IT8224812A1 - Agente per rendere stagni e/o consolidare terreni e/o matertali da costruzione, e procedimento per la sua attuazione - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un agente per rendere stagni e/o consolidare terreni e materiali da costruzione come ad esempio malte, calcestruzzi, murature, come pure un procedimento per la sua attuazione.
Pi? particolarmente, l?agente di ermeticizzazione e/o consolidamento ? previsto per il trattamento di alluvioni o rocce presentanti vuoti.
I suoli, siano essi costituiti da rocce fessurate o alluvionali, devono talvolta essere consolidati per garantirne la stabilit?. Ci? vale al momento dello scavo di fosse o fori, per evitare il cedimento delle pareti.
II conficcamento di piloni di ponti o edifici in questi terreni pu? pure richiedere un consolidamento di essi al fine di impedire il lorc smottamento.
Inoltre,un consolidamento di questi terreni pu? rivelarsi necessario quando essi supportano opere come ad esempio sbarramenti.
Le malte, cementi e calcestruzzi possono presentare talune variazioni di volume suscettibili di determinare spaccature pi? o meno profon de e grandi, nocive alla ermeticit?, alla protezione delle armature e e? ventualmente alla stabilit? delle opere. Inoltre alterazioni possono essere prodotte nel tempo per l'influenza di taluni agenti esterni suscettibili di determinare pria porosit? pi? o meno accentuata in seguito a scioglimento di sali idratati.
Un ulteriore trattamento di questi materiali ? quindi necessarr?o al fine di migliorarne le caratteristiche di tenuta o ermeticit? e/o per consolidarli?
Il problema imposto dalla ermeticizzazione e/o dal consolidamento dei terreni e dei materiali da costruzione ? quindi essenzialmente il medesimo, ossia quello di chiudere i vuoti delle fessure e quelli presenti nei terreni alluvionali tramite un agente suscettibile di penetrare facilmente in esse e di occluderle in modo durevole.
Gli agenti di ermeticizzazione e/o consolidamento utilizzati attualmente appartengono essenzialmente a due categorie, e cio? da un lato soluzioni di resine sintetiche e dall?altro soluzioni (o colate) di alcalini silicati, pi? particolarmente silicati di soda o potassio.
Le resine o prodotti a base di resine determinanti la formazione di composti polimerici possono, in taluni casi, risultare utili, ma si tratta di prodotti relativamente costosi, la cui fluidit? non consente spesso di raggiungere in profondit? le mierospaccature o micropori. Inoltre l'iniezione delle resine ? una tecnica relativamente recente, in modo tale che non e certa la durata perenne delle opere o di terreni trattati tramite questi prodotti.
La tecnica attuale consiste quindi essenzialmente nell'utiliz zare sospensioni alcaline di silicato di soda, prodotti che sono facilmente disponibili, ma ohe si sono rivelati come afflitti da molti inconvenien ti.
Infatti,la calce presente nei materiali da costruzione e in taluni terreni, una volta pervenuta in contatto col silicato di soda,provoca la formazione di un gel di silice, dovuto all?eccesso di silice rispetto alla soda nelle soluzioni di trattamento.
Il silicato di soda ? in realt? una soluzione colloidale di acido silicioo in soda, e la sua neutralizzazione porta alla sua trasformazione in un gel tramite scarica elettrica degli ioni silicici, che si condensano per formare ioni polisilicici. La formazione intempestiva di un gel di silice ha come conseguenza quella di bloccare l'iniezione in modo tale che non possono essere raggiunti taluni vuoti. Inoltre, la gelificazione non ? mai completa, poich? una oerta quantit? di soda .rimane nella struttura del gel.D'altro canto, i gel ottenuti non sono stabili nel tempo, ed hanno tendenza a dissociarsi liberando nuovamente soda, ci? costituendo una sorgente non trascurabile di inquinamento e instabilit?.
La presente invenzione consente di eliminare gli inconvenienti degli agenti noti,poich? essa fornisce un agente di ermeticizzazione e/o consolidamento facilmente iniettabile anche entro microfessure o raicrospaccature dell'ordine di circa 10 micron, e presentante una reattivit? molto elevata rispetto alla calce, suscettibile di determinare una mineralizzazione dei terreni e/o dei materiali da costruzione mediante formazione di silicati di calce idrati stabili e insolubili, pi? particolarmente tobermorite (2 SiOg 3 CaO 3 ?2O), garantendo oos? la perennit? del trattamento esercitato su questi terreni e materiali.
?Le prove effettuate su provette hanno in realt? consentito di dimostrare che tramite l?agente secondo l?invenzione non aveva luogo gelificazione tramite percolazione attraverso mieromalte porose, e nemmeno si verificava una qualsiasi comparsa di uno strato di gel all'uscita delle provette.
La formazione di cristalli di silicato di calce idrati, pi? particolannente di toberroorite, tramite l'agente secondo l'invenzione, ha potuto essere confermata dai vari,esami tramite diffrattometria ai raggi
L'agente di ermeticizzazione e/o di consolidamento secondo l'invenzione consente quindi di garantire:
(a)una eccellente iniezione nei vuoti e mierovuoti presenti nei terreni e/o nei materiali da costruzione,
(b) la formazione di silicati di calce idrati stabile e insolubili,
(o)una stabilit? durevole nel tempo dei prodotti formati dopo l'iniezione; e
(a)una assenza aussi totale d? inquinamento.
La presente invenzione ha come oggetto un agente di ermetic?zzazione e/o di consolidamento per terreni e/o materiali da costruzione, utilizzabile mediante iniezione, caratterizzato dal fatto di presentarsi sotto forma di una soluzione alcalina concentrata di silice, non colloida? le, ottenuta mediante dissociazione a temperatura ambiente di silice di un diametro medio delle particelle inferiore a 100 micron nella soda? il rapporto SiO2/Na2O essendo inferiore a 2 e il contenuto di silice della soluzione essendo superiore a circa il 20% in peso.
La natura non colloidale dell'agente secondo l'invenzione ha potuto essere qualitativamente evidenziata tramite l'effetto TYNDALL (misura dell'indice nefeiemetrico).
La silice utilizzata pu? essere costituita da silice allo sta to puro o preferibilmente da prodotti sil?oios? contenenti almeno dall'80 al in peso di SiO2, di strattura non vetrosa.
Fra i composti preferiti ? possibile in particolare menzionare le silici pirogeniche chiamate pure silici fumigate, provenienti da scarti industriali, il kieselguhr o tripoli,la "gaize" o anche gli aerogel di silice.
La granulometria della silice o del prodotto silicioso, avente una grande importanza al fine di ottenere uno scioglimento rapido e completo nella soda, dovr? quindi essere, possibilmente, minore di 100 micron ma preferibilmente inferiore a 50 micron.
Naturalmente, secondo 1*invenzione possono essere impiegati altri prodotti siliciosi come quelli precedentemente menzionati,nel grado in cui essi sono suscettibili di soddisfare i criteri di solubilit? necessari. ;La soda utilizzata per lo scioglimento della silice si presenta preferibilmente sotto forma di una soluzione compresa fra 35 e 37?3 , ossia avente una densit? compresa fra circa 1,32 e 1,35? ;Durante lo scioglimento si produce una certa esotermicit?,che non ? necessario controllare nel grado .in cui non viene rilevata alcuna incidenza sfavorevole relativamente alla reattivit? dell'agente di ermeticizzazione e/o consolidamento. ;Il rapporto SiO2/Na2O ha pure una grande importanza, che, come ? stato indicato precedentemente, deve essere inferiore a 2 ma preferibilmente compresa fra 1,5 e -1,8. Infatti,nel caso di un rapporto pi? elevato, la silice avrebbe tendenza a formare un gel e quindi ad impedire lina buona iniezione verso quelle pi? profonde delle microfessure o microvuo? ti. ;Il contenuto maselmo d? silice non ? critico, a patto che il rapporto SiO2/Na 2O rimanga inferiore a 2. Tuttavia, per ragioni pratiche, relative in particolare alla viscosit? dell'agente secondo l'invenzione, questo contenuto non ? generalmente maggiore di circa il 30% in peso ed ? preferibilmente compreso fra il 23 e il 27%. ;Si ? in realt? osservato che per ottenere una buona iniezione era desiderabile che la viscosit? dell'agente di ermeticizzazione e/o di consolidamento secondo l'invenzione avesse ad.essere compresa fra circa 5 e 5? cp,preferibilmente fra 20 e 30 cP, una viscosit? appropriata potendo essere ottenuta tramite diluizione con acqua. ;L'agente secondo l'invenzione pu? inoltre contenere taluni additivi atti a migliorare la penetrazione nelle fessure o vuoti. ;Secondo una variante dell'invenzione, l'agente di ermeticizzazione e/o di consolidamento pu? contenere calce oppure un sale di calcio come ad esempio cloruro, foraiato, acetato oppure propionato di calcio. ;L'aggiunta di calce o di un sale di calcio ? pi? generalmente prevista per i trattamenti di taluni terreni e/o materiali poveri di calce. ;Nei terreni e materiali ricchi di calce idratata, la silice disciolta nell'agente secando l?invenzione consente in realt? di portare, dopo reazione, alla formazione di silicati di calce idrati (tobermorite). Tuttavia, questo non ? il caso dei terreni e/o materiali particolarmente poveri di calce idrataperiquali?necessario sopperiredirettamente a questa assenza tramite un apporto dicalce industriale o ,per via indiretta tramite l'ausilio di un sale di calcio. ;Quando 1*agente secondo l'invenzione contiene della calce. questa ? generalmente pressate in una quantit? tale che il rapporto CaO/SiO2 sia maggiore di 0,3?il rapporto massimo essendo di 1,50?
Secondo l?invenzione ? utilizzato preferibilmente un sale di calcio, pi? particolarmente il cloniro di calcio, nel grado in cui, dopo la sua neutralizzazione con soda esso fornisce, oltre alla calce formata, un sale (cloruro di sodio) non inquinante.
La silice disciolta reagisce quindi con la calce formata per fornire silicati di calce idrati insolubili e stabili.
La quantit? di sale di calcio deve essere sufficiente, per la neutralizzazione totale della soda, un eccesso di soda essendo suscettibile di determinare ulteriormente fenomeni di inquinamento. Bench? possa essere utilizzato un eccesso di sale di calcio, ? preferibile, secondo l'invenzione, impiegare la quantit? stechiometrica necessaria per la neutralizzazione della soda contenuta nell'agente.
Bench? l'arricchimento in sale di calcio dell?agente di ermeticizzazione e/o di consolidamento secondo l'invenzione costituisca una forma preferita di realizzazione, questo apporto pu? non di meno essere realizzando iniettando una soluzione di sale di calcio prima della iniezione dell'agente. Un simile procedimento richiede tuttavia due iniezioni successive e rende perci? il trattamento pi? lungo e maggiormente oneroso.
I diversi studi effettuati tramite l'agente secondo l'invenzione hanno consentito di dimostrare che la formazione dei cristalli di tober morite aveva luogo circa 10 ore dopo l'iniezione, e che la loro formazione proseguiva sino a circa 7 giorni dopo l'iniezione.
Gli esami a diffrazione X o tramite microscopio elettroni a spazzamento o scansione hanno mostrato una grande abbondanza di cristalli di silicati di calce idrati dopo 7 giorni.
La reattivit? molto buona osservata ? spiegata dalla attivit? della silice disciolta o dalle freschezza della soluzione.
La presente invenzione ha pure come oggetto un procedimento di-ermeticizzazione e/o consolidamento, questo procedimento consistendo nell'iniettare sotto pressione l?agente secondo l'invenzione, come precedentemente definito,nei vuoti o microvuoti dei terreni, o nelle fessure o microfessure dei materiali da costruzione, tramite apparecchi di iniezione convenzionali.
Il procedimento secondo l'invenzione ? in particolare destinato per il trattamento di terreni da rendere stagni o consolidare, si tratti di rocce fessurate o di rocce alluvionali.
Per le rocce fessurate, viene dapprima realizzato un foro, e successivamente viene iniettato l'agente secondo l'invenzione tramite le tecniche cosiddette di iniezione ad avanzamento o di iniezione a risalita.
Per i terreni alluvionali, a causa dei pericoli di smottamento, ? utilizzato un procedimento oggigiorno classico, chiamato del "tubo a manichette" (brevetto francese N. 986.619).
La pressione di iniezione ? generalmente compresa fra 5 e 20 bar e la quantit? dell'agente di consolidamento e/o di ermeticizzazione ? compresa fra il 30 e 40% del volume del terreno che si desidera tratta-
re.
Durante le operazioni di ermeticizzazione, il trattamento pu? essere controllato tramite prelevamento di un campione che viene to? posto a misura di permeabilit?.
Un terreno alluvionale di permeabilit? di circa 10-3 m/s passer?, dopo iniezione e indurimento, ad una permeabilit? di circa 10 -10~ ' m/s.
Al fine di meglio comprendere l'invenzione, sar? ora descritto, a titolo illustrativo e non limitativo, un esempio realizzativo e di attuazione dell'agente di ermeticizzazione e/o consolidamento secondo l'invenzione.
ESEMPIO
In un terreno ricco di calce molto permeabile (permeabilit? di 10 m/s) viene effettuata una foratura di 10m di profondit? per il trattamento di ermeticizzazione di un volume di terreno di lm^. Un tubo di iniezione viene introdott nel foro, e si procede quindi ad una pressione iniziale di 3 bar all?iniezione di una soluzione ottenuta tramite scioglimento di 170 kg di silice di granulometria media di circa 50 micron in 300 litri di soda a 36?B a 70 litri di acqua (le caratteristiche della soluzione dopo la foinazione erano le seguenti: rapporto SiO2/Na2O
Quan-
do la pressione di rifiuto si stabilizza a circa 10 bar, l?iniezione viene arrestata, con questa che corrisponde ad una quantit? della soluzione iniettata dell'ordine di 320 litri.
Dopo una settimana, una nuova misura della permeabilit? ha con? sentito di constatare che essa era passata a 10 m/s, indicando una perfetta ermeticizzazione del terreno trattato.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI1?.Agente di ermeticizzazione e/o consolidamento per terreni e materiali da costruzione,utilizzabile mediante iniezione, caratterizzato dal fatto di presentarsi sotto forma di ima soluzione alcalina concentrata di silice, non colloidale, ottenuta tramite scioglimento a temperatura ambiente della silice, avente un diametro medio delle particelle inferiore a circa 100 micron in soda, il,rapporto SiO2/Na2 O essendo minore di 2 e il contenuto di silice della soluzione essendo superiore a circa il 20% in peso.
- 2. Agente secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la silice utilizzata ? un prodotto silicioso contenente almeno .dall'80?al 90% in peso diSiO2 , di struttura non vetrosa.
- 3. Agente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che la silice ? silice pirogenica (silice fumigata), IdLeselguhr o tripoli gaizeoun aerogel di silice.
- 4. Agente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il rapporto SiO2/Na2 ? preferibilmente compreso fra 1,5 e 1,8.
- 5 Agente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il contenuto massimo di silice non ? superiore a circa il 30% in peso e preferibilmente compreso fra il 23 e il 27%
- 6. Agente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la sua viscosit? ? compresa fra circa 5 e 50 cp, preferibilmente fra 20 e 30 cp.
- 7 Agente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso contiene calce in un rapporto CaO/SiO2 superiore a 0,3 con un massimo di 1,5.
- 8. Agente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto di contenere un sale di calcio come ad esempio cloruro, fornriato, acetato o pr?pionato di calcio.
- 9 Agente secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il sale di calcio ? presente in una quantit? consentente di neutralizzare completamente la soda,
- 10. Procedimento di ermeticizzazione e/o consolidamento di tej>-ren? e materiali da costruzione, caratterizzato dal fatto di consistere ne111iniettare sotto pressione, secondo le tecniche convenzionali, un agente di ermeticizzazione e/o di consolidamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9?
- 11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che prima dell'iniezione dell'agente di ermeticizzazione e/o del consolidamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6 viene iniettata una soluzione di un sale di calcio.
- 12. Procedimento secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dalfi,tto che la soluzione di sale di calcio ? una soluzione di cloruro di calcio.
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