INDAGINI REOLOGICHE SU SOSPENSIONI ACQUOSE DI LAPONITE = REHOLOGICAL INVESTIGATIONS ON LAPONITE WATER SUSPENSIONS

Recenti studi hanno dimostrato che le sospensioni di acqua e argilla possono influenzare sensibilmente le caratteristiche geotecniche di un terreno granulare, soprattutto nei riguardi di fenomeni di liquefazione. Gli interventi di mitigazione del rischio di liquefazione sono molteplici, tuttavia l’introduzione di sospensioni di acqua e argilla rappresenta un intervento non invasivo che non induce disturbo nel terreno. Lo scopo di questo elaborato è lo studio delle proprietà reologiche di sospensioni di acqua e laponite. Percentuali di laponite dell’ordine del 3% disperse in acqua determinano la formazione di un sistema colloidale, le cui caratteristiche evolvono nel tempo. Inizialmente, la miscela si presenta come un sol, successivamente, all’aumentare del tempo di maturazione, la struttura evolve in un gel trasparente che esibisce comportamenti tempo-dipendenti. Il comportamento delle sospensioni di acqua e laponite è dovuto alla microstruttura della laponite: le particelle si attraggono generando una configurazione edge-to-face o face-to-face, responsabile della formazione di una struttura stabile simile a quella di un gel. L’applicazione di stimoli esterni provoca la rottura dei legami interparticellari, comportando la distruzione della struttura interna. In questo caso, il materiale comincia a fluire, manifestando comportamenti liquid-like. Al cessare dello stimolo, inizia il processo di ristrutturazione della materia, quindi la sospensione torna ad esibire comportamenti solid-like. Tale processo è influenzato sia dall’entità dello stimolo esterno, sia dalla percentuale di laponite dispersa in acqua. Per tale motivo i test coinvolti nella presente sperimentazione sono stati condotti facendo variare questi due parametri. Le sospensioni di acqua e laponite sono state testate per mezzo di test oscillatori, valutando l’andamento delle proprietà viscoelastiche in tempi di invecchiamento differenti. Sono stati preparati tre gruppi di campioni con diversa percentuale di laponite su peso d’acqua: 2.6%, 2.9% e 3.2%. Poiché la presenza di eventuali ioni dispersi in acqua può influenzare sensibilmente il comportamento della miscela, per la preparazione dei campioni è stata utilizzata acqua deionizzata. Successivamente i campioni sono stati lasciati maturare per tre ore. Le prove sono state condotte alla temperatura di 22,5°C , per diversi tempi di invecchiamento della miscela e per tre valori di shear rate: 700 1/s, 800 1/s, 1000 1/s. Durante questa fase, il materiale comincia a fluire e si può osservare una variazione delle sue proprietà viscoelastiche. In particolare, è possibile notare una variazione della viscosità e del modulo complesso della miscela. Questi due parametri sono stati l’oggetto di studio della sperimentazione. La loro variazione è risultata dipendente non soltanto dalla composizione dalla miscela, ma anche dal tempo di invecchiamento della stessa e dal valore di shear rate applicato, parametro che influenza il processo di ristrutturazione della materia.