Che cosa sono i limiti di Atterberg

Fra le prove geotecniche, i limiti di Atterberg sono dei parametri che si ottengono nel laboratorio geotecnico e che aiutano i geologi ed i geotecnici a capire come si comporta una terra al variare del contenuto d’acqua. Inoltre sono molto utili per la classificazione di una terra.

I limiti di Atterberg sono strettamente legati ad un’altra prova geotecnica di laboratorio molto importante: l’analisi granulometrica per setacciatura. Vengono determinati sulla frazione di terra che passa dal setaccio (40) (0.420mm)

I limiti di Atterberg indicano dei valori di contenuto d’acqua, determinati nel laboratorio geotecnico con procedure standard, che rappresentano passaggi critici del comportamento del terreno.

In particolare si possono distinguere quattro possibili stati fisici in funzione della consistenza, in ordine crescente del contenuto di acqua essi sono:

  • Limite solido
  • Limite semi-solido
  • Limite plastico
  • Limite liquido

Il primo dei limiti di Atterberg di cui parliamo è il limite liquido (WL). Il limite liquido è il contenuto d’acqua per il quale un campione di materiale fine, posto nella Coppella di Casagrande, equivalente alla chiusura del solco (per una lunghezza di 13 mm) dopo 25 colpi.

coppella casagrande atterberg

La prova viene eseguita mescolando con acqua distillata il materiale da analizzare finché non raggiunge una discreta omogeneità ed in modo che il contenuto d’acqua sia al di sopra del limite liquido. Fatto ciò, il campione viene posto uniformente dentro la cucchiaia, con la superficie superiore livellata, e si traccia il solco con l’apposito strumento.

Si deve segnare il numero di colpi per il quale il solco si chiude a 13 mm. Difficilmente il numero di colpi che si raggiunge è pari a 25, perciò questo procedimento viene ripetuto almeno 3 volte. Ogni prova deve differire dalla precedente per un contenuto d’acqua sempre minore: questo si fa rimescolando il provino con altro materiale asciutto fino a ri-omogeneizzarlo.
Per ogni prova valida si preleva, in corrispondenza della chiusura del solco, una porzione di campione che va messo in un apposito recipiente (del quale si conosce il peso) contrassegnato con il numero della prova, pesato e fatto essiccare a 110°C. Una volta secco il campione viene ripesato, per avere il peso secco.
Per ogni prova, avendo il peso secco, il peso umido e il peso del recipiente possiamo usare la seguente formula, proposta da Raviolo (1993), per ricavare il contenuto d’acqua:

(1)   \begin{equation*} W(\%)=\frac{(P_U+P_T)-(P_S+P_T)}{(P_S+P_T)-P_T}*100 \end{equation*}

A questo punto, avendo il contenuto d’acqua relativo ad ogni prova, si elabora un grafico nel cui asse delle ascisse (in scala logaritmica) si mette in numero di colpi (N) e nell’asse delle ordinate il contenuto d’acqua (W%). Il contenuto d’acqua relativo a 25 colpi viene trovato interpolando linearmente le prove eseguite e corrisponde effettivamente al limite di liquidità.

Il limite plastico (WP) è il secondo dei limiti di Atterberg trattato.
Viene determinato, con il materiale rimanente dalla prova del limite liquido, formando per rotolamento dei cilindri di 3 mm.
Per definizione, il limite plastico corrisponde al contenuto d’acqua dei bastoncini quando iniziano a formarsi le prime screpolature (Colombo & Colleselli, 2004; Lancellotta, 2004).
Come detto, con il materiale messo da parte dalla prova del limite liquido si plasma una sfera di materiale fine con i palmi delle mani, che inizia a perdere umidità per via del calore delle mani stesse. A questo punto la sfera viene divisa in due porzioni, su ciascuno delle quali si effettuerà la stima del limite plastico in modo indipendente. Ogni porzione viene quindi posta su una lastra di vetro porosa e con i polpastrelli delle dita si rulla in modo continuo fino a formare un bastoncino di circa 3 mm di diametro.

limite plastico atterberg

Appena formate le prime crepe, il campione viene pesato in modo da avere il suo peso umido (PU). A questo punto il campione viene messo ad essiccare in stufa a 110°C, per almeno 12 ore. Una volta essiccato il campione viene pesato nuovamente per avere il suo peso secco (PS). Avendo così il peso umido, il peso secco ed il peso del contenitore possiamo ricavare il contenuto d’acqua con la.
Per la stima del limite plastico servono almeno 3 prove che mediate ci forniscono il contenuto d’acqua corrispondente al limite plastico WP.

L’ultimo dei limiti di Atterberg di cui parliamo è il limite di ritiro (WS). Questo parametro indica quel valore al di sotto del quale una perdita d’acqua non comporta più alcuna riduzione di volume. Si determina su campioni di terreno indisturbato.

Per chiudere questo post vorrei segnalare questo articolo nel quale descrivo un piccolo programma, scritto in Python, con il quale si determinato i limiti di Atterberg inserendo i dati ricavati nel laboratorio geotecnico.

Approfondimenti

Se volete approfondire per l’argomento trattato in questo post consiglio i seguenti testi:

Ciao, mi chiamo Antonio Nirta e sono un geologo. Mi sono laureato all’Università di Pisa e dal 2017 svolgo la libera professione.

Attraverso i post presenti in questo blog cercherò di trasmettere la mia passione per le Scienze Geologiche e di fornire informazioni che riguardano il bellissimo settore della Geologia.

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