Università di Roma “Tor Vergata”
Laura magistrale in “Ingegneria per l’ambiente e il territorio”
Corso di Bonifica dei Siti Contaminati
Barriere Impermeabili
Renato Baciocchi
A.A. 2012‐2013
Introduzione
Le barriere impermeabili costituiscono una soluzione che
consente di “isolare” temporaneamente o definitivemente la
sorgente di contaminazione, evitando la propagazione della
contaminazione verso eventuali recettori.
Nel contesto normativo vigente, trova applicazione come misura
di messa in sicurezza d’emergenza (MISE), ovvero come
intervento di messa in sicurezza operativa (MISO) o permanente
(MISP).
Le barriere impermeabili non possono invece considerarsi come
opzioni di bonifica, in quanto tale intervento non prevede la
rimozione della sorgente di contaminazione primaria (rifiuti) o
secondaria (suolo o acqua).
Principio della tecnologia
Il principio operativo consiste nel realizzare una barriera che
impedisca la propagazione dei contaminanti, interrompendo
una o più vie di migrazione.
La barriera può essere classificata in:
‐ Barriera superficiale (Copertura);
‐ Barriera verticale;
‐ Barriera di fondo
Aspetti normativi
Non esistono riferimenti normativi che regolino in maniera specifica le modalità di realizzazione ed i requisiti di progetto per le barriere da realizzarsi nell’ambito dei progetti di bonifica.
In assenza di riferimenti normativi specifici, si fa generalmente riferimento alla normativa sui criteri di realizzazione dei sistemi di copertura e di fondo delle discariche (D.Lgs. 36/2003).
Aspetti normativi
Aspetti normativi
Sistemi di copertura superficiale
Le barriere fisiche superficiali hanno la funzione di:
‐Impedire l’infiltrazione delle acque meteoriche attraverso il
suolo contaminanto per evitare la diffusione degli inquinanti
attraverso il suolo e verso la falda;
‐ evitare il contatto diretto e il trasporto di polveri nonché
abbattere eventuali vapori potenzialmente contaminati.
Le prime coperture, risalenti agli anni ‘80 erano semplicemente
costituite da uno strato di terreno argilloso, caratterizzato da
bassa permeabilità.
Come detto, le evoluzioni tecniche e normative nel settore delle
discariche, hanno condotto ad adottare soluzioni migliorative.
Sistemi di copertura superficiale
Elementi costitutivi di una copertura superficiale multistrato
Sistemi di copertura superficiale
Sistemi di copertura superficiale
Sistemi di copertura superficiale
Sistemi di copertura superficiale
Materiali per la realizzazione di un sistema di copertura superficiale
Sistemi di copertura superficiale
Interventi a carattere temporaneo
Copertura con terreno superficiale: uno/due strati di terreno,
presenti in sito, opportunamente livellati e compattati, sormontati da
un ulteriore strato di terreno vegetale;
Coperture non transitabili: strato di regolarizzazione, su cui vengono
stesi teli di geotessile LDPE, PVC o PP (spessore 0.3‐1.0 mm)
sovrapposti con cordone sigillante ed ancorati opportunamente;
Coperture transitabili: come le non transitabili, ma ricoperti da uno
strato di terreno e da uno strato di geotessile a contatto con la
geomembrana.
Sistemi di copertura superficiale
Interventi a carattere permanente
Copertura con terreno impermeabilizzante: idonea per zone non
interessante da presenza di carichi (aree verdi), prevede uno strato di
regolarizzazione come da schema precedente;
Coperture tramite asfaltatura: idonea per aree transitabili come
strade e parcheggi e contaminate da sostanze poco mobili ed in basse
concentrazioni. Si realizza con conglomerati bituminosi o cemento
Portland. Possibili problemi di deterioramento fisico o chimico.
Coperture multistrato: per aree transitabili con contaminazioni
elevate. ma ricoperti da uno strato di terreno e da uno strato di
geotessile a contatto con la geomembrana.
Sistemi di copertura superficiale
Interventi a carattere permanente
Coperture multistrato: si aggiunge una geomembrana, uno strato di
sottofondo stradale (con aggregato granulare) ed uno strato di
conglomerato bituminoso (binder – 10 cm) + manto di usura (3 cm).
Criteri di progettazione Criteri di progettazione Materiali: Geomembrane
Le
Geomembrane
sono
lamine
polimeriche
per
l’impermeabilizzazione dei sistemi di copertura superficiale.
Sono prevalentemente realizzate nei seguenti materiali:
‐ Polietilene (Alta densità HDPE – Bassa densità LDPE)
‐ Polivinilcloruro (PVC)
‐ Polietilenclorosolfonato (CSPE)
Materiali: Geomembrane
Materiali: Geomembrane
Materiali: Geomembrane in HDPE (UNI 8898‐6)
Materiali: Geomembrane in HDPE (UNI 8898‐6)
Materiali: Geomembrane in HDPE (controlli)
• Verifica materiali al momento della ricezione;
• Stoccaggio in condizioni idonee (no esposizione UV, agenti
atmosferici)
• Minimizzare il numero di giunture tra teli;
• Prelevare un campione ogni 10000 m2 da sottoporre a test
(spessore, resistenza a rottura, allungamento a rottura,
resistenza al punzonamento)
Materiali: Geomembrane in HDPE (controlli)
• Tecniche di saldatura: la migliore è “a caldo”, realizzata
mediante sovrapposizione di due teli che vengono giuntati da
una attrezzatura movente a cuneo caldo. Si ottiene in questo
modo una doppia giunzione (saldatura a doppia pista), che
lascia un canale intemedio utilizzato per testare la tenuta della
giuntura stessa.
Materiali: Geomembrane in HDPE (controlli)
• Test non distruttivi: immissione di aria compressa in un tratto
del canale intermedio e verifica tenuta (meno del 10% di caduta
di pressione in 10 minuti).
• Test distruttivi: resistenza al taglio (la giuntura deve sopportare
uno sforzo pari all’80% del valore specificato per la membrana).
Materiali: Geocompositi bentonitici
I Geocompositi bentonitici (GCL) sono costituiti da uno strato di
argilla (bentonite sodica granulare) compreso tra due geotessili.
Vengono impiegati nella costruzione della barriera
impermeabili, in sostituzione o in combinazione con lo strato di
argilla compattata.
Con questo materiale, si possono
ottenere valori di permeabilità
molto bassi, sfruttando
inoltre le capacità rigonfianti
della bentonite sodica per far
fronte ad eventuali
danneggiamenti.
Materiali: Geocompositi bentonitici
Materiali: Geocompositi bentonitici
Materiali: Geocompositi bentonitici
Materiali: Geocompositi bentonitici (controlli)
• Verifica materiali al momento della ricezione;
• Substrato di posa privo di elementi lapidei,detriti, radici,
potenzialmente dannosi per l’integrità dei teli in GCL.
• Posa: sovrapposizione dei teli adiacenti (almeno 20 cm) con
disposizione dei teli lungo la linea di massima pendenza.
Verificare la sigillatura con bentonite sodica granulare.
Controlli ad opere ultimate
• Metodi geoelettrici: si basa sulla elevata resistività elettrica
della membrana HDPE, che se realizzata correttamente
determina un perfetto isolamento elettrico tra materiale della
copertura e terreno circostante.
• In assenza di difetti, il potenziale elettrico (MN) misurato
imponendo una ddv AB (circa 100 V)mostra una distribuzione
uniforme del campo elettrico, debolmente crescente verso i
bordi della impermeabilizzazione.
Controlli ad opere ultimate
• In presenza di una fessura
o lacerazione, attarverso di
essa si genera un flusso di
corrente,
che
viene
evidenziato da un deciso
calo del potenziale elettrico
attraverso la fessura.
Controlli ad opere ultimate
• Metodi invasivi: consistono nel campionamento in‐situ delle acque
interstiziali mediante una coppa porosa (ceramica, nylon, PTFE)
applicata all’estremità di una tubazione in PVC/inox.
• Lisimetro a vuoto
Idoneo fino a 2 m di
profondità;
SI applica il vuoto nella
coppa che favorisce la
permeazione dell’acqua nel
lisimetro,
che
viene
recuperata per mezzo di
una tubazione.
Controlli ad opere ultimate
• Lisimetro a pressione
Idoneo fino a 20 m di
profondità;
SI applica il vuoto nella
coppa che favorisce la
permeazione dell’acqua nel
lisimetro,
che
viene
recuperata per mezzo di
una tubazione imponendo
una pressione positiva in
mandata.
Caso studio
Barriere fisiche verticali
Barriere fisiche verticali
Barriere fisiche verticali
Barriere fisiche verticali ‐ Materiali
Diaframmi plastici
Diaframmi plastici
 diaframma immorsato
 diaframma sospeso
Diaframmi plastici
Cinturazione
parziale a monte
Cinturazione
parziale a valle
Cinturazione
completa
Diaframmi plastici
Diaframmi ‐ Criteri di progettazione
Diaframmi ‐ Criteri di progettazione
Diaframmi ‐ Criteri di progettazione
Composizione della miscela plastica
Controlli sulla geometria del diaframma
Controlli ad opere ultimate
Controlli ad opere ultimate
Controlli ad opere ultimate
Controlli ad opere ultimate
GPR Ground Penetrating Radar
Controlli ad opere ultimate
Prove di permeabilità in foro (infiltrazione)
Controlli ad opere ultimate
Prove di permeabilità in foro con piezocono (CPTU)
La prova penetrometrica statica (CPTU, Consolidated Penetrometric Test Undrained) consiste nel far penetrare nel terreno una punta standardizzata di sezione pari a 10 cm2 nel fondo di un foro o in superfice. Nella penetrazione si possono valutare separatamente la resistenza di punta o quella laterale a varie profondità. La prova può essere eseguita in terreni con granulometria compresa tra l’argilla e la sabbia con ghiaia fine. La misurazione viene eseguita in continuo sino alla profondità prefissata o sino alla portata massima dell’apparecchio.
Controlli ad opere ultimate
Prove di permeabilità in foro con piezocono (CPTU)
Controlli ad opere ultimate
Prove di permeabilità in foro con piezocono
Diaframmi sottili
Palancole metalliche
Prove di tenuta ‐ Palancole metalliche