STUDIU EXPERIMENTAL PRIVIND ÎMBUNĂTĂŢIREA TERENURILOR MOI PRIN FENOMENUL DE ELECTROOSMOZĂ ŞI EXECUŢIA COLOANELOR DE VAR

Drd. Ing. Sebastian MUSTĂŢEA – SC Geostud SRL
Dr. ing. Raluca Ioana NICOLAE – SC Geostud SRL
Prof. univ. dr. ing. Anton CHIRICĂ – Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti

 

În România există numeroase zone în care predomină pământurile de consistenţă redusă şi mai precis, argilele saturate, moi.
Comportarea acestor argile, sub acţiunea solicitărilor mecanice, are câteva aspecte foarte importante, şi anume: tixotropia şi consolidarea.
Cunoaşterea proprietăţilor fizico-chimice şi mecanice ale acestor pământuri este foarte utilă pentru a stabili măsurile inginereşti pentru îmbunătăţirea comportării acestor pământuri, de scurtă durată şi mai ales, de lungă durată, în condiţii statice şi dinamice.
La noi în ţară, de curând, în cazul construcţiei unor autostrăzi, s-au înregistrat fenomene majore de pierdere a capacităţii portante a terenului de fundare alcătuit din argile moi sub încărcări induse de greutatea proprie a rambleelor şi de trafic.
În acest context, urmează să se construiască tronsoane mari de autostrăzi cu lungimi cuprinse între 20 – 30 km, peste zone cu argile moi (cum este, de exemplu, tronsonul 5 al autostrăzii Sibiu – Piteşti).

2. Efectul electroosmozei asupra procesului de consolidare 

Electroosmoza este un procedeu folosit în mod curent pe plan mondial pentru reducerea timpului necesar finalizării consolidării primare. În acest fel, se urmăreşte reducerea perioadei de realizare a rambleelor de drumuri şi căi ferate şi respectiv, şi a îmbunătăţirii caracteristicilor fizico-mecanice ale terenului în vederea execuţiei fundaţiilor directe pentru diferite tipuri de construcţii.
Deplasarea electroosmotică a apei prin argila saturată de consistenţă redusă se datorează acţiunii câmpului electric asupra cationilor din complexul de adsorbţie, care antrenează la rândul lor în mişcare dipolii de apă (Figura 1).

a)

b)

Figura 1. a) Schema de principiu a complexului de adsorbţie specific argilelor;

b) Montajul experimental

 3.Descriere parte experimentală

Materialul pe care l-am utilizat pentru realizarea experimentului a fost o argilă cu compoziţia granulometrică prezentată în Figura 2 şi având umiditatea iniţială de 59,38%.

Figura 2. Curba granulometrică a argilei utilizate

În cazul argilelor de consistenţă redusă, o altă metodă de grăbire a consolidării şi implicit, de îmbunătăţire a terenului de fundare, constă în utilizarea coloanelor de var.
Pentru această etapă experimentală, am ales sa îmbinăm fenomenul de electroosmoză cu execuţia coloanelor din var nehidratat. Am realizat un caroiaj de 16 coloane în masa de argilă, pe care le-am umplut ulterior cu var nehidratat (Figura 3). Acesta, prin degajare de căldură, reduce umiditatea pământului, producând în paralel consolidarea argilei saturate. Procesul a fost urmărit timp de 72 de ore, în final prelevându-se 8 probe pentru a evalua variaţia de umiditate dinspre anod spre catod.

4. Rezultate experimentale

În graficul din Figura 4 se observă faptul că în cazul fenomenului de electroosmoză, variaţia umidităţii în cele 8 probe variază crescător, liniar, de la anod la catod, intersectând valoarea umidităţii iniţiale, pe când în cazul fenomenului de electroosmoză combinat cu execuţia coloanelor de var, valorile celor 8 umidităţi se află toate sub valoarea umidităţii iniţiale. În urma cercetării experimentale efectuate, a rezultat faptul că argila moale utilizată se pretează aplicării procedeului de electroosmoză combinat cu execuţia unor coloane de var.

Figura 4. Variaţia umidităţii datorată fenomenului de electroosmoză în proba de argilă

Figura 5. Domeniul granulometric recomandat pentru fenomenul de electroosmoză

5. Concluzii

Prin experimentul efectuat, a fost demonstrată importanţa aplicării unor procedee de îmbunătăţire a terenurilor moi şi, în acelaşi timp, de accelerare a evacuării apei din pământ, care duc la creşterea capacităţii portante şi permiterea realizării unor lucrări inginereşti de anvergură în domeniul infrastructurii transporturilor.

Bibliografie
[1] Zamfirescu Fl., Comşa R., Matei L., Rocile argiloase în practica inginerească, Editura Tehnică, 1985;
[2] Constantinescu P., Moldoveanu T., Ştefănescu D., Văjdea V., Visarion M., Geofizica inginerească, Editura Tehnică, Bucureşti, 19