Miglioramento ecosostenibile di una sabbia limosa piroclastica mediante uso combinato di calce idratata e gomma di guar

Abstract

Questa tesi di laurea indaga il comportamento di un terreno limo-sabbioso piroclastico stabilizzato mediante l’uso combinato di calce idrata e gomma di guar, un biopolimero naturale. La scelta del terreno limo-sabbioso piroclastico è dovuta al fatto che in letteratura non sono presenti molti studi riguardanti questa tipologia di terreni, ma allo stesso tempo è un tipo di suolo diffuso in molte regioni vulcaniche. Le regioni caratterizzate da questa tipologia di terreno sono suscettibili a fenomeni di instabilità, provocando spesso ingenti danni. Per cui l’idea di poter migliorare le proprietà meccaniche del suolo, mettendo in sicurezza le zone limitrofe, ha suscitato e, continua a suscitare, molto interesse. È ben noto come per la produzione di calce e cemento, sostanze che vengono usate tradizionalmente per la stabilizzazione dei suoli, vengano rilasciate grandi quantità di CO2 in atmosfera. Studi recenti hanno analizzato l’utilizzo di biopolimeri per la stabilizzazione dei suoli, confermando la possibilità di un loro utilizzo in questo ambito. Pertanto, la gomma di guar può essere combinata con la calce al fine di limitare il rilascio di sostanze nocive in atmosfera durante la produzione e, nel suolo, durante lo spargimento. Nella presente campagna sperimentale viene valutato l’effetto della combinazione di calce idrata e gomma di guar sul terreno piroclastico tramite due prove di laboratorio: la prova edometrica e la prova di taglio diretto. Si sono analizzate le variazioni delle proprietà geotecniche, tra cui, la consolidazione, la compressibilità, la conducibilità idraulica e la resistenza al taglio. I risultati ottenuti hanno mostrato che l’aggiunta di calce idrata e gomma di guar, ha migliorato, soprattutto in condizioni di parziale saturazione, le proprietà meccaniche del suolo. Il contenuto ottimale di stabilizzanti per il miglioramento delle proprietà si ottiene con l’utilizzo di 2% calce idrata e 1% gomma di guar.

This thesis investigates the behaviour of a silt-sandy pyroclastic soil stabilised by the combined use of hydrated lime and guar gum, a natural biopolymer. The choice of pyroclastic silt-sandy soil is due to the fact that there are not many studies on this soil type in the literature, but at the same time it is a common soil type in many volcanic regions. Regions characterised by this soil type are susceptible to instability, often causing extensive damage. Therefore, the idea of being able to improve the mechanical properties of the soil, while securing the surrounding areas, has aroused, and continues to arouse, much interest. It is well known that for the production of lime and cement, substances that are traditionally used for soil stabilisation, large quantities of CO2 are released into the atmosphere. Recent studies have investigated the use of biopolymers for soil stabilisation, confirming the possibility of their use in this area. Thus, guar gum can be combined with lime in order to limit the release of harmful substances into the atmosphere during production and in the soil during spreading. In the present experimental campaign, the effect of the combination of hydrated lime and guar gum on the pyroclastic soil by means of two laboratory tests: the edometric test and the direct shear test. Changes in geotechnical properties were analysed, including, consolidation, compressibility, hydraulic conductivity and shear strength. The results showed that the addition of hydrated lime and guar gum improved the mechanical properties of the soil, especially under partially saturated conditions. The optimum stabiliser content for the improvement of properties is achieved with the use of 2% hydrated lime and 1% guar gum.