Produzione e progettazione di miscele in conglomerato bituminoso: ottimizzazione di un impianto innovativo e caratterizzazione delle miscele

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INTRODUZIONE

Un’infrastruttura stradale è, nella sua accezione più generale, una porzione di terri-torio utilizzata dall'uomo per facilitare lo spostamento di persone e merci fra due luoghi.

I Romani, abili ingegneri, svilupparono metodologie sulle quali si fonda ancora oggi la tecnica delle costruzioni stradali; essi furono i primi a intuire l’importanza delle strade, che servivano all’esercito per conquistare e controllare territori nuovi. Non a caso il termine “strada” deriva da mischiata ossia strati, poiché la realizzazione era eseguita secondo strati successivi fino a raggiungere ben determinati requisiti tec-nologici

Dai romani ad oggi, le molteplici tecniche costruttive ed i materiali utilizzati nelle opere dell’ingegneria stradale hanno subito un notevole sviluppo tecnologico, con-sentendo di mettere a punto e raffinare nuovi criteri di progetto e tecniche realizza-tive, capaci di elevare i livelli di sicurezza delle pavimentazioni stradali.

Per far si che le pavimentazioni conservino le proprie caratteristiche meccaniche e funzionali nel tempo, ovvero di mantenere elevati standard di sicurezza stradale, occorre progettare in maniera rigorosa non solo la struttura della pavimentazione ma anche il dosaggio di materiale inerte e legante nelle miscele bituminose. Per far questo è possibile basarsi su metodologie di progetto la cui validità scientifica è ri-conosciuta a livello internazionale. Come ulteriore riferimento possono essere uti-lizzati i più comuni Capitolati Speciali d’appalto o norme di buona tecnica. Allo stes-so tempo è necessario implementare le attuali tecniche progettuali secondo gli svi-luppi scientifici dell’ingegneria stradale, valutando caso per caso quale sia la miglio-re, cioè la più economica, soluzione ai problemi connessi alla pratica realizzativa. Negli ultimi decenni lo sviluppo di nuove tipologie di miscele bituminose, caratte-rizzate dall’introduzione di particolari additivi, ha riguardato non solo le caratteri-stiche funzionali (usure drenanti e fonoassorbenti, usure tipo SMA, usure a tessitura ottimizzata), ma soprattutto la natura dei componenti.

In questo contesto l’utilizzo della calce in sostituzione di parte del filler, ha trovato molto utilizzo in quanto molti studi effettuati in U.S.A ( The benefits of hydrated lime in HMA)ed in Europa , hanno dimostrano che, essa porta a miglioramenti prestazio-nali delle pavimentazioni.

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La sperimentazione oggetto della presente tesi, ha riguardato inizialmente, uno stu-dio effettuato per ottimizzare la produzione di un impianto discontinuo tipo hot stock con torre MET. Questo tipo di impianto, a differenza di impianti continui, ci consente di produrre miscele in conglomerato bituminoso effettuando un ulteriore vagliatura del materiale, facendolo passare attraverso vagli inseriti all’interno della torre MET e convogliandolo in specifici silos di stoccaggio. Per far si che le caratteri-stiche fisiche del materiale all’interno di ogni silo sia costante nel tempo, è opportu-no che i materiali si distribuiscoopportu-no in maniera omogenea. In questo studio riporte-remo tutte le analisi eseguite per ottenere la distribuzione ottimale.

Come caso applicativo della produzione di conglomerati bituminosi è stato effettua-to uno studio sugli effetti della calce, in sostituzione, di una determinata percentua-le, (20%) del filler, su miscele di usura drenante ed usura tradizionale.

Per valutare i vantaggi derivanti dall’utilizzo di filler contenente calce idrata, sono state eseguite una serie di prove di sensibilità all’acqua volte a determinare il de-cremento di resistenza meccanica derivante da fenomeni di imbibizione a cui i con-glomerati bituminosi sono sottoposti. Nello specifico, è stata valutata la diminuzione di resistenza a trazione indiretta condizionando i provini mediante 2 procedimenti: uno descritto nella normativa americana AASHTO T283 del 2003. e l’altro ripetendo per 3 volte il metodo descritto nella prova AASHTO T283, aumentando cosi lo stress del provino.

Un ulteriore prova realizzata è la resistenza allo stripping, ovvero l’attitudine del le-gante ad aderire correttamente all’aggregato anche quando sottoposto a notevoli sollecitazioni di tipo tangenziale. Anche questa prova è stata realizzata in 3 differen-ti modalità: la prima seguendo le indicazioni riportate nella Norma UNI-EN 12697-43 che specifica di spazzolare il provino con una spazzola standardizzata per 120 secondi a 20°C, la seconda seguendo le stesse modalità ma spazzolando il provino a 40°C ed una terza dove è avvenuto lo spazzolamento a 40°C su provini precedente-mente condizionati mediante la norma AASHTO T283 del 2003.