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Impermeabilizzazioni sottoquota con
argille bentonitiche
Patologia Edilizia e Diagnostica – Enrico de Angelis
L’ argilla bentonitica
Le applicazioni
Impermeabilizzare
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Bentonite
La bentonite è una roccia argillosa appartenente al
gruppo delle smectiti. La denominazione mineralogica
corretta è montmorillonite, un idrosilicato di alluminio,
morfologicamente costituito da ottaedri di allumina
imprigionati tra due strati di silice tetraedrica.
Il minerale argilloso che le compone allo stato cristallino
deriva dalla devetrificazione e conseguente alterazione
chimica di rocce magmatiche di struttura amorfa,
generalmente tufi o ceneri vulcaniche. La formula
chimico-mineralogica è:
(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O
Il nome “bentonite” proviene da Fort Benton, WY, dove
vengono individuati e caratterizzati i primi giacimenti
provenienti dal degrado di tufi Cretacei.
Patologia edilizia e diagnostica (p.2)
prof. Enrico De Angelis
L’ argilla bentonitica
Le applicazioni
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Bentonite
La struttura cristallina del materiale è quella di una
polvere formata da minutissime lamelle , tali da
esercitare importanti forze di attrazione reciproca,
quando adeguatamente bagnate (forze di Van deer
Walls).
La roccia bentonitica, però, consiste in sedimenti di varia
origine, spesso molto poco puri, che devono essere
scavati, setacciati (per eliminare le parti grosse ) e
successivamente purificati
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Le applicazioni
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Struttura (secca) della Bentonite
Le lamelle sono formate da
ottaedri di allumina
imprigionati tra due strati di
silice tetraedrica. Ciascuna di
esse presenta sulla superficie
esterna una distribuzione
uniforme di cariche negative.
Le lamelle vengono riunite in
pacchetti grazie all'azione di
forze di tipo elettrostatico
che si instaurano tra i cationi
(Na+, Ca++, K+, H+) che si
possono interporre tra le
lamelle e la distribuzione di
cariche negative sulla
superficie delle medesime.
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Struttura (umida) della Bentonite
(di un argilla qualsiasi, ma le bentoniti sono tali da riuscire
ad accogliere moltissima acqua: le lamelle sono molto piccole
dell’ordine di 1 x 100 nm)
Patologia edilizia e diagnostica (p.5)
prof. Enrico De Angelis
Struttura della Bentonite
(di un argilla qualsiasi, ma le bentoniti sono tali da riuscire
ad accogliere moltissima acqua: le lamelle sono molto piccole
dell’ordine di 1 x 100 nm)
Patologia edilizia e diagnostica (p.6)
http://www.slideshare.net/lwolberg/clay-minerals-and-soil-structure
prof. Enrico De Angelis
Vai a: Programma del Corso
Vetro
Osservazioni al microscopio - Alterazione
•  devetrificazione!
– praticamente tutti vetri più vecchi
del Mesozoico sono devetrificati"
•  prodotti di devetrificazione/alterazione"
– sferuliti!
•  aggregati fibroso-raggiati di quarzo e feldspati; stadio
precoce di devetrificazione di vetri acidi"
– tessitura petroselciosa!
•  aggregato micro- o criptocristallino uniforme di quarzo
e feldspati; stadio evoluto di devetrificazione di vetri
acidi"
– palagonite!
•  mineraloide isotropo di colore giallo-arancio e aspetto
sabbioso e indice di rifrazione < balsamo derivante
dalla devetrificazione di vetro basaltico"
– bentonite!
•  minerali argillosi (montmorillonite) derivanti da tufi
vetrosi per perdita di alcali e idratazione"
– silicizzazione!
Dalle slides di Sergio Rocchi: http://www.dst.unipi.it/download.htm
L’ argilla bentonitica
Le applicazioni
Impermeabilizzare
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Bentonite sodica e calcica
La struttura mineralogica della bentonite sodica naturale
è tale da massimizzare la capacità di assorbimento di
acqua (il limite di liquidità è superiore al 600%, in alcuni
casi 1500%) sia in termini di rigonfiamento, sia infine di
ridotta permeabilità ai liquidi che fa sì che il materiale,
adeguatamente idratato, confinato e mantenuto umido,
sia tale da formare un "gel" dalle proprietà
impermeabilizzazione eccellenti e durevoli.
Esistono anche le bentoniti calciche (principalmente
usate, in edilizia, per la realizzazione di scavi a sostegno
idrostatico delle pareti dello stesso).
La calcica non è indicata per impermeabilizzare:
l instabilità (in termini di impermeabilità) di questi
minerali nel tempo, soprattutto se sottoposti a contatto
con acque di durezza medio-alta, può limitare
notevolmente le proprietà impermeabilizzanti del
sistema barriera.
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Colline di bentonite
Cathedral-like spires and buttresses, Cathedral Gorge State Park. Nevada, USA
http://www.terragalleria.com/pictures-subjects/bentonite/picture.bentonite.care0004.html
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Colline di bentonite
Badlands of Bentonite hills, Cathedral Valley, afternoon. Capitol Reef National Park,
Utah,
http://www.terragalleria.com/pictures-subjects/bentonite/picture.bentonite.care0004.html
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Bentonite sodica
La bentonite sodica, se adeguatamente CONFINATA, si
trasforma in un gel impermeabile all acqua e al vapore.
Le condizioni ideali per questo confinamento sono quelle
del terreno in falda, duplici:
–  Presenza di una matrice solida che confina la polvere
allo stato secco e ne impedisce il dilavamento
–  Presenza di acqua in pressione che confina
definitivamente le polveri oltre a idratarle
I sistemi di tenuta che si basano sulla bentonite, quindi:
–  Non sono accettabili se non in condizioni di
idratazione continua (la re-idratazione è pericolosa)
–  Non sono affidabili in condizioni di azzeramento o
quasi della pressione idrostatica, nonostante un
terreno umido e l’idratazione garantita
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Bentonite sodica
La bentonite sodica, quando si
trasforma in gel impermeabile, espande
e, confinata (opportunamente) è in
grado di esercitare pressioni non
trascurabili sulle strutture (non solo in
CA) che la confinano.
Esempio tipo: pavimentazione in CA
controterra: oltre alla spinta idraulica
(dell acqua di falda) sarà soggetta alla
spinta prodotta dall espansione della
bentonite e si prescrive uno spessore
minimo di 15 cm circa.
Anche la sodica soffre i sali: possono
inibire l idratazione delle polveri. I
produttori del materiale scelto offrono
sempre un parere a partire dall analisi
delle acque di falda.
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Applicazioni della bentonite
Sabbia per lettiere
Impermeabilizzazione
discariche
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Applicazioni della bentonite
Filler per cibo
(non è tossico, anzi!!!)
Cosmetici e
farmaceutici
Chiarificante di vino e birra
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Applicazioni in controspinta
La bentonite (idratata) opportunamente confinata tra
due strati che ne limitano l’espansione e che la
proteggono da agenti esterni, costituisce uno strato
straordinariamente poco permeabile.
La sua applicazione naturale è all’esterno dei corpi
interrati, tra il terreno e l’edificio
Si usa anche all’interno solo realizzando uno strato di
contenimento (per es. in CA come in figura).
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Bentonite – i primi utilizzi
Lo sfruttamento industriale è degli anni 20, in USA,
principalmente, ed è usata, nelle costruzioni, per le sue
proprietà di impermeabilizzante, come una buona
argilla:
–  Il fondo di un lago artificiale
–  Una diga in terra
i primi utilizzi come materiale per impermeabilizzare
sono degli anni 60
– 
– 
– 
– 
In pannelli
In membrane
Da applicare spruzzo
Da applicare a frattazzo
(queste due tecnologie sono di fatto scomparse)
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Bentonite – i prodotti attuali
1.  Stato della bentonite:
•  Polvere bentonitica secca
•  Polvere bentonitica pre-idratata
•  Polvere incapsulata in resine
2.  Accoppiamento con supporti parzialmente o
completamente degradabili che ne garantiscono una
qualche resistenza alle azioni cui possono essere
soggette durante la posa:
• 
• 
• 
• 
• 
Pannelli di cartone più o meno agugliati
Stuoie di tessuto
Feltri
Membrane sintetiche microforate (HDPE)
Composizione di più materiali vincolati tra loro
(agugliati-needle punched)
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Vantaggi/svantaggi
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Impermeabilizzazione laghetto
http://www.build-yourown-home.com/sealing-ponds-pictures.html
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Geotessuti con protezione in materiale
sintetico
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Vantaggi/svantaggi
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Documentazione
VOLTECO
Dettaglio sovrapposizione membrane
bentonitiche accoppiate poliolefine
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Il giunto tra due pannelli dopo un periodo “lungo”
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Vantaggi/svantaggi
Rif. normativi
Prodotti per opere di difesa suolo
Laying the bentonite lining at Darnford Lane (photo by Jan Horton)
Patologia edilizia e diagnostica (p.23)
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Rif. normativi
Rotoli di grande dimensione
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