Campo di prova A21

2.3.2.1 Descrizione

Il campo sperimentale, sito nell’Autostrada A21 (Piacenza-Cremona-Brescia) gestita dalle Autostrade Centro Padane S.p.A., consiste in 5 zone di prova di lunghezza pari a 20 m e larghezza di 10 m, intervallate tra loro da 5 m di conglomerato bituminoso integro (Figura 2-52).

La messa in opera dei rinforzi è stata preceduta da alcune operazioni, quali la rimozione di 0,06 m di binder per tutta la larghezza della carreggiata autostradale (esclusa la corsia di emergenza), la preparazione di 5 zone di prova di lunghezza pari a 20 m e larghezza pari a 10 m (intervallate tra loro da 5 m di conglomerato bituminoso integro), la realizzazione di fessure trasversali alla carreggiata distanti tra loro 0.50 m (profonde da 0.06 ad 0.08 m e larghe 5 mm) (Figura 2-53) e la pulizia attraverso motoscopa e aria compressa delle zone di prova. Una volta terminata la preparazione delle piazzole, lo strato inferiore di c.b. è stato cosparso di emulsione bituminosa cationica, in ragione di 1 kg/m2, per consentire un’ottimale adesione dei geosintetici (Figura 2-54).

Sono dunque stati messi in opera 5 rinforzi sintetici con differenti caratteristiche meccaniche (Tabella 2-4).

Figura 2-52 Campo prova sull’A21

Figura 2-53 Preparazione del campo prova: realizzazione dei solchi

Al fine di rendere significativo il confronto tra i risultati derivanti dalle prove in sito ed in laboratorio, nei due ambiti di prova sono stati impiegati materiali molto simili ed in alcuni casi identici (Tabella 2-5).

Figura 2-54 Preparazione del campo prova: stesa del geosintetico

Tipo di geosintetico Sigla

Geogriglia in PET rivestita in PVC, con maglie di 35x35mm A Geogriglia in PET rivestita con bitume, con maglie 30x30mm B Geocomposito, costituito da geotessile nontessuto a filo continuo in polipropilene e da una geogriglia in fibra di vetro

C Geocomposito, costituito da una geogriglia e da un geotessile tessuto a filo continuo entrambi in polipropilene

D Geotessile nontessuto a filo continuo, in polipropilene E

Tabella 2-4 Caratteristiche dei geosintetici impiegati per la realizzazione del campo prove sull’Autostrada A21

Geosintetico Caratteristiche Geotessile

nontessuto (GX)

agugliato in polipropilene, stabilizzato agli UV: massa areica: 140 g/m2; spessore: 0.9 mm; resistenza a trazione (Grab Test, ASTM D- 4632): 450 N/25 mm (εf = 55%); resistenza a trazione (Tensile Test): 8 kN/m (εf = 40%).

Geogriglia (GG)

in poliestere: dimensioni maglie: 30x30 mm; massa areica: 340 gr/m2; resistenza a trazione (Tensile Test): 60 kN/m (long.), (εf = 14%) e 54 kN/m (trasv.); punto di fusione: 240 °C.

Geogriglia (RA)

biorientata in polipropilene: dimensioni maglie (long. x trasv.): 60x65 mm; massa areica: 250 g/m2; resistenza max a trazione 20 kN/m (long.) e 20 kN/m (trasv.); allungamento a snervamento: 13% (long.) e 10% (trasv.).

Tabella 2-5 Caratteristiche dei rinforzi

In seguito alla posa degli interstrati sintetici la superficie stradale è stata ripristinata mediante la stesa di 85÷90 mm di conglomerato bituminoso.

A distanza di 7 mesi dalla realizzazione del campo sperimentale è stata eseguita una prima serie di prove di portanza mediante Falling Weight Deflectometer.

In primo luogo si è notato che i risultati relativi alle sezioni integre delle due corsie (marcia e sorpasso) presentano tra loro forti differenze; in conseguenza a ciò si è scartata l’ipotesi di un confronto diretto dei moduli dinamici ricavati per le due corsie, sia in condizione di rinforzo e lesione che di semplice lesione.

Per valutare le prestazioni dei rinforzi è stato introdotto il parametro α così definito:

C 20 a sorpasso Ed C 20 a marcia Ed - C 20 a sorpasso Ed ° ° ° = α (1)

Il parametro α considera il fatto che le corsie di marcia e sorpasso presentano due differenti situazioni di traffico, tali che, a parità di tempo, la marcia risulta gravata da un maggior numero di assi pesanti rispetto a quella di sorpasso. In virtù di ciò, trattando i moduli dinamici per la corsia di marcia e di sorpasso come se fossero relativi alla stessa pavimentazione, ma relativi a tempi e dunque, a numero di assi diversi, il parametro α rappresenta un coefficiente di prestazione a fatica: un elevato valore del parametro α significa un sensibile decadimento del modulo dinamico nel tempo.

Dal confronto tra la condizione di lesione/rinforzo e quella di semplice lesione, si osserva che in tutti i casi il valore di α più basso compete alla pavimentazione con rinforzo (Tabella 2-6) si evince che l’impiego di macrorinforzi migliora le prestazioni a fatica, seppure in misura diversificata a seconda delle caratteristiche stesse del rinforzo.

Ai fini di un’analisi di tipo comparativo dei benefici incrementali apportati dai geosintetici in condizioni di pavimentazione danneggiata è significativo considerare i valori Δα, ricavati in corrispondenza di ciascuna zona del campo prova come

differenza tra i valori di α per la zona lesionata e per quella lesionata/rinforzata. Confrontando i geosintetici sulla base di tali valori, si ottiene che le prestazioni migliori in condizioni di prefessurazione si hanno con la geogriglia in polipropilene rivestita di bitume (B); seguono, allo stesso livello, le geogriglia in polipropilene rivestiva in PVC (A) e il geocomposito in polipropilene (D).

Tipo di rinforzo Valore α in zona lesionata Valore α in zona lesionata/rinforzata Δα Campo 1 A 0.51 0.26 0.25 Campo 2 B 0.37 -0.19 0.56 Campo 3 C 0.24 0.22 0.02 Campo 4 D -0.05 -0.28 0.23 Campo 5 E 0.19 0.07 0.12

Tabella 2-6 Andamento dei valori α e Δα in corrispondenza delle zone lesionate e lesionate/rinforzate

Nel caso analizzato il geocomposito C (geogriglia in fibra di vetro e geotessile in polipropilene) si è rivelato come il rinforzo che apporta il beneficio meno significativo.

I geosintetici impiegati sono stati confrontati anche sulla base delle deflessioni misurate mediante la prova FWD (Figura 2-55); la differenza tra la deflessione in asse al carico della corsia di marcia e la corrispondente della corsia di sorpasso rappresenta un ulteriore indice del comportamento a fatica delle pavimentazioni lesionate. Nella maggior parte dei casi la presenza dell’interstrato sintetico migliora le prestazioni della pavimentazione lesionata.

A distanza di due anni dalla realizzazione del campo sperimentale, attraverso la valutazione visiva si è osservato che la pavimentazione non presentava zone ammalorate o fessurate in corrispondenza delle sezioni rinforzate, ottenendo così un’ulteriore conferma della validità dei rinforzi all’interno di una sovrastruttura stradale.

LE LE LE LE LE 0 50 100 150 Tipo di sezioni

Differenza delle deflessioni (micron)

B-LE

D-LE A-LE

E-LE C-LE

Figura 2-55 Differenza fra la deflessione in asse con il carico nella corsia di marcia e in quella di sorpasso

2.3.2.2 Conclusioni

L’inserimento di interstrati sintetici, in particolare di geogriglie e geocompositi, nelle pavimentazioni in conglomerato bituminoso, appare molto promettente soprattutto in condizioni d’impiego particolarmente gravose o in presenze di stati fessurativi molto accentuati. Si ha infatti in ogni caso un notevole aumento della duttilità della pavimentazione, caratteristica importante soprattutto in periodo invernale, e non sono compromesse le possibilità di fresatura e parziale riciclaggio dei conglomerati. L’attitudine a ritardare la ricomparsa in superficie delle lesioni preesistenti appare indipendente dal tipo di geosintetico adottato; impiegando materiali ad alta resistenza, quali il poliestere, si ottiene però anche un significativo incremento della resistenza.

In ogni caso, anche l’inserimento di geosintetici nontessuti con una adeguata mano d’attacco, ritarda la riflessione delle fessure in superficie e garantisce una maggiore durabilità degli strati superficiali. Il modulo pseudo-elastico della pavimentazione registra un lieve incremento, mentre il grado di fratturazione è notevolmente ridotto. Più precisamente i benefici apportati dagli interstrati sintetici risultano evidenti per tutti i tipi di geosintetico e non sono influenzati in modo particolare dalle caratteristiche meccaniche degli stessi.

L’indice IRI ed il grado di fessurazione si sono rivelati un valido strumento per la valutazione quantitativa dei benefici apportati dai geosintetici, fornendo risultati coerenti con quelli ottenuti fino ad oggi in campo sperimentale.

In genere i vantaggi sono particolarmente significativi con geogriglie e geocompositi in poliestere (PET) e polipropilene.

L’analisi benefici-costi condotta sui risultati di laboratorio ha evidenziato la convenienza delle geogriglie qualora sia richiesto un incremento di portanza, mentre per interventi di manutenzione si ha la massima convenienza mediante impiego dei geotessili non tessuti, in quanto in questo ambito di utilizzo l’efficacia è pari a quella di geogriglie più costose.

Al fine di trarre la massimo utilità dall’impiego dei geosintetici all’interno di strati in conglomerato bituminoso risulta di grande importanza eseguire la messa in opera attenendosi ad alcune semplici ma fondamentali prescrizioni.

È infatti assolutamente sconsigliato, come dimostrato dalla sperimentazione condotta, collocare gli interstrati troppo vicini alla superficie o al piano viabile: lo spessore minimo di copertura deve essere almeno di 70-80 mm.