Resine espandenti per il consolidamento dei terreni, come fare la scelta giusta

L'evoluzione del consolidamento mediante iniezioni

Le prime esperienze applicative con iniezioni di consolidamento erano limitate a terreni decisamente permeabili quali ghiaie, sabbie e rocce fratturate. I materiali normalmente utilizzati erano costituiti da una miscela opportunamente dosata di acqua, cemento e additivi chimici dedicati.

Tuttavia si trattava di miscele con difficoltosa capacità di penetrazione nel terreno, a tal punto che le iniezioni venivano eseguite grazie a potenti impianti di pompaggio con elevata pressione di spinta.

Con il tempo si sono sviluppate miscele con un grouting molto più performante e capacità di penetrazione nei terreni migliorata.

Ai metodi di iniezione tradizionalmente più conosciuti, si sono poi aggiunte nuove miscele chimiche che sfruttano l'iniziale fluidità e la successiva forza espandente del formulato chimico iniettato. Commercialmente vengono definite resine a diffusione libera nel terreno.

Se nel caso dei jet grouting la struttura del terreno viene sostanzialmente disgregata, favorendo una nuova mescola dei grani con il legante cementizio, nel secondo caso l'iniezione di resina espandente polimerica sfrutta istintivamente i punti di minor energia già presenti del terreno e occupa i vuoti e le porosità durante tutto il suo avanzamento allo stato fluido nella prima fase dell'iniezione. Successivamente riduce ancora vuoti, spiazzando acqua interstiziale e compattando la struttura del terreno stesso, grazie alla fase di espansione meccanica del formulato. L’effetto descritto avviene nell’ordine di pochi minuti massimo dall’iniezione e la maggior parte dei terreni di fondazione risulta compatibile con questa moderna metodologia, dalle torbe alle argille, dalle sabbie alle ghiaie.Si addice bene anche nei casi frequenti in cui il costruttore dell'edificio ha riservato a sostegno della fondazione uno strato di riporto di detriti e macerie di demolizione.

L'efficienza di un intervento di consolidamento mediante iniezione di resina espandente dipende così dalla conoscenza del terreno (classificazione e proprietà) e dalle caratteristiche prestazionali del prodotto da iniezione: sono questi i fattori che condizionano tutto il processo di applicazione.

Se i requisiti principali delle miscele cementizie consolidanti sono la fluidità, necessaria a penetrare i vuoti interstiziali, l’attitudine a far presa, la lavorabilità e il relativo impatto ambientale, quelli delle resine polimeriche espandenti sono la densità, la velocità di reazione, la forza espandente generata dalla reazione chimica, la compatibilità ambientale, la facoltà di conservare, allo stato indurito durante un periodo minimo legato al tempo di vita dell’opera, le proprietà specifiche volute dal progettista in condizioni ambientali di posa conosciute.

In generale una miscela iniettata e indurita si trova infatti a condividere un certo ambiente e sopportare particolari azioni chimico – fisiche che possono alterarne la sua successiva capacità prestazionale e conseguente stabilità dimensionale. 

Le resine poliuretaniche

Le più comuni resine espandenti per il consolidamento del terreno a rapida reazione sono generalmente appartenenti alla famiglia dei poliuretani.

Poliuretano: caratteristiche e vantaggi

Il poliuretano è un polimero chimico estremamente versatile ed efficiente, il cui impiego risulta assai ampio e variegato in molti settori contemporanei dell'industria e in particolare nell'edilizia moderna. Molti oggetti di utilizzo quotidiano sono infatti costituiti proprio da poliuretano, quali ad esempio: sedili, suole per calzature, articoli sportivi, filati, piste di atletica, arredamento, componenti per autovetture, valvole cardiache, protesi, filtri, guanti per la chirurgia, sacche per il contenimento del sangue, giocattoli etc. 

Schematicamente quindi un poliuretano è la ripetizione di questo gruppo in una catena molecolare articolata che come detto può essere ottenuto dalla reazione di polimerizzazione di un poli-alcool (poliolio) con un poli-isocianato.

La principale caratteristica chimica delle schiume poliuretaniche è proprio l'alta reattività dell'isocianato esso infatti:

• può essere combinato con diversi tipi di polioli che partecipano alla formazione di schiume di differente durezza: elastica, molto soffice, rigida, semirigida;
• può anche essere combinato con una qualsiasi quantità di agente rigonfiante che porta ad una densità da 0,007 a 1 (da 7 a 1000 kg/m³);
• ha elevata velocità di produzione: tutti i componenti vengono miscelati insieme e formano un polimero e una schiuma in un'unica fase raggiungendo in tempi progettabili a seconda delle necessità lo stato inerte desiderato.

Ulteriori caratteristiche del poliuretano sono la leggerezza, l'effettiva durabilità nel tempo, la possibilità di riciclo.

Il poliuretano è uno dei prodotti chimici industriali moderni più compatibili con l'uomo ed il suo eco sistema, grazie alla efficace inerzia fisico - chimica delle sue schiume. In particolare nel campo dei consolidamenti del terreno con iniezioni espandenti a diffusione libera si utilizzano preferibilmente poliuretani a celle chiuse, per garantire la maggior resistenza meccanica e chimica una volta posati sotto alla fondazione di un edificio.

Tuttavia è importante precisare che questa tipologia di resine da iniezione non è quindi da considerarsi una struttura portante vera e propria nel terreno, così come non è da intendersi un materiale sostitutivo del terreno stesso. La resina poliuretanica è prima di tutto un efficace strumento di consolidamento, non invasivo, utile per progettare e perseguire particolari effetti chimico fisici nel terreno di fondazione proprio grazie alle sue specifiche di reazione chimica.

Dunque non tutti i poliuretani sono adeguati per questo tipo di delicate applicazioni industriali nel terreno.

Come fare la scelta giusta

Per questo occorre effettuare all'origine una attenta selezione nella scelta dei prodotti da iniettare. In particolare è sempre bene selezionare sul mercato e con estrema attenzione tutti quei prodotti che, una volta introdotti nel terreno, non tendono a deformarsi e/o decomporsi nel tempo risultando idonei all'applicazione specifica. 

Di fondamentale importanza è verificare preventivamente le specifiche tecniche del materiale, le relative certificazioni di laboratorio a corredo, le eventuali ulteriori qualifiche tecniche di garanzia emesse da Istituti di controllo indipendenti e riconosciuti. Le resine espandenti per iniezioni nel terreno, infatti, non rientrano nell’elenco dei materiali per le costruzioni soggetti a marcatura CE, dunque si dovranno maggiormente assumere tutte quelle verifiche preliminari necessarie prima della successiva posa in opera. 

Ne consegue che in ogni modo la miglior condizione rimarrà sempre quella di affidarsi a posatori competenti e qualificati in grado di garantire la miglior esperienza di settore per il miglior risultato del vostro progetto. 

Per saperne di più suggeriamo la collana di quaderni del consolidamento dei terreni mediante iniezioni espandenti, scaricabile gratuitamente al LINK