di natura statica ed idraulica la soluzione in Leca garantisce un notevole vantaggio di natura tecnologica: sia Leca che il cemento sono pompabili direttamente nelle cavità separatamente o miscelati.

Se le cavità sotterranee sono disposte su più livelli e quelle più profonde risultano irraggiungibili, il riempimento di quelle più superficiali con Leca riduce i rischi di crolli in profondità.

Messa in sicurezza di cisterne

Secondo la Legge 626, qualunque serbatoio in disuso deve essere messo in sicurezza o eliminato. Per quanto riguarda sia i serbatoi di combustibili che per quelli in disuso, realizzare il riempimento con Leca garantisce incombustibilità e isolamento termico.

Leca inoltre è leggero, inalterabile nel tempo e non richiede protezione dagli agenti atmosferici (pioggia, sole, gelo). Essendo pompabile è una soluzione pratica ed economica. In caso di manutenzione il materiale può essere rimosso.

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