GNGTS 2021 - Atti del 39° Convegno Nazionale

GNGTS 2021 S essione 3.1 410 • una significativa riduzione delle caratteristiche petrofisiche della roccia e un aumento marcato della porosità, particolarmente per temperature tra i 400 e 600 °C. Le rocce carbonatiche sono tra le più diffuse sulla Terra, interessate da numerose interazioni con le opere in sotteraneo e tra le più utilizzate come materiale da costruzione. Una specifica caratterizzazione del legame tra temperatura e proprietà petrofisiche per tali rocce risulta quindi di fondamentale importanza. In questa nota sono riportati i risultati di uno studio sull’evoluzione delle proprietà petrofisiche di sei differenti rocce carbonatiche sottoposte a differenti trattamenti termici. I parametri petrofisici e la resistenza a compressione monoassiale sono stati misurati su provini cilindrici sottoposti a differenti cicli termici con temperature tra i 200 e i 600 °C. Questo approccio ha permesso di definire una relazione generale tra le proprietà petrofisiche e la temperatura valida per differenti rocce carbonatiche. Materiali e metodi I provini cilindrici, provenienti da 4 differenti aree di campionamento, sono stati classificati in 6 gruppi differenti: • 7 campioni di calcare (RLM) provenienti dal sistema idrotermale di Las Minas (Messico); • 10 campioni di marmo dolomitico (GQ) provenienti dalla cava di Granados (Messico); • 11 campioni di marmo (VALDIERI) dalla cava San Lorenzo (Valdieri, Italia); • 18 campioni di marmo provenienti dal bacino Italva (Brasile) divisi in 3 sottogruppi (Brazil C, Brazil D, Brazil SJ). I campioni hanno un diametro variabile tra 40 e 50 mm e una lunghezza media di 95 mm. Seguendo la procedura descritta in Vagnon et al. (2019), i valori di densità in condizioni secche e sature, di porosità, della velocità delle onde P e S (V P e V S ) e di resistività elettrica (in condizioni sature) dei 46 campioni sono stati misurati prima e dopo diversi trattamenti termici. Questi trattamenti consistevano di 3 passaggi principali: • Riscaldamento del campione in fornace fino alla temperatura desiderata (tra i 200 e i 600 °C) con un gradiente di riscaldamento costante di 0.06 °C/s; • Stabilizzazione del campione alla temperatura desiderata in fornace per 24 h; • Raffreddamento fino a temperatura ambiente in fornace per evitare shock termici. Risultati Tutte le proprietà analizzate sono risultate influenzate dal trattamento termico, con variazioni sia alla meso-scala (sbiancamento dei campioni, fratture in superficie, incremento delle bolle durante l’immersione dei campioni in acqua) che alla micro-scala (propagazione e formazione di micro-fratture inter- e intra-granulari). In generale, tutti i parametri petrofisici, ad eccezione della resistenza a compressione monoassiale, hanno mostrato una relazione esponenziale inversa con la temperatura in accordo con precedenti studi (Vagnon et al., 2019 e referenze in esso contenute). In particolare, il trattamento termico ha indotto un incremento della porosità dallo 0.2-0.5% fino al 3-4% (Fig. 1a). L’incremento di porosità è più moderato per temperature fino ai 200 °C e diventa più marcato per alte temperature. Questo aspetto è in accordo con il fenomeno di decomposizione della calcite che si registra a temperature superiori ai 500 °C (Bakker et al., 2015), con una rapida variazione di volume, formazione di nuovi vuoti e aumento della micro- fratturazione. Le variazioni di porosità si riflettono sugli andamenti delle caratteristiche geofisiche dei campioni in termini di V P , V S e resistività elettrica in condizioni sature. Ad ogni incremento di temperatura l’aumento della porosità e della micro-fratturazione tendono infatti a ridurre