Come le iniezioni di resina stabilizzano i terreni argillosi

30 Luglio 2025

Iniezioni di resine su terreni argillosi soggetti a fenomeni di ritiro e rigonfiamento

I terreni argillosi, caratterizzati da granuli finissimi, meno di 0,002 mm, sono conosciuti per la loro sensibilità alle variazioni di contenuto d’acqua. In periodi molto piovosi l’argilla assorbe acqua gonfiandosi, mentre durante la siccità si ritira, perdendo volume e formando vuoti e fessure nel terreno. Questo comportamento ciclico, composto da ritiro e rigonfiamento, chiamato tecnicamente shrink-swell, può provocare cedimenti differenziali: il terreno si contrae in modo non uniforme sotto le fondazioni, generando abbassamenti irregolari e crepe nei muri, pavimenti deformati e altri dissesti nelle strutture sovrastanti. Tali effetti si sono accentuati negli ultimi anni per via di prolungate siccità e cambiamenti climatici, rendendo sempre più importante trovare soluzioni efficaci per consolidare i terreni argillosi instabili.

Argilla e permeabilità: sfatiamo un mito

Un tema ricorrente quando si parla di consolidamento di terreni argillosi con iniezioni di resine è il pregiudizio secondo cui questo metodo sarebbe inefficace nell’argilla a causa della sua bassissima permeabilità. In altre parole, si pensa che il terreno argilloso, essendo praticamente impermeabile, non consenta alla resina di diffondersi adeguatamente nel sottosuolo. Questo timore ha una base di verità, l’argilla pura ha effettivamente una permeabilità molto bassa, ma trascura un punto fondamentale, ovvero: i terreni naturali non sono quasi mai costituiti al 100% da argilla pura.

Nella realtà dei casi, un terreno argilloso contiene sempre una certa percentuale di altre frazioni granulometriche, come limo o sabbia, presentando una struttura con vuoti e discontinuità. Un esempio intuitivo è quello di un secchio riempito di sacchetti di nylon: i sacchetti di plastica sono impermeabili, proprio come le singole particelle di argilla, ma riempiendo un secchio con essi si noterà che rimangono spazi vuoti tra un sacchetto e l’altro. Allo stesso modo, nel terreno argilloso esistono interstizi, pori e fessure attraverso cui un fluido può passare, seppur lentamente. In particolare, durante i cicli di essiccamento l’argilla tende a creare fenditure e crepe nel suolo. Quando osserviamo un terreno argilloso secco, notiamo zolle spaccate e fessurate, invece di una massa monolitica. Ciò significa che, pur avendo una permeabilità intrinseca bassissima a scala microscopica, il terreno argilloso reale ha vie preferenziali, che possono consentire la diffusione di materiali iniettati.

Inoltre, va considerato che le moderne resine espandenti usate nel consolidamento non si comportano come un semplice liquido che deve infiltrarsi passivamente nel terreno. Al contrario, queste resine sono ideate per espandersi rapidamente dopo l’iniezione, esercitando una notevole pressione sul terreno circostante. Infatti, la miscela bi-componente viene iniettata in fase fluida e, reagendo in pochi secondi, incrementa di volume diventando una schiuma che spinge le particelle di terreno, riempie i vuoti esistenti e può persino generare piccole fratture nel terreno coesivo, ampliando la propria zona di influenza. È stato osservato che resine con densità inferiore a quella dell’acqua riescono a propagarsi nei terreni argillosi attraverso micro-permeazione, cavità in espansione e fratture subverticali, penetrando nei pori presenti nel suolo. Ovvero, l’argilla non è un blocco impenetrabile: la resina iniettata riesce comunque a diffondersi formando un reticolo tridimensionale all’interno del terreno, anche quando la permeabilità naturale risulta essere minima.

La tecnica delle iniezioni di resina espandente in sintesi

Le iniezioni di resine espandenti sono, ad oggi, una tecnologia consolidata per migliorare e stabilizzare i terreni di fondazione, spesso in alternativa o in complemento a metodi tradizionali, come micropali o sottofondazioni. Il procedimento è relativamente poco invasivo, infatti si eseguono perforazioni di piccolo diametro, indicativamente 25–30 mm, attraverso le fondazioni fino al terreno da trattare, inserendo nei fori apposite cannule tubolari. Mediante queste cannule si inietta nel sottosuolo una resina poliuretanica bicomponente allo stato liquido. La reazione chimica tra i due componenti avviene nell’arco di alcuni secondi o minuti e provoca la rapida espansione della resina, che si trasforma in una schiuma solida e rigida. Durante la fase di espansione, la resina esercita forti pressioni di rigonfiamento sul terreno circostante. Tale azione produce molteplici effetti positivi:

Compattazione del suolo. Il terreno attorno al punto di iniezione viene compresso dall’espansione, diminuendo la porosità e l’indice dei vuoti. Si ottiene un aumento della densità e della resistenza meccanica del suolo trattato. In altre parole, il terreno diventa più addensato e meno comprimibile. Studi hanno rilevato aumenti di capacità portante del terreno dal 35% fino oltre il 60%, e una contestuale diminuzione dei cedimenti potenziali dal 30% al 70% grazie a questo compattamento.
Riempimento di vuoti e cavità. Eventuali spazi vuoti preesistenti nel terreno, ad esempio piccole cavità da dilavamento o fessure da ritiro, vengono immediatamente colmati dalla resina espansa. Anche il contatto tra suolo e struttura migliora, infatti la resina riesce a penetrare e riempire le micro-fessure sotto le fondazioni, ristabilendo l’aderenza e il sostegno uniforme della base fondale.
Aumento delle tensioni di confinamento. La spinta esercitata dalla resina genera un aumento delle pressioni orizzontali e verticali nel terreno. Questo provoca una sorta di pre-carico nel volume di suolo trattato, che si traduce in un incremento delle tensioni efficaci di confinamento. Di conseguenza, migliorano i parametri geotecnici, infatti cresce la resistenza al taglio del terreno e aumentano i moduli elastici, riducendone la deformabilità. In pratica il terreno diventa più rigido e stabile sotto carico.
Diffusione radiale dell’effetto consolidante. Una singola iniezione di resina può stabilizzare un volume significativo di terreno intorno al punto di immissione, grazie all’espansione in pressione. Generalmente, il raggio d’azione di ogni punto di iniezione è di circa 1–1,5 metri, a forma di bulbo. Questi bulbi di terreno consolidato si sovrappongono parzialmente quando le iniezioni sono distribuite in più punti a varie profondità, generando un reticolo continuo di terreno migliorato. Anche in terreni molto compatti o poco permeabili, l’effetto della resina si propaga efficacemente, infatti è documentato che l’azione espandente permette un’elevata diffusione della resina in ogni condizione geotecnica, perfino in terreni argillosi coesivi a permeabilità bassissima.

Un aspetto fondamentale del metodo è il controllo in tempo reale, per questo motivo, durante le iniezioni si monitora sia la linea di quota della struttura in superficie, mediante livelli laser, sia la quantità di resina immessa. Infatti, un segnale che indica che il terreno è adeguatamente compattato risulta essere il sollevamento controllato della struttura soprastante, quando questo avviene, l’iniezione viene interrotta. Questo garantisce un miglioramento mirato solo dove serve, ripristinando il corretto appoggio delle fondazioni senza interventi eccessivi. L’intera operazione di consolidamento con resine avviene in tempi rapidi, in un cantiere tipico dura pochi giorni, senza scavi né vibrazioni, risultando minimamente invasiva per l’edificio e l’ambiente circostante.

Resine espandenti e terreni argillosi: efficacia comprovata

È ormai comprovato, da una numerosa casistica, che le iniezioni di resina funzionano anche nei terreni argillosi, sfatando il pregiudizio iniziale. Anzi, gran parte degli interventi di consolidamento con resine negli ultimi decenni ha riguardato proprio fondazioni su terreni argillosi, con ottimi risultati di stabilizzazione. Questa tecnologia, inizialmente accolta con scetticismo, ha dimostrato sul campo la propria validità; infatti, l’80% circa degli interventi con resine espandenti è stato eseguito su suoli a prevalenza argillosa, risolvendo problemi di cedimenti e crepe che tradizionalmente affliggevano questi terreni difficili. Dal punto di vista tecnico-scientifico, numerosi studi hanno analizzato gli effetti delle resine sulle argille soggette a ritiro e rigonfiamento. I risultati, di queste analisi, mostrano come questa tecnica modifica positivamente il comportamento idromeccanico di questi terreni. In particolare, la compattazione indotta porta a una drastica riduzione dell’indice dei vuoti e della conducibilità idraulica del terreno trattato. Il reticolo di materiale resinifero solidificato che si crea nel suolo riduce la possibilità di circolazione dell’acqua: in termini pratici si è misurata una diminuzione della permeabilità in situ fino a 50 volte rispetto allo stato iniziale. Questo vuol dire che il terreno argilloso consolidato con resina diventa molto meno soggetto all’ingresso e all’uscita di acqua, di conseguenza meno incline a ulteriori variazioni volumetriche. Allo stesso tempo, la porzione di acqua libera, ovvero non adsorbita, presente nei pori diminuisce perché viene in parte espulsa durante la fase di compattazione e in parte imprigionata dalla resina solidificata. Si registra dunque un incremento della densità del terreno e una riduzione del contenuto d’acqua naturale, soprattutto nelle zone più vicine ai punti di iniezione.

L’effetto combinato di questi fattori è una significativa mitigazione del potenziale di ritiro e rigonfiamento dell’argilla. Ovvero, il terreno argilloso consolidato con resine tende a subire variazioni volumetriche molto minori al variare del suo tenore d’acqua. Studi scientifici condotti su argille espansive trattate evidenziano che, a parità di condizioni climatiche, il movimento differenziale del suolo risulta essere fortemente attenuato rispetto a un terreno non trattato. Le resine espandenti ritardano e limitano le variazioni del contenuto d’acqua nelle argille, di conseguenza mitigano in maniera determinante i fenomeni di ritiro e rigonfiamento. Il terreno, così consolidato, mantiene più a lungo la sua capacità portante, evitando nuovi cedimenti in caso di siccità prolungate o, viceversa, di improvvise reidratazioni.

Limitazioni e considerazioni finali

Pur essendo una soluzione estremamente versatile, le iniezioni di resine su terreni argillosi possono presentare limiti in casi particolari. Ad esempio, in presenza di argille eccezionalmente omogenee e sovraconsolidate, ovvero già molto compatte e rigide per natura, l’efficacia della diffusione della resina potrebbe risultare ridotta. Un terreno completamente argilloso e privo di qualsiasi elemento granulare potrebbe opporre maggiore resistenza alla propagazione della schiuma espandente, soprattutto se già caratterizzato da una microstruttura densa e scarsissimi vuoti. Allo stesso modo, argille con potenziale di rigonfiamento eccezionalmente elevato, come alcuni tipi di argille altamente plastiche ricche di montmorillonite, potrebbero sviluppare pressioni di rigonfiamento tali da mettere in difficoltà qualsiasi intervento di consolidamento. In queste situazioni estreme è necessaria una valutazione accurata, ovvero decidere se integrare o sostituire il trattamento con altri metodi di consolidamento. Va sottolineato però che tali casi sono rari, la stragrande maggioranza dei suoli argillosi reali contiene elementi che rendono il terreno abbastanza permeabile e trattabile, infatti, come già detto, la tecnica delle resine ha trovato applicazione proficua in circa l’80% dei casi proprio su terreni di natura argillosa.

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