Granulometria

Una importante proprietà dei terreni a grana grossa è la distribuzione granulometrica (la mineralogia dei grani ha moderata importanza).

Per il materiale a grana grossa tale distribuzione è determinata con un'analisi meccanica mediante vagli (con fori circolari) e setacci (con la rete); mediante areometria per i materiali a grana più fine (i setacci sono inadatti alle polveri poiché le maglie non possono scendere alla scala dei micron).

I confini tra le varie classi granulometriche sono indicati in Tab. 2.1.

Si definisce fine la frazione di grani avente diametro minore di 60 m (74 m secondo altri sistemi di classificazione) (1 micron = 1/1000 mm).

Il fine include quindi sia il limo che l'argilla (l'argilla è caratterizzata da grani < 2 micron). Si noti anche che il confine tra sabbia e ghiaia, secondo altri standard, è posto pari a 4.75 mm anziché 2 mm come nella tabella sottostante.

Tab. 2.1 - Descrizione dei terreni in base alla loro granulometria secondo British Standard e M.I.T. (F = fine, M = medio, G = grosso)

Si noti che le attribuzioni argilla, limo, sabbia etc. vengono dalla tabella precedente assegnate in base ad un criterio puramente dimensionale, e non ad es. in base a caratteristiche di fertilità per le colture etc.
Per ciascun terreno è possibile costruire una curva granulometrica.

Ciascun punto della curva ha per ascissa un diametro D e per ordinata la percentuale in peso dei granuli aventi diametro < D (ovvero dei granuli passanti ad un setaccio/vaglio con apertura D). I diametri in ascissa sono generalmente espressi in mm, in ordine crescente e in scala logaritmica. La scala logaritmica è motivata dal fatto che i diametri delle particelle variano in un campo estesissimo: Dmax/Dmin 108 (circa il rapporto tra il diametro della terra e quello di una biglia).

Ad esempio se un punto della curva ha coordinate (0.1, 60) significa che il 60% in peso dei grani è passante (ed ha quindi diametro inferiore) a 0.1 mm.
La determinazione della granulometria si esegue impilando setacci di maglia decrescente verso il basso e pesando il trattenuto a ciascun setaccio. Per ciascun setaccio (diametro) il passante è pari alla somma del trattenuto nei setacci sottostanti.

Alcuni importanti sistemi di classificazione (di cui si tratterà nel seguito) richiedono la conoscenza di G, S, F ovvero delle percentuali di ghiaia, sabbia, fine (fine = % < 74 micron). Per leggere da una curva granulometrica G, S, F (Fig. 2.5): tracciare le due verticali per D = 2 mm, 0.074 (0.060) mm. Quindi tracciare le due orizzontali per i punti d'intersezione con la curva. Le percentuali volute sono date dai segmenti verticali individuati:

Fig. 2.5 - Determinazione frazioni percentuali di ghiaia, sabbia, fine da curva granulometrica

Per ciascuna curva possiamo definire un coefficiente di uniformità U= D60/D10,

in cui D60 e D10 sono i diametri dei setacci ai quali passa rispettivamente il 60% ed il 10%. Ovvero D60 e D10 sono le ascisse dei punti di intersezione della curva con le orizzontali 60% e 10%. Se U<2 il materiale è considerato uniforme. Se U>15 il materiale è considerato "ben gradato" o "ben assortito". In realtà U andrebbe denominato coefficiente di disuniformità, in quanto più grande è il suo valore, minore è il grado di uniformità del materiale.

Più il valore di U è elevato e maggiore è il numero dei cicli logaritmici occupato dalla curva granulometrica: si tratta in questo caso di un materiale ben gradato (cioè un materiale con presenza di grana grossa, fine e media). Questi materiali sono adatti per la costruzione di rilevati artificiali e si prestano molto bene ad essere costipati poiché i grani più fini vanno ad occupare gli spazi tra i grani più grossi. Nei terreni monogranulari la curva granulometrica è invece pressoché verticale.

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