5 cose da sapere sui trattamenti a calce dopo la “scomunica”

26 febbraio 2018 / Stefano Reniero

CATEGORIA: Rifiuti Terre&Rocce

Con l’entrata in vigore del DPR 120/2017 le terre e rocce da scavo sono di estrema attualità. Dopo aver parlato di gestione nei piccoli cantieri, di materiali antropici rivenuti nel suolo e di terreni contenenti amianto voglio affrontare ora il tema della stabilizzazione a calce dopo la “scomunica” legata al mancato inserimento di tale pratica tra le normali pratiche industriali di cui all’allegato 3 del citato DPR 120/2017.

L’esclusione di tale pratica dall’elenco allegato 3, rispetto allo stesso allegato del decreto ministeriale n. 161 del 2012 che la prevedeva espressamente, è stata necessaria per la chiusura del caso EU Pilot 554/13/ENVI.

 

In proposito si ritiene quanto mai utile fare riferimento al parere di Vittorio Giampietro, comparso sul n.2/2018 di Ambiente&Sviluppo, nel quale l’Autore evidenzia che l’orientamento della Commissione Europea che ha portato all’esclusione del trattamento a calce dalla normale pratica industriale “appare ispirato dall’intenzione di evitare, in applicazione del principio di precauzione, che taluni trattamenti, potenzialmente applicabili a tutti i residui - quali sottoprodotti e rifiuti - vengano artatamente sottratti al regime dei controlli e delle restrizioni, previste per la gestione ordinaria dei rifiuti, solo perché inseriti in un elenco di operazioni esplicitamente qualificate anche come normale pratica industriale. Pertanto, l’inclusione di ciascun trattamento tra le normali pratiche industriali non può essere basata sulla presenza dello stesso al l’interno di un elenco positivo, ma deve essere fondata su una verifica, caso per caso, finalizzata a dimostrare se la medesima attività sia qualificabile, in concreto, come normale pratica industriale, ovvero come attività di trattamento di rifiuti.

 

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Prima di passare agli aspetti operativi mettiamo ordine alle idee.

1. L’impiego della calce nelle costruzioni

Come è noto, i terreni possono essere migliorati o stabilizzati attraverso mescolamento con calce o cemento. In entrambi i casi, il meccanismo precipuo di miglioramento è la formazione di legami chimici tra le particelle del terreno.

Dal punto di vista storico, la tecnica di stabilizzazione con calce è stata introdotta dai Romani nella costruzione delle strade del loro impero: tratti della via Appia sono tuttora operativi su terreni stabilizzati con calce 2000 anni fa. Mescolando calce viva con un terreno argilloso e aggiungendo dell’acqua, i Romani scoprirono che il terreno poteva essere rinforzato e costituire una buona fondazione per la pavimentazione stradale. La tecnica è stata reintrodotta dagli Americani durante la II Guerra Mondiale per la costruzione di aeroporti.

Ai giorni nostri la miscelazione con calce e cemento trova numerose applicazioni in diversi settori dell’industria (fabbricazione della carta, trattamento dell’acqua nell’industria alimentare, concia delle pelli, etc.), e con particolare riferimento ai processi di stabilizzazione per:

  • il recupero dei fanghi di dragaggio contaminati;
  • la stabilizzazione e la solidificazione dei terreni contaminati;
  • la messa in sicurezza in situ o di trattamento di bonifica on-off site;
  • il recupero dei rifiuti per l’inertizzazione, la stabilizzazione, la solidificazione ed il condizionamento chimico di rifiuti solidi, liquidi e fangosi [finalizzata ad inglobare/immobilizzare metalli pesanti, sostanze mobili (organici), amianto etc.];
  • la correzione del pH ai fini agricoli;
  • la stabilizzazione delle terre argillose nei sottofondi stradali e nei rilevati stradali.

Quest’ultimo impiego è quello su cui desidero concentrare l’attenzione in questo post.

 

2. Quali sono le norme tecniche di riferimento?

La terra stabilizzata a calce è una miscela composta da una terra, calce viva od idrata ed acqua, in quantità tali da modificare le caratteristiche fisico-chimiche e meccaniche della terra, onde ottenere una miscela idonea per la formazione di strati che, dopo costipamento, risultino di adeguata capacità portante nonché stabili all’azione dell’acqua e del gelo.” (cfr. Bollettino Ufficiale C.N.R. (Norme Tecniche) A. VII N. 36 del 21 febbraio 1973).

Nella norma CNR n. 36 si legge che “[… ] una terra, affinché risulti adatta alla stabilizzazione a calce, deve essere di tipo limo-argilloso ed avere un indice di plasticità normalmente superiore a 10” (tipo A6 e A7 di cui alla Norma CNR-UNI 10006) e “… possono essere stabilizzate a calce anche terre ghiaioso-argillose (tipo A2-6 e A2-7) qualora presentino una frazione passante al setaccio 0.4 UNI non inferiore al 35%...”.

La citata UNI 10006, denominata “Costruzione e manutenzione delle strade, Tecniche di impiego delle terre” (CNR UNI 10006/63), a partire dal 1963:

  • ha regolato la pratica tecnica di tutte le opere civili impieganti materiali granulari
  • è stata riportata, integralmente o per stralci, nei capitolati speciali di appalto, negli elenchi dei prezzi e negli altri documenti contrattuali
  • in innumerevoli casi, si è ritenuta sufficiente una citazione o un semplice rimando.

Altre norme di riferimento sono la UNI EN 14227-10 e la UNI EN 14227-11, applicabili rispettivamente ai trattamenti con calce e cemento di terreni naturali e altri materiali per strade, aeroporti e altre aree soggette a traffico.

Ulteriore riferimento è rappresentato dalle Norme Tecniche per le Costruzioni emanate con D.M. 14 gennaio 2008 (nel seguito N.T.C.) che definiscono i principi per il progetto, l’esecuzione e il collaudo delle costruzioni, nei riguardi delle prestazioni loro richieste in termini di resistenza meccanica e stabilità.

La “Progettazione Geotecnica” è considerata nel cap. 6 delle N.T.C. che ha sostanzialmente recepito la corrispondente normativa europea introdotta in via sperimentale nel 1997 e approvata nel 2004 dalla Comunità Europea (EN 1997‐1:2004. Eurocode 7 Geotechnical Design).

Al punto 6.9 trattando del “Miglioramento e Rinforzo dei Terreni e delle Rocce” si fa esplicito riferimento alle caratteristiche degli “elementi strutturali” e dei “materiali di apporto” necessari per conseguire il predetto obiettivo di miglioramento e/o rinforzo esistono diverse tecnologie di miglioramento e rinforzo. Alcune sono per l’appunto basate sull’introduzione di elementi strutturali (ovviamente artificiali) ed altre sull’addizione di materiali di varia natura (solidi o liquidi) che vengono miscelati in qualche modo con il terreno/roccia.

 

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3. Qual è l’effetto della calce nel terreno?

L’azione della calce comporta infatti una modifica della struttura della terra grazie allo scambio ionico che avviene tra la calce e i minerali dell’argilla, con effetti immediati e a medio-lungo termine. La stabilizzazione avviene a seguito di:

  • flocculazione che determina l’aumento delle dimensioni dei granuli e la riduzione della plasticità del terreno
  • cementazione dovuta alla formazione di calcio-alluminati idrati (CAH) e calcio-silicati idrati (CSH), praticamente insolubili e che aumentano la resistenza del terreno attraverso un insieme di reazioni di tipo pozzolanico.

Infatti, dopo poche ore dal trattamento si osserva una riduzione dell’umidità, grazie allo sviluppo di calore prodotto dalla reazione. Successivamente diminuiscono la plasticità della terra e la sua affinità con l’acqua, la terra subisce quindi una granularizzazione con conseguente aumento della lavorabilità e il contemporaneo aumento della portanza.

In altri termini, nel breve termine l’incremento di resistenza e rigidezza associato al mescolamento con calce viva (CaO) dipende principalmente dalla riduzione del contenuto d'acqua durante lo “slaking”, dall'aumento del limite plastico e dalla riduzione dell'indice di plasticità conseguente allo scambio cationico.

Infatti, quando, la calce viva viene mescolata col terreno, essa reagisce immediatamente con l’acqua dei pori, con l'effetto di una "essiccazione" del terreno, che di norma è assai benefica. Mescolando calce con argilla, i cationi adsorbiti sulla superficie delle particelle argillose (per esempio sodio) vengono scambiati col Ca2+. Ciò riduce l'indice di plasticità dell’argilla, migliorandone la lavorabilità, la resistenza e la rigidezza.

L‘incremento nel lungo termine è governato principalmente dalle reazioni pozzolaniche della calce con la frazione argillosa del terreno. Dopo qualche giorno, infatti, si assiste ad un ulteriore miglioramento delle caratteristiche meccaniche e al loro mantenimento nei confronti degli effetti del gelo e dell’umidità grazie allo svolgersi di reazioni pozzolaniche cementanti di lunga durata.

Tipicamente i rapporti di cemento/terreno secco o calce/terreno secco usati in pratica variano nell’intervallo 2-10%.

 

4. Vi sono pericoli dal punto di vista ambientale?

Dal punto di vista chimico l’aggiunta di calce libera ioni OH- che inducono temporaneamente un valore di pH=12 circa nell’acqua di porosità, che è intrappolata negli spazi intergranulari e non è libera di muoversi per due motivi:

  1. Il terreno non è saturo e quindi l’acqua aderisce ai granelli;
  2. La permeabilità dell’argilla, se anche fosse satura, sarebbe ridottissima (l’argilla è praticamente impermeabile).

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Da Russo G. (2012). Parametri di trattamento ed efficacia della stabilizzazione a calce in “La stabilizzazione a calce dei terreni”. Napoli, 18 aprile 2012

Pertanto, come sottolineato da Giampietro nel suo articolo “È altamente improbabile che la calce o il cemento defluiscano dal luogo di impiego, anche sotto forma di percolato, in quanto sono effettivamente consumati nello strato di terreno soggetto a miglioramento/stabilizzazione. Se si verificasse una lisciviazione dal terreno stabilizzato, il percolato di calce o cemento verrebbe rapidamente consumato nel terreno circostante, a causa della sua reazione con i minerali del terreno, con una migrazione trascurabile.”

 

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5. … e per finire 2 proposte operative!!!

Alla luce di quanto detto sin qui sembra siano possibili 2 distinti comportamenti.

1.1.    Gestione come rifiuto

Una prima proposta riguarda la gestione dei materiali di scavo come RIFIUTO ovvero con reimpiego al di fuori dell’ambito dei sottoprodotti delle terre e rocce da scavo, mediante l’ottenimento dell’autorizzazione al recupero di rifiuti in procedura ordinaria, di cui all’art. 208 del D.Lgs. 152/2006 e smi, per la realizzazione di rilevati e sottofondi stradali (operazione di R5) previa esecuzione del test di cessione sul tal quale secondo il metodo di cui all’allegato 3 al D.M. 05/02/98 e ss.mm.ii. Questa operazione è prevista dall’articolo 7.31-bis.3 lettera c) del D.M. 05/02/98, come modificato dal Decreto 5 aprile 2006, n. 186, relativamente alle terre e rocce da scavo (CER 170504).

 

1.2.    Gestione come terra da scavo

Una seconda ipotesi prevede la gestione dei materiali di scavo come SOTTOPRODOTTO, qualora siano soddisfatti gli altri requisiti e condizioni di cui all’art. 5, comma 1, lett. b) della Direttiva 2008/98/CE e all’art. 184-bis, comma 1, lett. c), D.Lgs. n. 152/2006, anche a seguito dell'entrata in vigore del D.P.R. n. 120/2017.

La sussistenza delle condizioni per sottrarre il residuo dal regime ordinario dei rifiuti, considerato più rigoroso e controllato, qualificandolo come sottoprodotto, ovvero dimostrare che una specifica stabilizzazione a calce o cemento è un trattamento di normale pratica industriale, eseguito su terre e rocce da scavo qualificate come sottoprodotto, è a carico di tutti i soggetti coinvolti nella progettazione, nella produzione e nella successiva gestione delle terre e rocce da scavo.

La prova deve essere portata nei Piani di utilizzo delle terre e rocce da scavo, predisposti secondo le indicazioni contenute nell’allegato 5 al D.P.R. n. 120/2017, nel quale devono trovare spazio gli esiti della sperimentazione di laboratorio utile alla valutazione degli effetti dell’aggiunta di calce (calce viva, CaO), cemento e calce + cemento sulle proprietà del materiale di scavo, con particolare riguardo agli incrementi di resistenza al taglio e di rigidezza e le variazioni di plasticità dopo maturazione. Con questo approccio sarebbe possibile

  • verificare, ex ante ed in corso d’opera, il rispetto delle CSC;
  • indicare nel Piano di utilizzo l’eventuale necessità del trattamento di stabilizzazione e specificati i benefici in termini di prestazioni geo-meccaniche;
  • esplicitare nel Piano di utilizzo la procedura da osservare per l’esecuzione della stabilizzazione con leganti idraulici (UNI EN 14227-1:2013 e s.m.i.) al fine di garantire il corretto dosaggio del legante idraulico stesso.

E’ mia opinione personale che laddove il progetto abbia previsto la stabilizzazione a calce e cemento delle terre e rocce da scavo per la realizzazione delle opere sia ancora possibile percorrere la gestione dei materiali di scavo come SOTTOPRODOTTO mentre se tale ipotesi è maturata successivamente sia da preferire il recupero come RIFIUTO nell’ambito della procedura ordinaria disciplinata dall’art. 208 del D. Lgs. 152/06.

 

 

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Stefano Reniero
AUTORE

Stefano Reniero

In Nexteco mi occupo dei nuovi progetti e seguo lo sviluppo commerciale dell'azienda.