Acqua fuori, asciutto dentro

Nell'impermeabilizzazione delle opere interrate i sistemi bentonitici rappresentano una valida alternativa alle soluzioni tradizionali. Nell' articolo i componenti, le tipologie di prodotto, le condizioni di utilizzo e le modalità di messa in opera.
Le opere interrate vengono normalmente impermeabilizzate utilizzando diverse tipologie di prodotto, affinate via via negli anni, sia per ottenere migliori prestazioni sia per risolvere molte problematiche emerse in fase di esecuzione.
E' possibile infatti che il problema della tenuta all'acqua non sia stato completamente risolto a livello di durata della prestazione in funzione del tempo. Vi sono, molte volte, criticità non adeguatamente valutate o del tutto non individuate che riducono o annullano la prestazione sopraccitata.
In generale, i problemi non sono legati al prodotto utilizzato, ma ad una sua errata scelta o applicazione.
Inoltre, la rispondenza del prodotto alle qualità dichiarate non è un particolare problema.
Costituiscono una criticità la corretta scelta di prodotti legati allo specifico progetto e, in molti casi, anche una assenza di conoscenza delle modalità di applicazione. Si procede, sia nella progettazione che nell'esecuzione per casi tipo,senza adeguare tali casi al contesto specifico. Questo sistema soddisfa quindi evidentemente il "contesto tipo", l'''uso tipo" ed il "prodotto tipo". Quindi, per quanto la situazione specifica è uguale al tipo, in tanto le prestazioni e la loro durata nel tempo saranno attuate. Per la parte non "tipo", invece, esse saranno disattese, con tutti i problemi del caso (guasti, danni patrimoniali, ecc.).
Soprattutto i prodotti utilizzati da poco tempo e non completamente acquisiti alla normale conoscenza devono essere attentamente valutati, insieme alle aziende produttrici, al fine di evitare errori di progettazione o esecuzione.
A livello di impermeabilizzazioni, accanto a prodotti "storici" quali le membrane in bitume polimero o, in minor misura, le membrane sintetiche, la bentonite occupa certamente un posto di rilievo fra quelli più nuovi, dove la necessità di conoscere le modalità d'uso sono importanti. In Italia l'utilizzo della bentonite in edilizia si ha, soprattutto, nelle impermeabilizzazioni di opere interrate, sia per parti verticali che orizzontali, e data da circa un decennio .
Essa viene prodotta sotto forma di pannelli, di cordoli o di teli, questi ultimi anche di grandi dimensioni.
In genere la bentonite è rivestita con altro materiale sia per un semplice confinamento legato al trasporto e messa in opera, sia per variarne alcune proprietà. I pannelli sono prodotti, fra gli altri, con rivestimento in cartone, con pellicole in HPDE o con tessuti non tessuti di varia grammatura.
I teli possono essere realizzati anche con filo di poliestere che viene inserito nella massa bentonitica per migliorare le caratteristiche meccaniche.
Gli spessori sono, in genere di alcuni millimetri. I cordoli vengono prodotti soprattutto con funzioni di giunto di ripresa o sigillatura di piccoli interspazi.
La bentonite viene utilizzata, a tutti gli effetti, come le più tradizionali membrane impermeabilizzanti.
Le specificità di utilizzo, il valore aggiunto, della bentonite consiste, soprattutto, nell'utilizzo in situazioni con presenza di "oggetti" che debbano necessariamente attraversare l'elemento di tenuta come, per esempio, barre di armatura o tubazioni, Infatti, la bentonite, a contatto con acqua, aumenta di volume ed occlude in maniera completa lo spazio fra sé stessa e l'oggetto attraversato. In questo modo viene garantita la tenuta.
In questo senso, l'eventuale formazione di lesioni dovute, per esempio ad assestamento o a ritiro di pareti in calcestruzzo, entro alcuni millimetri, viene "assorbita" dalla bentonite, che si introduce nell'interspazio formatosi e crea nuovamente la continuità di tenuta.
Anche la presenza di particolari geometrie (elementi curvi, per esempio) non crea problemi di tenuta in quanto è possibile ritagliare i pannelli/teli, in maniera molto semplice, adattandoli alla situazione: l'interspazio che dovesse rimanere si può, successivamente, completare con iniezioni localizzate di bentonite.
Le criticità da conoscere in fase di progetto sono legate a:
• composizione delle acque presenti nel sito. Infatti le bentoniti naturali non trattate, incontrano problemi di idratazione e, quindi, di aumento di volume, quando vengono a contatto con alcuni ioni, in particolare lo ione calcio ed i cationi magnesio, ammonio e potassio, quindi con acque ad elevato contenuto di Sali. Questi possono trovarsi disciolti in acqua e sostituiscono gli ioni sodio presenti nella bentonite, riducendo così le capacità espandenti. Il problema esiste anche se la bentonite si è già idratata: in questo caso si assiste al suo ritiro, detto anche flocculazione, e, quindi alla perdita delle proprietà di tenuta all'acqua;
• il confinamento della bentonite. Infatti è necessario che l'idratazione sia confinata, cioè che vengano esercitate pressioni sul pannello/telo, in modo tale da evitare la sua perdita di densità e, quindi, di impermeabilità all'acqua. Dovranno essere quindi presenti o il terreno oppure elementi in calcestruzzo;
• le condizioni idrostatiche. In presenza di falda (o in previsione di un suo innalzamento sopra il livello delle fondazioni) è necessario prevedere la completa continuità (sia orizzontale che verticale) dell'elemento di tenuta. Sarà quindi necessario prevedere anche una platea di fondazione in grado di resistere, come d'altronde anche le pareti perimetrali, alla spinta dell'acqua. In assenza di falda sarà invece possibile intervenire con semplici giunti a tenuta nelle zone di ripresa di getto (fondazioni/parete e parete/solaio a terra).
Le principali prestazioni dell'elemento di tenuta da controllare sono:
• la permeabilità all'acqua;
• la resistenza allo strappo superficiale;
• lo Swell lndex (la capacità di aumentare di volume);
• la resistenza agli agenti chimici.
Si premette che non sempre è necessario utilizzare prodotti con le migliori prestazioni, in quanto si avrebbero sovradimensionamenti non necessari. Si deve sempre cercare di adeguare la richiesta di prestazione alla risposta del prodotto.
La permeabilità all'acqua è una delle prestazioni principali, che consente di valutare la bontà del prodotto. Minore è la permeabilità, migliore sarà il prodotto. È necessario fare attenzione sia ai termini che vengono utilizzati, sia alle unità di misura, sia anche al riferimento normativo. In genere viene utilizzato come dato il "coefficiente di permeabiIità", indicato con K. I valori correnti vanno da circa 1*10 - 9 cm/s fino a circa 1 * 10-12 cm/s.
La resistenza allo strappo superficiale è importante per valutare la capacità di aderenza della membrane ad un supporto di tipo cementizio. Maggiore è la capacità di aderenza, migliore sarà il prodotto. In caso di elevata aderenza si ridurranno al minimo le trasmigrazioni di acqua all'interfaccia fra pannello/telo in bentonite e la superficie del calcestruzzo.
Lo Swell Index indica la capacità di aumentare di volume a contatto con acqua.
In riferimento agli agenti chimici, se necessario si dovranno utilizzare bentonite specifiche, come descritto precedentemente.
Le caratteristiche importanti da verificare sono:
• il contenuto di montmorillonite: maggiore è il suo contenuto,migliori saranno le proprietà del prodotto; in genere si ha almeno l’80%.
.• il peso di bentonite per unità di superficie: maggiore è il peso migliori saranno le proprietà del prodotto; in genere ci si aggira intorno ai 4-5 kg/m2 (il riferimento normativo può essere l'ASTM D5993-99 Standard Test Method for Measuring Mass Per Unit of Geosynthetic Clay Liners. Le modalità e le condizioni di posa in sezione corrente non comportano particolari problemi.
Una prima cosa importante da verificare è lo stato del supporto. In genere si tratta di supporti in calcestruzzo che devono essere puliti, privi di olii o grassi, essere coesi e non avere vacuità consistenti.
Altri elementi importanti sono il contenuto di umidità del supporto (non troppo alto) e la sua capacità di assorbimento di acqua, al fine di favorire l'adesione della bentonite.
Alcuni produttori indicano anche la possibilità di posizionare la bentonite su sabbia o ghiaia ben compattata, anche se e consigliabile operare, per solai controterra, con un supporto realizzato con un magrone.
La posa dei pannelli/teli avviene per semplice sovrapposizione degli stessi, per una larghezza di circa 10cm, sia in senso verticale che orizzontale. Se si tratta di pannelli (che in genere, hanno dimensioni di circa 1m x 1m), viene consigliato anche uno sfalsamento fra file verticali di pannelli, al fine di non avere, in uno stesso punto, 4 pannelli che si sovrappongono con evidenti problemi geometrici.
I pannelli vengono poi fissati mediante chiodi alla struttura. Una attenzione particolare, come in tutti i casi, deve essere posta nei dettagli. Di seguito si analizzano:
• il nodo fra solaio controterra e parete verticale;
• il nodo in corrispondenza di pali di fondazione;
• il nodo in corrispondenza di chiamate delle barre di armatura di pilastri o pareti;
• il nodo in corrispondenza di tubazioni;
• il terminale superiore della parete controterra.
Il nodo fra solaio controterra e parete verticale viene risolto, per condizioni fuori falda, risvoltando il pannello sul dado di fondazione, per circa 15 cm, con un giunto in corrispondenza dell'attacco fra dado e parete e fra dado e solaio controterra. Il giunto viene realizzato con bentonite, in certi casi mescolata con gomme.
In condizioni di falda si dovrà collegare l'elemento verticale con quello orizzontale secondo gli stessi principi di una normale sovrapposizione di pannelli contigui.
Dalle indicazioni date, appare evidente come l'obiettivo più importante sia quello di creare continuità della tenuta all'acqua, in particolare in corrispondenza delle riprese di getto, dove la possibilità di avere infiltrazioni di acqua è più elevata, in quanto non sempre si riesce ad ottenere una perfetta compenetrazione dei diversi getti di calcestruzzo. Il nodo in corrispondenza di pali di fondazione è certamente interessante e mette in luce le specificità della bentonite. lnfatti, soprattutto in presenza di falda, si ha la necessità di evitare infiltrazioni proprio in corrispondenza di pali. La membrana bentonitica viene ritagliata in corrispondenza del palo di fondazione, con un taglierino, e posizionata attorno al palo. L’interspazio rimanente fra palo e membrana viene riempito con sigillante bentonitico in modo tale da creare una corona circolare attorno al palo. In questa maniera si ottiene la continuità della tenuta.
L’attivazione della membrana con acqua ed il suo rigonfiamento permettono di occludere eventuali passaggi che dovessero rimanere dopo l'operazione.
Il nodo in corrispondenza di chiamate di barre di armatura si realizza in maniera simile a quello del caso precedente. Infatti il pannello di bentonite viene forato in corrispondenza delle barre e lo spazio viene poi sigillato.
Per le tubazioni passanti attraverso la chiusura controterra si dovrà porre una attenzione maggiore. In questo caso le operazioni da effettuare sono le seguenti: in primo luogo è importante avvolgere la tubazione mediante un cordolo di bentonite (simile a quello utilizzato per i giunti), successivamente viene effettuato il getto di calcestruzzo, ritagliata e posizionata la membrana ed, infine, chiuso l'interspazio con sigillante bentonitico. In ultimo, il terminale superiore si esegue in maniera molto simile a quello di membrane bituminose o sintetiche. Infatti si posiziona una barra, per esempio in acciaio, sul lembo della membrana e la si inchioda sulla struttura. La sigillatura della zona avviene o mediante sigillanti bentonitici, oppure di altro tipo, ma anche mediante semplici scossaline metalliche.
Le condizioni di posa non sono particolarmente critiche: non si danno temperature minime o massime limite, si indica, invece, l'assenza di precipitazioni meteoriche durante le operazioni. Un accessorio importante è certamente il cordolo in bentonite che viene utilizzato per le riprese di getti. Evidentemente può essere utilizzato anche se per l'impermeabilizzazione esterna viene utilizzato un altro materiale. Esso viene steso ed inchiodato in corrispondenza della parte mediana dell'elemento da unire. Il getto successivo va a sovrapporsi e l'acqua contenuta idrata la bentonite, rigonfiandola e permettendole così di assolvere alla funzione di tenuta.
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