A cosa serve la bentonite in edilizia?

Che cos’è la bentonite?

La bentonite è una roccia argillosa derivata generalmente dall’alterazione di materiali di origine vulcanica. È costituita prevalentemente da minerali appartenenti al gruppo delle smectiti, tra i quali la montmorillonite.

Quando entra in contatto con l’acqua, la sua struttura si idrata e, in alcune tipologie, aumenta considerevolmente di volume. Questa caratteristica consente di ottenere sospensioni viscose, gel e miscele caratterizzate da una permeabilità molto bassa.

In base alla composizione e al trattamento si distinguono principalmente:

• bentonite sodica, caratterizzata da un’elevata capacità di rigonfiamento;
• bentonite calcica, generalmente meno espansiva e utilizzata soprattutto per le sue proprietà assorbenti;
• bentonite attivata, sottoposta a trattamenti che ne modificano le prestazioni per renderla adatta a specifiche applicazioni.

La scelta tra bentonite sodica, bentonite calcica e bentonite attivata dipende dal risultato che si vuole ottenere, dalle caratteristiche del terreno, dalla presenza di acqua e dai parametri previsti dal progetto.

A cosa serve la bentonite in edilizia?

La bentonite in edilizia viene utilizzata soprattutto per la preparazione di miscele e sospensioni destinate al controllo dell’acqua, alla stabilizzazione degli scavi e alla realizzazione di barriere a bassa permeabilità.

Le applicazioni principali comprendono impermeabilizzazioni, diaframmi, fondazioni profonde, perforazioni, opere geotecniche e lavori in sotterraneo.

Bentonite per impermeabilizzazione

Uno degli impieghi più conosciuti è quello della bentonite per impermeabilizzazione.

La bentonite sodica può essere inserita all’interno di pannelli, materassini, membrane e sistemi compositi destinati alla protezione di:

• fondazioni;
• muri controterra;
• platee;
• parcheggi interrati;
• vasche;
• gallerie;
• strutture in calcestruzzo a contatto con il terreno.

Quando entra in contatto con l’acqua, l’argilla bentonitica si espande e contribuisce alla formazione di uno strato a ridotta permeabilità. Questa caratteristica permette al materiale di adattarsi alle superfici e di limitare il passaggio dell’acqua attraverso il sistema impermeabilizzante.

Diaframmi e barriere impermeabili

La bentonite viene impiegata nella realizzazione di diaframmi plastici e slurry wall, cioè pareti costruite nel terreno per sostenere gli scavi o limitare il movimento delle acque sotterranee.

Durante lo scavo, una sospensione di acqua e bentonite contribuisce a mantenere stabili le pareti della trincea. Lo spazio può essere successivamente riempito con calcestruzzo, miscele cemento-bentonite oppure terreno miscelato con bentonite.

Questi sistemi trovano applicazione in:

• opere infrastrutturali;
• scavi profondi;
• metropolitane;
• parcheggi sotterranei;
• contenimento delle falde;
• messa in sicurezza di siti;
• barriere contro la diffusione di contaminanti.

Le pareti soil-bentonite e cemento-bentonite sono utilizzate come barriere sotterranee proprio per la possibilità di combinare stabilità dello scavo e bassa permeabilità del materiale finale.

Pali e fondazioni profonde

Nella realizzazione di pali trivellati e fondazioni profonde, i fanghi bentonitici possono sostenere temporaneamente le pareti del foro prima dell’inserimento dell’armatura e del getto del calcestruzzo.

La sospensione contribuisce a limitare il cedimento delle pareti dello scavo, soprattutto in presenza di terreni sciolti o di falde acquifere.

Per ottenere una sospensione con caratteristiche costanti è necessario controllare la quantità di bentonite introdotta, il rapporto con l’acqua, i tempi di miscelazione e gli eventuali additivi. Una variazione nell’alimentazione della polvere può modificare la densità e la viscosità del fango preparato.

Gallerie e opere in sotterraneo

La bentonite per edilizia trova applicazione anche nei lavori di tunnelling e nelle opere in sotterraneo.

Può essere utilizzata per preparare fluidi di supporto, controllare la pressione sul fronte di scavo e facilitare la gestione del materiale estratto. In determinate configurazioni, la bentonite in polvere viene prelevata dallo stoccaggio, dosata e inviata al sistema di miscelazione con acqua.

In questi cantieri la continuità nell’approvvigionamento è particolarmente importante. Un’interruzione nella disponibilità del materiale può rallentare la preparazione delle sospensioni e, di conseguenza, le successive operazioni di scavo.

Perché il corretto stoccaggio della bentonite è così importante?

La bentonite viene scelta proprio per la sua capacità di reagire con l’acqua. Questa proprietà, indispensabile durante l’utilizzo, deve però essere controllata prima della miscelazione.

Se la polvere entra prematuramente in contatto con umidità o infiltrazioni, può perdere parte della propria scorrevolezza, formare aggregati e diventare più difficile da estrarre e dosare. Il problema non riguarda quindi soltanto la conservazione del prodotto, ma può interessare la continuità dell’intero processo.

Un sistema di stoccaggio correttamente configurato permette di:

• proteggere la bentonite dagli agenti atmosferici e dall’umidità;
• ridurre la formazione di grumi e accumuli;
• mantenere una riserva adeguata alle necessità operative;
• alimentare con continuità dosatori e miscelatori;
• contenere la dispersione di polveri durante il caricamento;
• controllare le quantità ricevute e utilizzate;
• ridurre la movimentazione manuale di sacchi o big bag;
• migliorare l’organizzazione logistica del cantiere o dello stabilimento.

Il corretto stoccaggio contribuisce quindi a preservare le caratteristiche del materiale e a rendere più regolari le operazioni che precedono la preparazione della miscela.

Dalla bentonite in polvere alla sospensione: il ruolo del silo

Quando viene utilizzata in quantità significative, la bentonite non viene gestita soltanto come prodotto da conservare. Fa parte di un processo che comprende ricevimento, stoccaggio, estrazione, dosaggio e miscelazione.

Il silo rappresenta il punto di collegamento tra la consegna della bentonite sfusa e la preparazione della sospensione destinata al cantiere o alla linea produttiva.

Il suo compito non è semplicemente accumulare materiale, ma renderlo disponibile nella quantità e nel momento richiesti dal processo.

Ricevimento e caricamento della bentonite

Quando la bentonite viene consegnata sfusa mediante autocisterna, il caricamento può avvenire pneumaticamente.

Il flusso d’aria utilizzato per trasportare la polvere deve essere gestito correttamente durante il riempimento. Il silo può quindi essere equipaggiato con un filtro depolveratore, una valvola di sicurezza e indicatori di livello.

Il filtro permette all’aria di fuoriuscire trattenendo le particelle trasportate durante il caricamento. La valvola di sicurezza protegge la struttura da condizioni anomale di pressione o depressione, mentre gli indicatori consentono di controllare la quantità di materiale presente.

I silos verticali Poggi possono essere predisposti con filtri, valvole di sicurezza, indicatori di livello e sistemi di fluidificazione, configurati in funzione del materiale e delle condizioni operative.

Protezione dall’acqua e dall’umidità

La capacità della bentonite di interagire con l’acqua è fondamentale durante il suo utilizzo, ma deve essere controllata durante lo stoccaggio.

Prima della preparazione della sospensione, la bentonite in polvere deve rimanere protetta dalle precipitazioni e dall’ingresso accidentale di acqua. Un contatto anticipato e non uniforme con l’umidità può favorire la formazione di aggregati e modificare la scorrevolezza del materiale.

La tenuta del silo, il sistema di carico, il filtro e i collegamenti con le apparecchiature a valle devono quindi essere progettati per mantenere il prodotto nelle condizioni previste fino al momento dell’impiego.

Favorire uno scarico regolare

La bentonite è una polvere fine e il suo comportamento durante lo scarico può cambiare in base a granulometria, densità apparente, umidità e grado di compattazione.

Per questa ragione non è sufficiente scegliere il silo considerando soltanto la capacità nominale. È necessario valutare anche la geometria della parte inferiore, la sezione della bocca di scarico e il sistema utilizzato per estrarre il materiale.

Se il prodotto tende a compattarsi o a creare zone di ristagno, possono essere previsti sistemi di fluidificazione o vibrazione. La loro funzione è facilitare il movimento della bentonite verso l’uscita, riducendo la possibilità che si formino ponti o accumuli lungo le pareti.

La configurazione deve essere definita in base alle caratteristiche effettive della bentonite, perché prodotti con denominazioni simili possono comportarsi in modo differente durante lo stoccaggio e l’estrazione.

Estrarre soltanto la quantità necessaria

Una volta raggiunta la bocca di scarico, la bentonite deve essere trasferita verso il dosatore, il sistema di pesatura o il miscelatore.

L’estrazione può essere realizzata attraverso una coclea dimensionata in funzione della portata richiesta e delle caratteristiche della polvere. La velocità della coclea e il sistema di comando permettono di regolare la quantità di materiale trasferita.

Questo passaggio è importante perché il processo non richiede semplicemente di svuotare il silo: richiede di alimentare il sistema a valle con continuità e in maniera controllata.

Un flusso troppo elevato, irregolare o soggetto a interruzioni può rendere più difficile mantenere costante il rapporto tra acqua e bentonite.

Dosaggio e preparazione della miscela

Nelle applicazioni più strutturate, la bentonite estratta dal silo può essere inviata a un sistema di pesatura prima di raggiungere il miscelatore.

La pesatura consente di verificare la quantità introdotta in ogni ciclo e di mantenere maggiormente ripetibili le caratteristiche della sospensione. Il controllo può essere integrato nella gestione complessiva del processo, coordinando estrazione, pesatura, carico dell’acqua e miscelazione.

Poggi realizza anche Powder Blender che combinano pesatura e miscelazione e che possono essere collegati a silos, tramogge e sistemi di trasporto delle polveri. La configurazione disponibile comprende celle di carico, bocche di ingresso multiple e scarico regolato verso le successive fasi del processo.

Il sistema più adatto dipende comunque dal tipo di bentonite, dalla ricetta da preparare, dalla produttività richiesta e dall’organizzazione del cantiere.

Come dimensionare lo stoccaggio della bentonite?

La capacità del silo non dovrebbe essere scelta considerando unicamente la quantità massima che può essere contenuta.

Per dimensionare correttamente lo stoccaggio è necessario mettere in relazione:

• consumo giornaliero di bentonite;
• densità apparente del prodotto;
• frequenza delle consegne;
• capacità dell’autocisterna;
• autonomia richiesta;
• spazio disponibile;
• velocità di preparazione delle miscele;
• eventuale necessità di mantenere una scorta di sicurezza.

Un silo sottodimensionato richiede consegne più frequenti e può esporre il processo al rischio di rimanere senza materiale. Una capacità eccessiva, al contrario, può occupare spazio inutilmente e aumentare la permanenza della polvere all’interno del contenitore.

Il corretto dimensionamento nasce quindi dall’analisi dell’intero ciclo logistico e produttivo, non da una valutazione isolata del volume del silo.

Quale configurazione scegliere per la bentonite?

Non esiste un’unica configurazione valida per tutti gli utilizzi della bentonite in edilizia.

In una postazione fissa, con consumi continui e uno spazio verticale disponibile, può essere valutato un silo verticale monolitico. La struttura viene trasportata in corpo unico e può essere predisposta con i dispositivi necessari per caricamento, controllo del livello, filtrazione ed estrazione.

Per grandi capacità o stabilimenti che devono disporre di riserve consistenti, può essere presa in considerazione una configurazione a pannelli. La struttura modulare permette di raggiungere volumi elevati e di adattare diametro e altezza alle condizioni del progetto.

Quando è necessario ottimizzare il trasporto, soprattutto nei progetti internazionali, i silos telescopici consentono di ridurre l’ingombro durante la spedizione. Le serie Poggi TC e TP utilizzano sezioni scorrevoli e sono rispettivamente ottimizzate per il trasporto in container OT o su camion.

Nei cantieri temporanei o soggetti a spostamenti può invece essere valutato un silo orizzontale. Le serie OR e ORC possono essere installate senza fondazioni fisse, sono dotate di gambe telescopiche e possono integrare una coclea orientabile per trasferire il materiale verso le apparecchiature utilizzatrici.

La scelta definitiva deve partire dalle caratteristiche della bentonite e dal modo in cui questa verrà utilizzata, considerando insieme stoccaggio, trasporto, estrazione e dosaggio.

Perché considerare l’intero processo e non soltanto il silo?

La qualità della gestione della bentonite dipende dal coordinamento tra tutte le fasi.

Un silo correttamente dimensionato ma collegato a un sistema di estrazione non adatto può generare irregolarità nell’alimentazione. Allo stesso modo, una coclea correttamente dimensionata non può garantire continuità se il materiale non raggiunge in maniera uniforme la bocca di scarico.

Per progettare una soluzione efficace è quindi necessario analizzare:

• modalità di consegna della bentonite;
• caratteristiche fisiche del prodotto;
• condizioni ambientali;
• autonomia richiesta;
• modalità di estrazione;
• distanza dal punto di utilizzo;
• precisione del dosaggio;
• capacità del miscelatore;
• frequenza dei cicli di preparazione.

Questa impostazione permette di considerare il silo come parte integrante del processo e non come un semplice contenitore indipendente.

Stoccaggio e movimentazione della bentonite con Poggi

La bentonite svolge un ruolo importante in numerose applicazioni dell’edilizia: dalle impermeabilizzazioni alle fondazioni profonde, fino alla realizzazione di diaframmi, perforazioni e opere in sotterraneo.

Prima di essere idratata, deve essere conservata in condizioni adeguate e resa disponibile con continuità. Il sistema di stoccaggio deve quindi proteggere il materiale, facilitarne lo scarico e alimentare in maniera controllata le successive fasi di dosaggio e miscelazione.

Poggi progetta e realizza silos e soluzioni per lo stoccaggio e la movimentazione dei materiali sfusi in polvere e granulari. In funzione delle esigenze del progetto, la configurazione può integrare filtrazione, controllo del livello, fluidificazione, estrazione, pesatura e collegamento alle apparecchiature a valle.