S TABILIZZAZIONE CON E MULSIONE B ITUMINOSA

L’emulsione bituminosa è composta da due liquidi, emulsione ed acqua, immiscibili. I liquidi sono dispersi l’uno nell’altro usando un mulino colloidale. Le più comuni emulsioni bituminose sono formate da goccioline di bitume disperse in una fase continua acquosa, nella quale le particelle di bitume non possono raggrupparsi a causa della presenza di una sostanza tensioattiva (un emulsionante) che forma un campo di forze elettrostatiche attorno alle goccioline con l’ausilio di molecole ionizzate di emulsionante.

La maggior parte delle emulsioni usate come leganti ha una componente di “bitume residuo” del 60%; ciò significa che il 60% del peso dell’emulsione è composto da bitume disperso nel restante 40% composto da acqua. La percentuale di bitume può variare fra il 30 e il 70%, ma percentuali di bitume superiori al 60% non sono consigliabili per il riciclaggio dal momento che l’emulsione diventa viscosa, più difficile da pompare e riveste male gli aggregati.

Le emulsioni bituminose sono state originariamente sviluppate per superare le difficoltà tipiche delle lavorazioni che prevedono l’impiego di bitume a caldo. Inizialmente erano concepite come spray per applicazioni di depolverizzazione.

Gli sforzi tesi a ridurre i consumi energetici, imposti dalla crisi petrolifera degli anni settanta del secolo scorso, hanno incrementato l’uso delle emulsioni nella stabilizzazione di aggregati minerali, compresa la miscelazione con materiali umidi a temperatura ambiente.

Dopo la miscelazione dell’emulsione bituminosa con il materiale ha luogo la cosiddetta “rottura” dell’emulsione, consistente nella separazione del bitume dalla fase acquosa e nella coalescenza delle goccioline di bitume per formare una pellicola continua di bitume che va a depositarsi sugli elementi lapidei. L’acqua in eccesso dell’emulsione

evapora o si separa allontanandosi. Il tempo che intercorre tra la miscelazione e la separazione dei globuli di bitume dalla fase acquosa è chiamato tempo di rottura.

La rottura e la successiva presa sono influenzate dai seguenti fattori:

 la velocità con cui gli aggregati assorbono acqua (gli aggregati ruvidi e porosi riducono il tempo di rottura e di presa assorbendo l’acqua contenuta nell’emulsione);

 il contenuto di umidità della miscela prima della miscelazione influenza il tempo di rottura;

 il contenuto di umidità della miscela dopo il costipamento influenza la velocità di presa;

 la granulometria degli aggregati e la percentuale di vuoti della miscela;

 tipo e qualità dell’emulsione; maggiori concentrazioni di molecole di emulsionate ionizzate producono emulsioni più stabili;

 forze meccaniche causate dal pompaggio, dal costipamento e dal traffico veicolare;

 composizione minerale degli aggregati; può darsi che la velocità di presa sia influenzata dalle interazioni fisico-chimiche tra l’emulsione e la superficie degli aggregati;

 intensità della carica elettrica degli aggregati in relazione a quella dell’emulsione;

 temperatura degli aggregati e temperatura dell’aria, in quanto il calore è un catalizzatore delle reazioni chimiche e provoca una più rapida dissipazione ed evaporazione dell’acqua;

Per la realizzazione di strati di fondazione con tale tecnica, insieme all’emulsione bituminosa, nella miscela, viene aggiunto il cemento che contribuisce a migliorare le proprietà meccaniche e ad incrementare la resistenza all’umidità, inoltre agisce come una sorta di catalizzatore, controllando la rottura dell’emulsione, ed aumentando le proprietà di resistenza iniziale della pavimentazione.

La principale ragione per cui si utilizza il bitume emulsionato come legante è che esso permette di miscelare in modo efficace il bitume con materiali freddi e umidi.

Questo si trova in una fase transitoria e affinché il prodotto finale desiderato sia un materiale legato con bitume deve separarsi dall’acqua ed aderire alla superficie degli inerti. La condizione di rottura e il successivo controllo della presa assumono grande importanza per ottenere le prestazioni desiderate della miscela. Sebbene per il riciclaggio si possano utilizzare sia le emulsioni anioniche che quelle cationiche, queste ultime si prestano molto bene all’uso nel riciclaggio in profondità perché caratterizzate da una rapida velocità di rottura.

Ottenuta la miscela stabilizzata con emulsione, essa deve dissipare l’acqua in eccesso, ossia maturare, affinché la sua resistenza aumenti.

La durata di tale periodo è influenzata dal contenuto d’umidità del materiale, dalle interazioni fra emulsione e aggregati, dal clima locale e dalla percentuale di vuoti della miscela.

Il cemento influisce in maniera significativa sulla velocità di acquisizione della resistenza.

Nella Tabella 3. 1si riassumono i principali vantaggi e svantaggi dell’applicazione di emulsione bituminosa quale legante.

EMULSIONE BITUMINOSA

Vantaggi Svantaggi

 Flessibilità: la stabilizzazione con bitume formano un materiale visco-elastico con caratteristiche a fatica superiori alla media, (coesione e resistenza alla deformazione).

 Facilità di applicazione: la riciclatrice è collegata al serbatoio e il bitume è iniettato con una barra sprezzatrice.

 Accolte facilmente: le emulsioni bituminose sono ben conosciute nel settore dell'edilizia. Sono generalmente disponibili metodi standard di controllo e specifiche tecniche.

 Costo: le emulsioni bituminose

normalmente non sono

fabbricate in loco. Il trattamento richiede dei controlli di qualità severi e le sostanze emulsionanti sono costose. Si trasporta anche acqua, non solo bitume, con aggravio dei costi di trasporto.

 Il contenuto di umidità del materiale nella pavimentazione esistente a volte è troppo elevato e si satura con l'aggiunta di emulsione.

 La maturazione può richiedere molto tempo. L'aumento della resistenza dipende dalla perdita di umidità.

 Reperibilità: la formulazione richiesta per il riciclaggio non sempre è disponibile.