Sedici anni dopo il trattamento superficiale con Cement Kiln Dust (CKD), un pendio di terreno conserva un coefficiente di permeabilità oltre cento volte inferiore a quello del materiale nativo, nella configurazione al 15% di additivo sul peso secco. La verifica, condotta nel 2024 su campioni prelevati dal pendio realizzato nel 2008, è documentata in uno studio pubblicato su Geotechnics, vol. 5, pag. 87 (doi: 10.3390/geotechnics5040087), firmato da Sandra A. A. O. Donkor, Mehrdad Razavi, Claudia Mara Dias Wilson, Benjamin Abankwa, Richard Otoo e Abraham Armah.
La permeabilità come parametro di sicurezza per pendii e tailings
Nel settore minerario e geotecnico la permeabilità del terreno condiziona direttamente la stabilità dei pendii e la gestione dei tailings. Dal suo valore dipendono la stabilità delle strutture, il controllo delle acque nei bacini di decantazione e la sicurezza degli operatori. Qualsiasi variazione significativa di questo parametro, inoltre, altera il comportamento del materiale trattato.
Per intervenire su permeabilità e stabilità delle strutture di terra si ricorre a additivi di natura diversa: oltre al CKD, bentonite, ceneri volanti, polimeri, calce e asfalto. Resta però largamente inesplorato l’effetto di lungo periodo della maggior parte di questi prodotti sulle opere in esercizio, un ambito in cui le verifiche ripetute a distanza di anni forniscono il contributo più determinante.
Il campo prova: dosaggi dallo 0 al 15% applicati nel 2008
La superficie del pendio è stata trattata nel 2008 con dosi di CKD pari allo 0%, 5%, 10% e 15% del peso secco del terreno. La condizione priva di additivo fa da termine di confronto con il terreno nativo. L’arco di sedici anni tra applicazione e ricontrollata costituisce il nucleo sperimentale dello studio: nel 2024 il pendio è stato ricontrollato, prelevando campioni sui quali sono state eseguite le prove di permeabilità.
Risultati: il coefficiente k cala all’aumentare del CKD
I dati raccolti confermano la relazione inversa tra contenuto di additivo e permeabilità: il coefficiente di permeabilità k si riduce progressivamente all’aumentare del dosaggio di CKD. Con il 15% in peso secco, k risulta più di 100 volte inferiore a quello del terreno nativo non trattato. Il quadro sperimentale indica inoltre che, quando il contenuto sale al 20% del peso secco del terreno, il materiale trattato diventa praticamente impermeabile.
Effetti del tempo: erosione e ridistribuzione dell’additivo in superficie
La dimensione temporale introduce un aspetto da non trascurare. La permeabilità del pendio trattato è aumentata nel corso degli anni, un comportamento attribuito con ogni verosimiglianza all’erosione, che riduce il contenuto di CKD disponibile in superficie. Si aggiunge la variabilità spaziale: la permeabilità superficiale del pendio mostra oggi una distribuzione irregolare, conseguenza dell’evoluzione nel tempo della ripartizione del Cement Kiln Dust sul pendio stesso.
Per la pratica geotecnica, dati di verifica a sedici anni di distanza dal trattamento rappresentano un riferimento poco comune. La maggior parte degli additivi impiegati nel miglioramento dei terreni non dispone ancora di una documentazione di lungo periodo, e questo caso quantifica insieme la riduzione di permeabilità ottenibile con il CKD e la sua evoluzione nel tempo sotto l’azione dell’erosione. Per chi impiega trattamenti con additivi su pendii e bacini di decantazione, il messaggio operativo è che l’effetto sulla permeabilità non costituisce una caratteristica statica del materiale, ma un parametro che evolve con la superficie trattata.
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