D ETERIORAMENTO D ELLE P AVIMENTAZIONI S TRADAL

Le pavimentazioni stradali si logorano per diverse ragioni; le due cause più importanti sono rappresentate dagli effetti ambientali e dal carico del traffico. Il deterioramento viene normalmente misurato in modo indiretto mediante la valutazione della transitabilità senza però tralasciare aspetti visibili quali la profondità del solco e la fessurazione del manto. La Figura 1. 8 mostra come queste tre caratteristiche siano tipicamente correlate al trascorrere del tempo e all’effetto cumulativo del carico del traffico.

Figura 1. 8: Indicatori della Pavimentazione

Il graduale deterioramento delle pavimentazioni è provocato da:

Fattori ambientali, responsabili della maggior parte delle fessure che si formano sul manto. La principale causa di questo fenomeno sono i raggi ultravioletti del sole che provocano, in modo continuo, un lento indurimento del bitume; questo a sua volta causa una riduzione dell’elasticità che determina la formazione di fessure nel momento in cui il manto si contrae in seguito al raffreddamento. Una volta che il manto ha perso la propria capacità strutturale a causa delle suddette fessure, la pavimentazione tende a deteriorarsi ad un ritmo sempre crescente per effetto della penetrazione di acqua.

Gli effetti del carico impartito dal traffico, responsabili dello sviluppo di solchi e di incrinature che si formano all’interno della struttura della pavimentazione. Ogni veicolo in transito provoca una lieve deformazione temporanea alla struttura della pavimentazione. La deformazione indotta da un veicolo leggero è talmente piccola da essere irrilevante mentre i veicoli ad elevato carico provocano deformazioni relativamente ampie. Il passaggio di numerosi automezzi ha un effetto cumulativo che genera gradualmente deformazioni permanenti e/o incrinature da fatica. Assali sovraccaricati causano un numero sproporzionato di danni alla struttura della pavimentazione, accelerando così il fenomeno di deterioramento.

Quest’ultimo è causato da due diversi meccanismi che agiscono all’interno della struttura della pavimentazione, vale a dire:

- Una deformazione permanente provocata dall’addensamento, ove le ripetute sollecitazioni di carico fanno sì che i singoli granuli all’interno dello strato della pavimentazione si avvicinino, causando una riduzione del numero di vuoti. Nel materiale granulare, questa perdita di vuoti comporta un aumento della resistenza (quanto più un materiale è denso e tanto più questo è resistente) ma, nel caso dell’asfalto, si verifica l’esatto contrario. Una riduzione della quantità di vuoti nell’asfalto non solo provoca solchi nelle aree di impronta ma fa sì che il bitume inizi ad agire come un fluido per cui i carichi delle ruote generano pressioni idrauliche. Questo fenomeno provoca una spinta lungo i bordi della carreggiata;

- Incrinature da fatica dei materiali legati. Queste si sviluppano nella parte inferiore dello strato ove la deformazione da trazione provocata dai carichi delle ruote è al suo massimo livello. Dette incrinature si propagano poi alla superficie. Le deformazioni permanenti del materiale sottostante aggravano questa condizione aumentando di fatto l’entità della deformazione da trazione esercitata dai carichi delle ruote. Una volta che

l’incrinatura si insinua attraverso il manto protettivo, l’acqua penetra nella struttura sottostante della pavimentazione. Come descritto in precedenza, l’effetto di ammorbidimento dell’acqua comporta una riduzione della resistenza che a sua volta provoca un aumento del grado di deterioramento in caso di ripetuti carichi per ruota.

Inoltre, l’acqua in un materiale saturo trasmette prevalentemente carichi ruota verticali sotto forma di pressioni che erodono rapidamente la struttura del materiale granulare e provocano la separazione del bitume dall’aggregato di asfalto. In queste condizioni

le frazioni fini del materiale della pavimentazione vengono espulse verso l’altro attraverso le incrinature (noto come «effetto pompa»), la qual cosa comporta lo sviluppo di vuoti di ampie dimensioni all’interno della pavimentazione. La formazione di buche e il rapido deterioramento della pavimentazione sono l’immediata conseguenza del logorio della sede stradale. La Figura 1. 9 indica tre delle più comuni forme di deterioramento della pavimentazione.

Solchi limitati agli strati di asfalto

Incrinature da fatica della base di asfalto con penetrazione di acqua e conseguente perdita di

fini dalla fondazione granulare

Deformazione del sottofondo che genera incrinature negli strati sovrastanti, provocando la penetrazione d’acqua e la conseguente perdita di fini dalla fondazione

granulare Manto di Asfalto Base di Asfalto Fondazione Granulare Sottofondo

Figura 1. 9: Forme di Deterioramento della Pavimentazione Stradale

In quei casi in cui le temperature scendono al di sotto di 4°C, l’eventuale acqua, presente nella pavimentazione, si espande creando pressioni idrauliche, persino in assenza dei carichi delle ruote. La deformazione da gelo causata da ripetuti cicli gelo/disgelo

rappresentano l’aspetto più grave per una pavimentazione caratterizzata da fessure; ne consegue infatti il disfacimento. Nelle aree desertiche secche, le fessure del manto stradale provocano un altro tipo di problema. Di notte, quando le temperature sono relativamente basse (spesso sotto zero) il manto stradale si contrae aumentando le dimensioni delle fessure e comportandosi come un rifugio per la sabbia battuta dal vento. Durante il giorno, quando le temperature salgono, la superficie non riesce ad espandersi a causa della sabbia intrappolata all’interno della fessura, il che fa sì che grosse forze orizzontali provochino una rottura ai lati della fessura. Queste forze possono poi portare ad un innalzamento del manto rispetto alla struttura della pavimentazione in prossimità delle fessure influendo sulla qualità, decisamente scadente, della transitabilità. Un’ulteriore causa della fessurazione superficiale, in modo particolare dei manti sottili di asfalto, è legata alla mancanza di traffico. L’azione di «impastamento» del traffico mantiene «vivo» il bitume. L’ossidazione e il conseguente indurimento di tale materiale provoca la formazione di fessure termiche a livello della superficie bitumata. La continua esposizione a sollecitazioni del bitume provoca una tensione tale da chiudere queste fessure non appena si formano, evitandone così la propagazione.