Effetti a lungo termine delle polveri di forno cementiero (CKD) sulla permeabilità di un pendio in terreno trattato

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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