Il consolidamento con iniezione di resine espandenti
Consolidamento dei terreni e delle fondazioni mediante l’iniezione di resine espandenti a densità differenziata (alta densità ed alta espansione)
Il consolidamento del nodo terreno – fondazione con iniezione di resine auto espandenti è oggi uno dei metodi più diffusi per il recupero di edifici interessati da cedimenti e conseguenti crepe e fessurazioni nelle murature; è una tecnologia relativamente giovane (proposta comunque da oltre 20 anni in Italia) e, sebbene abbastanza diffusa, povera di pubblicazioni e letteratura scientifica.
La metodologia di cui parliamo rientra tra le tecnologie di compattazione o costipamento ossia che producono artificialmente un addensamento del terreno per mezzo di un’azione meccanica.
Uno degli studi a nostro avviso più autorevole sui meccanismi e sugli effetti indotti dal consolidamento con resine a lenta espansione è basato su due approcci:
• uno empirico con indagini geognostiche pre e post iniezione ed elaborazioni statistiche dei risultati ottenuti
• uno teorico con l’implementazione di un modello matematico di analisi geomeccanica del continuo di una porzione di terreno reale in cui viene simulata l’iniezione delle resine o schiume autoespandenti
con il confronto finale tra i risultati ottenuti con i due criteri.
La tecnica di consolidamento
L’iniezione avviene mediante la messa in posto di tubicini in alluminio, attraverso fori di circa 25 mm eseguiti normalmente attraversando la fondazione. Il materiale iniettato è un bi-componente liquido, la cui reazione esotermica determina una forte espansività del prodotto con relativa generazione di sovrapressioni (mediamente comprese tra 400 e 600 kpa) nel terreno e la formazione rapida di un composto finale solido completamente inerte. Il processo determina:
• riempimento di vuoti e anche di cavità (microscopici e non) in genere
• compattazione del terreno nel bulbo delle tensioni significative
• riattivazione della fondazione con il ripristino dell’appoggio di eventuali tratti delle fondamenta lavoranti a mensola.
Il raggio d’azione dell’effetto “consolidante” della resina è di circa 1,50 metri dal punto di inoculazione; ovviamente la presenza di orizzonti compatti o litoidi influisce sulla distribuzione del materiale che comunque assume nel terreno l’aspetto di un reticolo con spaziatura e persistenza decrescente man mano che ci si allontana dalla zona di inoculazione.
Meccanismo di azione
Riassumiamo di seguito gli effetti indotti nei substrati di fondazione con l’iniezione di resine a lenta espansione ed il loro meccanismo d’azione:
• il rigonfiamento delle schiume determina una sovrapressione che comporta un incremento delle pressioni orizzontali e verticali in regime non lineare elasto-plastico al di sotto dell’impronta di carico della struttura;
• l’alto valore incrementale di pressione comporta la rottura del materiale terreno, con la generazione di un reticolo di superfici di taglio lungo le quali avviene, almeno parzialmente, dissipazione delle pressioni neutre;
• il terreno affronta così una diminuzione dell’indice dei vuoti, un incremento dei valori di resistenza al taglio (le superfici di taglio vengono riempite di resina solidificata) ed un aumento dei parametri elastici e conseguente diminuzione della compressibilità;
• nell’interfaccia fondazione-terreno i punti scaricati della fondazione vengono riattivati dalla resina solidificata ed i vuoti e le cavità riempite;
• avviene un’omogeneizzazione del substrato fondale in termini di resistenza geomeccanica e ciò minimizza le problematiche di cedimento differenziale dovute a variazioni di facies litologica o geomeccanica.
L’analisi statistica dei risultati, che dipendono in larga misura dall’uniformità che l’intervento di consolidazione raggiunge, mostra:
• incremento dei carichi di sicurezza compreso tra 35 e 68%
• diminuzione dei cedimenti compresa tra 30 e 75%.
Va detto che spesso in questa tipologia di consolidamento il successo dell’opera e la sua durabilità sono legate strettamente all’eliminazione delle possibili cause al contorno che possono nel tempo danneggiare, non tanto la resina, quanto il terreno che è stato compattato. Va quindi fatta un’attenta regimazione delle acque meteoriche e un controllo dell’integrità dei sottoservizi come prima cosa.
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