Prima di procedere con le prove per la caratterizzazione prestazionale delle miscele si è deciso di valutare la quantità ottimale di filler bentonitico dige- stato in esse. Il foglio di calcolo fornisce una quantità pari a 155 g di filler Ud per provini di 4500 g, però ci si aspetta che questa renda la miscela secca e difficilmente lavorabile. Si è perciò deciso di realizzare alcuni provini con diverse quantità di filler e di valutarne la resistenza a trazione indiretta per decidere quale sia il contenuto ottimale. I provini in esame sono 6, tutti realizzati mediante pressa giratoria con diverse quantità di filler Ud:
- 2 con 100 g; - 2 con 125 g; - 2 con 150 g.
In tabella 7.6 sono riportate le temperature delle teglie all’uscita del forno. Le lettere A, B e C indicano rispettivamente i provini realizzati con 100 g, 125 g e 150 g di filler Ud, mentre i numeri indicano il primo e il secondo provino.
Tabella 7.6: Temperatura delle teglie all’uscita dal forno
Prima della prova di trazione indiretta, vengono determinate le altezze (h), tramite l’uso di un calibro, di ciascun provino nel seguente modo: si misurano le altezze in tre diversi punti dello stesso, si determina il valor medio e si riportano le misure effettuate in mm. In seguito, i provini vengono
stoccati alla temperatura di 25℃, controllata da termostato, per almeno 4 ore.
Figura 7.7: Serie di 6 provini
Prelevati i provini condizionati uno alla volta, si collocano tra i piatti della pressa di prova interponendo superiormente e inferiormente i listelli di acciaio, assicurandosi che l’asse del provino sia orizzontale. A questo punto si applica un debole carico per il bloccaggio del provino in modo che resti ben centrato. Infine si applica il carico di compressione diametrale a velocità costante fino a raggiungere il carico di rottura del provino (P). Quest’ultimo verrà inserito nell’espressione per il calcolo della resistenza a trazione indiretta ITS (Formula 6.5).
In tabella 7.7 sono riportati i valori di resistenza a trazione indiretta dei provini testati.
Tabella 7.7: Valori di resistenza a trazione indiretta
In figura 7.9 viene riportato l’andamento dell’indice ITS rispetto alla quantità di filler presente nei vari provini. I risultati ottenuti sono verifi- cati in quanto il valore minimo di resistenza richiesto dal Capitolato Speciale d’Appalto deve essere superiore a 0,6 MPa.
Figura 7.9: Andamento degli indici ITS all’aumentare del filler Ud Dal grafico si osserva un andamento crescente dell’indice ITS all’aumen- tare della quantità di filler Ud. Ciò significa che all’aumentare del filler al- l’interno della miscela questa risulta essere più resistente, come facilmente pronosticabile. Il quantitativo di filler Ud scelto per il seguente lavoro di tesi è quello pari a 125 g in quanto fornisce ottimi valori di resistenza a trazione
indiretta. Le miscele bituminose realizzate invece con 150 g di filler sono state scartate in quanto troppo ”secche”, ovvero il bitume veniva assorbito in gran parte dal filler.
In tabella 7.8 viene riportato il nuovo dosaggio in grammi delle varie pezzature per la realizzazione dei provini Ud e si osserva che il peso finale della miscela risulta minore rispetto al precedente.
Tabella 7.8: Massa provini Ud
7.5
Resistenza a trazione indiretta
La prova ITS (Indirect Tensile Strenght) misura la resistenza a trazione in- diretta e la deformazione di compressione a rottura in mm per trazione in- diretta del provino, di provini cilindrici di conglomerato bituminoso ottenuti in laboratorio.
Le miscele bituminose analizzate per determinare la resistenza a trazio- ne indiretta ITS sono 6, tutte realizzate mediate compattazione con pressa giratoria (600 kPa e 80 giri). In particolare, si sono realizzati:
• 3 provini con un quantitativo di filler FF pari a 225 g; • 3 provini con un quantitativo di filler Ud pari a 125 g.
All’uscita dal forno, prima della compattazione, le teglie hanno una tem- peratura pari a 186℃.
Le procedure di prova e l’apparecchiatura sono analoghe a quelle riportate nel paragrafo precedente.
I valori di resistenza a trazione indiretta di ogni provino sono riportati in tabella 7.9.
Tabella 7.9: Valori di resistenza a trazione indiretta
Si osserva che il valor medio tra i provini realizzati con i diversi filler è pressoché uguale.
Dalla figura 7.10 si evince come tutte le miscele abbiano caratteristiche di resistenza superiori, anche del 50%, al limite imposto dal Capitolato Speciale d’Appalto preso come riferimento. Ciò significa che la nuova miscela proposta risulta caratterizzata da buone prestazioni meccaniche.
Figura 7.10: Confronto tra il valore di ITS ottenuto e il limite imposto da Autostrada del Brennero
7.6
Sensibilità all’acqua
Nel seguente paragrafo vengono illustrati i risultati ottenuti dallo studio della sensibilità all’acqua effettuato su provini di conglomerato bituminoso. In particolare, vengono misurate le resistenze a trazione indiretta dei campioni secondo la UNI EN 12697-23 e in seguito confrontate con quelle misurate nel caso di campioni ”asciutti” (§ 6.12).
Le miscele bituminose analizzate sono le stesse del caso precedente: • 3 provini con un quantitativo di filler FF pari a 225 g;
• 3 provini con un quantitativo di filler Ud pari a 125 g.
All’uscita dal forno, prima della compattazione, le teglie hanno una tem- peratura pari a 184℃.
La differenza sostanziale, rispetto alla prova precedente, è che i provini al termine della compattazione e raffreddamento vengono sottosti a un bagno termostatico alla temperatura costante di 40℃.
In tabella 7.10 sono riportati i risultati in termini di resistenza a trazione indiretta ottenuti per i 6 provini.
Tabella 7.10: Valori dell’indice ITS per i provini condizionati in acqua È possibile osservare, come nel caso dei provini asciutti, che i valori medi sono superiori al valore di 0,6 MPa imposto da Capitolato e come le miscele mostrino resistenza a trazione indiretta inferiori rispetto a quelle ”asciutte”, come facilmente prevedibile, poiché il contatto prolungato con l’acqua riduce le prestazioni del conglomerato.
Inoltre si nota che i provini realizzati con filler bentonitico raggiungono la rottura in modo più fragile rispetto agli altri, infatti lo scorrimento è minore.
In figura 7.11 sono riportati graficamente i valori di resistenza a trazione indiretta.
Figura 7.11: Istrogramma dei valori di resistenza a trazione indiretta In figura 7.12 sono riportati graficamente i valori medi di resistenza a tra- zione indiretta nel caso di condizioni asciutte e bagnate. Si osserva come nel caso di condizioni bagnate i valori medi di resistenza siano inferiori rispetto al caso asciutto.
Figura 7.12: Resistenza a trazione indiretta - confronto tra le condizioni asciutte e bagnate
Si riportano ora nella tabella seguente i valori dell’indice ITSR calcolato come rapporto percentuale fra la resistenza a trazione indiretta dei provini condizionati in acqua e quella dei campioni in aria.
Tabella 7.11: Valori percentuali dell’indice ITSR
È possibile osservare, per i materiali testati, valori superiori al limite imposto da normativa pari al 75% tranne per il provino 3 Ud. Tuttavia, i valori medi delle due miscele sono superiori al limite. Ne consegue che, i provini condizionati in acqua non subiscono un abbattimento consistente della resistenza a trazione indiretta.
In figura 7.13 sono riportati graficamente i risultati dell’indice ITSR.
Figura 7.13: Confronto tra il valore di ITSR ottenuto e il limite imposto da Autostrada del Brennero