IMPIEGO DEL CALCESTRUZZO FRANTUMATO PER LA REALIZZAZIONE DI STRATI DI BASE DI SOVRASTRUTTURE STRADALI USE OF CRUSHED CONCRETE FOR ROAD PAVEMENT BASE LAYERS

STRATI DI BASE DI SOVRASTRUTTURE STRADALI

USE OF CRUSHED CONCRETE FOR ROAD PAVEMENT BASE LAYERS

Le vigenti Norme legislative italiane impongono agli Enti pubblici che operano nei settori edile, stradale e ambientale, di coprire almeno il 30% del fabbisogno annuale di inerti con aggregati riciclati.

D'altra parte, le crescenti difficoltà che si incontrano nel reperire idonei materiali naturali, rendono sempre più pressante l'esigenza di mettere a punto tecniche e metodi alternativi per ampliare i campi d'impiego degli aggregati riciclati da attività di costruzione e demolizione di opere civili, anche alla realizzazione degli strati di base delle sovrastrutture semirigide o rigide.

È nell'ambito di tale problematica che si inquadra la presente ricerca, con l'obiettivo di approfondire le conoscenze sulle prestazioni che possono fornire gli aggregati riciclati classificati secondo la Norma UNI EN 13285 come "aggregati di calcestruzzo frantumato" in rapporto alle loro caratteristiche. A tal fine, su miscele di diverso tipo, per composizione, granulometria, tempo di stagionatura, periodo di stoccaggio, tipologia e dosatura di legante idraulico aggiunto, sono state eseguite determinazioni di resistenza a compressione (UCS), a trazione indiretta (IDT) e dei moduli di deformazione, mirate anche ad evidenziare eventuali proprietà autocementanti.

I risultati ottenuti mostrano che le miscele di calcestruzzo frantumato, se additivate anche con modeste quantità di cemento fresco e opportunamente addensate, sono in grado di fornire livelli prestazionali che trovano validazione anche dal confronto con quelli previsti dalle vigenti Normative tecniche in materia di costruzione di sovrastrutture stradali.

ABSTRACT

The legislation currently in force in Italy requires italian public Authorities working in the field of building, road and environmental constructions to cover at least 30% of their annual requirement of aggregates by using recycled aggregates.

On the other hand, with the increasing difficulty in obtaining virgin materials, it is more and more pressing to find alternative techniques and methodologies to extend the use of aggregates recycled from construction and demolition wastes, also in the field of stabilized mixtures for pavement base layers.

In this regard, the purpose of the present research is to extend knowledge on performance of recycled aggregates classified accordingly UNI EN 13285 as "crushed concrete aggregates" in reference with their characteristics.

To this end unconfined compressive strenght (UCS) tests, indirect diametrical tensile (IDT) tests and elastic modulus determinations have been undertaken on mixtures with different composition, particle size distribution, curing time, storage time, type and amounts of binder added. Self-cementing properties of the recycled concrete mixtures have been also analyzed.

The results show that good quality cement stabilized mixtures can be obtained from recycled crushed concrete, even adding low cement quantities; the comparison with the limits reported by the technical Standards confirm the suitable performances of the mixtures analyzed.

1. L’indagine sperimentale

Le recenti Norme legislative italiane [1] impongono agli Enti pubblici che operano nel settore delle costruzioni civili in generale e stradale in particolare, di coprire almeno il 30% del fabbisogno annuale di inerti con aggregati riciclati. Tale vincolo, valido esclusivamente quando sia rispettata la congruità del prezzo con gli aggregati naturali, obbliga gli addetti del settore non solo ad utilizzare i suddetti materiali, ma anche a valutare quali livelli delle caratteristiche prestazionali sia ragionevole attendersi e come questi possano evolvere nel tempo.

Sulla base delle esigenze appena enunciate è stato analizzato un materiale granulare costituito da calcestruzzo frantumato con e senza preliminare aggiunta di legante idraulico fresco. Dopo aver eseguito la caratterizzazione fisico-qualitativa del materiale in esame, l'indagine sperimentale è stata mirata alla valutazione dei parametri prestazionali, comparandoli poi con quelli di norma richiesti ai materiali naturali destinati alla formazione di strati di base di sovrastrutture stradali semirigide e rigide e con quelli che possono fornire miscele di calcestruzzo frantumato contenenti altri materiali da riciclaggio quali conglomerato bituminoso e laterizi. In particolare, su provini confezionati con le procedure previste dalla normativa CNR per i misti cementati, sono stati determinati i valori della resistenza a compressione con espansione laterale libera (UCS) [3], della resistenza a trazione indiretta (IDT) [5] e del modulo elastico (E) [6]. Sono stati inoltre valutati gli effetti sul comportamento meccanico delle miscele, di alcuni fattori quali, il tipo e la dosatura di legante idraulico aggiunto ed il periodo di stoccaggio del calcestruzzo frantumato precedente alla confezione della miscela di prova.

In sintesi, gli obiettivi dell’indagine sono stati:

• Valutazione dell'influenza della composizione granulometrica, della natura degli inerti e del tempo intercorso tra lo stoccaggio dei materiali frantumati e la loro messa in opera sulle proprietà autocementanti delle miscele;

• Analisi delle differenze tra i parametri prestazionali di miscele additivate con calce e quelle additivate con cemento;

• Individuazione di una relazione tra resistenza a compressione (UCS) e modulo elastico E.

2. Descrizione dei materiali impiegati 2.1. Gli aggregati

Gli aggregati di calcestruzzo frantumato utilizzati nella sperimentazione provengono dalla frantumazione di blocchi di calcestruzzo, effettuata in laboratorio mediante un frantoio a mascelle. Le ulteriori miscele di calcestruzzo frantumato e altri inerti riciclati, sono state prelevate direttamente dai cumuli prodotti da un impianto di riciclaggio. I risultati delle analisi sui materiali componenti, eseguite secondo la prEN 933-11 [7] sono riportate nella Tabella 1.

Complessivamente sono state analizzate cinque miscele (tipo 1a, 1b, 2, 3a, 3b). Le miscele 1a e 1b presentano le stesse caratteristiche, sia compositive che granulometriche. La miscela 1b si differenzia per essere stata sottoposta ad indagine dopo uno stoccaggio di tre settimane caratterizzato da periodiche immersioni in acqua, nell'intento di simulare le condizioni più

sfavorevoli cui possono essere soggetti questi materiali quando vengono stoccati in cumuli in attesa di essere impiegati. Le miscele 3a e 3b di identica composizione, presentano un diverso assortimento granulometrico.

Materiali componenti Miscela 1a/1b Miscela 2 Miscela 3a/3b

Cls frantumato e malte 100.0 40.0 30.0

Conglomerato bituminoso - 0.7 13.0

Laterizi - 9.4 9.0

Elementi litoidi non legati - 49.6 47.6 Elementi litoidi leggeri - 0.0 0.0

Materie plastiche - 0.0 0.1

Vetro e scorie vetrose - 0.1 0.0

Metalli - 0.1 0.2 Sostanze organiche - 0.1 0.1 CLASSIFICAZIONE secondo UNI EN 13285/2004 AGGREGATI DI CALCESTRUZZO FRANTUMATO AGGREGATI DI MURATURA FRANTUMATA AGGREGATI DI MURATURA FRANTUMATA

Tab. 1 - Analisi della composizione dei materiali di risulta impiegati (% in massa)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,01 0,1 1 10 Diametro equivalente [mm] P a ss a n te [% ] Miscela 1a/1b CNR B.U. n. 29/1972 A1 CNR B.U. n. 29/1972 A2 UNI EN 14227-1 e 5 (Annex B) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,01 0,1 1 10 100 Diametro equivalente [mm] Pas sa n te [ % ] Miscela 2 Miscela 3a Miscela 3b CNR B.U. n. 29/1972 A1 CNR B.U. n. 29/1972 A2 UNI EN 14227-1 e 5 (Annex B)

Fig. 1 - Curve granulometriche delle miscele 1a/1b, 2, 3a/3b

Gli aggregati riciclati delle miscele in esame sono stati caratterizzati attraverso le determinazioni sperimentali richieste per la formazione dei misti cementati. I risultati ottenuti, riportati nella Figura 1 e nella Tabella 2, sono stati confrontati con i valori previsti da alcune Norme tecniche attualmente in uso [3, 8, 9]. Si può notare che la granulometria dei materiali esaminati è pressoché conforme alle relative prescrizioni delle normative CNR ed UNI EN.

Gli aggregati risultano inoltre privi di frazioni fini plastiche come messo in evidenza dai limiti di Atterberg e dal valore dell'equivalente in sabbia, anche se quest'ultimo parametro, nel caso di aggregati riciclati, può non essere sufficientemente significativo [10]. Sulla base delle prescrizioni riportate nei bollettini CNR [3, 4], l'unico parametro non rispettato dagli aggregati in esame, per nessuna delle miscele analizzate, è il valore del coefficiente di abrasione "Los Angeles" (LA); tale parametro è risultato infatti superiore sia ai limiti riportati dalle norme tecniche sopra citate (ad eccezione dei limiti relativi ai casi di traffico medio e leggero) sia a quelli prescritti da molti Capitolati Tecnici [11, 12, 13]. Tuttavia è noto che le miscele di aggregati riciclati difficilmente sono in grado di fornire valori di "LA" inferiori al 30%, specialmente quando il contenuto di laterizi

non è trascurabile [14]; anche nel caso di aggregati di calcestruzzo frantumato può presentarsi il problema di elevati valori del coefficiente di abrasione "LA" principalmente a causa del fenomeno di disgregazione della malta cementizia aderente ai granuli lapidei [16, 17].

Miscele Limiti CNR B.U. n. 29/1972

Parametri _{1a 1b 2 3a 3b e CNR B.U. n. 139/1992}

Coeff. di abrasione LA (%) 33.5 33.5 35.5 36.0 36.0 < 30 traffico PP-P ; < 40 traffico M-L

Equivalente in sabbia ES (%) 83 90 70 67 53 > 35 Tipo A1 ; > 30 Tipo A2

Limite liquido LL (%) n.p. n.p. n.p. n.p. n.p. LL < 25 Limite plastico LP (%) n.p. n.p. n.p. n.p. n.p. - Indice di plasticità IP (%) n.p. n.p. n.p. n.p. n.p. IP = 0 Tipo A1; IP < 6 Tipo A2

Tab. 2 - Proprietà fisico-meccaniche degli aggregati riciclati impiegati

2.2. I leganti

Per il confezionamento di miscele additivate con calce o cemento sono stati utilizzati i seguenti tipi di leganti idraulici:

• Calce idraulica tipo HL2 (sigla CI).

• Cemento Portland UNI EN 197-1 CEM II/B-M 32.5 (sigla CP).

3. Confezionamento delle miscele e prove eseguite 3.1. Confezionamento dei provini

La prima operazione eseguita è stata quella di individuare l'umidità ottima di compattazione (secondo AASHTO Mod.) delle miscele di materiale tal quale e di quelle contenenti leganti aggiunti. Per l'addensamento dei provini sono state seguite le modalità sperimentali previste dalla Norma CNR B.U. n° 29/1972 ed il materiale umidificato, prima di essere addensato, è stato lasciato riposare per un'ora in recipienti a tenuta d'aria. Questo intervallo di tempo tra umidificazione e compattazione, che generalmente si verifica nel caso di confezione delle miscele in impianto, è stato introdotto anche per consentire una più uniforme distribuzione dell'umidità nella miscela e per tenere conto degli effetti che tale intervallo di tempo può avere sia sui valori della portanza sia su quelli della massa volumica massima raggiungibile [18]. I saggi così confezionati sono stati conservati per 24 ore all'interno delle fustelle e, una volta estratti, sono stati posti a maturare, per il restante periodo di stagionatura, in ambiente umido con umidità relativa del 90% e temperatura di 20°C. Complessivamente sono stati così confezionati 304 provini ed i valori delle caratteristiche meccaniche nel seguito riportate, sono stati ottenuti come media di almeno tre determinazioni.

3.2. Prove di resistenza meccanica

3.2.1. Prove di compressione ad espansione laterale libera (UCS) e a trazione indiretta (IDT)

Le prove di compressione ad espansione laterale libera (UCS) sono state eseguite portando i provini a rottura mediante uno sforzo di compressione crescente con gradiente pari a 10 kg/cm2

al secondo come previsto dalla Norma CNR [3], mentre per le prove di trazione indiretta (IDT) è stato adottato un gradiente pari a 0.5 kg/cm2 _{al secondo come previsto dalla Norma UNI [5]. I}

valori medi delle resistenze UCS ed IDT, per ciascun periodo di stagionatura e tipo di miscela, sono riportati nella Tabella 3.

Tipo di legante

Valori di UCS e IDT (MPa) in funzione del tempo di stagionatura 100% CALCESTRUZZO FRANTUMATO

3gg 7gg 14gg 28gg 60gg Tipo di

Miscela (%) CP (%) CI UCS IDT UCS IDT UCS IDT UCS IDT UCS IDT

1a-I 0 0 1.26 0.12 1.94 0.24 2.17 0.30 2.38 0.37 2.86 0.40 1a-II 2 0 - - 2.81 0.29 - - 4.10 0.63 4.93 0.70 1a-III 4 0 - - 4.17 0.34 - - 6.50 0.91 8.54 1.09 1b-I 0 0 1.20 0.11 1.44 0.15 1.64 0.18 1.97 0.20 2.05 0.22 1b-II 2 0 - - - 3.49 0.28 Tipo di legante

Valori di UCS e IDT (MPa) in funzione del tempo di stagionatura 40% CALCESTRUZZO FRANTUMATO

3gg 7gg 14gg 28gg 60gg Tipo di

Miscela (%) CP (%) CI UCS IDT UCS IDT UCS IDT UCS IDT UCS IDT

2-I 0 0 - - 0.66 0.02 0.86 0.04 1.15 0.06 1.31 0.08 Tipo di

legante Valori di UCS e IDT (MPa) in funzione del tempo di stagionatura 30% CALCESTRUZZO FRANTUMATO

3gg 7gg 14gg 28gg 60gg Tipo di Miscela CP (%) CI

(%) UCS IDT UCS IDT UCS IDT UCS IDT UCS IDT

3a-I 0 0 - - 0.37 0.02 - - 0.74 0.02 0.88 0.04 3a-II 2 0 - - 1.52 0.11 - - 2.11 0.20 2.46 0.26 3a-III 4 0 - - 2.99 0.18 - - 3.61 0.36 4.30 0.50 3a-IV 6 0 - - 3.92 0.29 - - 4.85 0.63 5.46 0.88 3b-I 0 0 - - 0.88 0.12 - - 1.47 0.12 2.22 0.13 3b-II 2 0 - - 2.03 0.20 - - - 3b-III 4 0 - - 3.46 0.27 - - - 3b-IV 6 0 - - 4.34 0.43 - - - 3b-V 0 2 - - 1.46 0.14 - - 2.21 0.19 2.94 0.27 3b-VI 0 4 - - 2.04 0.19 - - 3.01 0.36 3.76 0.47 3b-VII 0 6 - - 2.80 0.25 - - 3.82 0.51 4.57 0.71

Tab. 3 - Risultati delle prove UCS

3.2.2. Determinazione del modulo elastico E

Le prove per la determinazione del modulo elastico sono state eseguite a carico controllato secondo le modalità previste dal prEN 13286-43 [6]. In questo caso, tuttavia, in parziale deroga a quanto prescritto al riguardo dalla citata Norma, la velocità di applicazione del carico è stata fissata pari a 10 kg/cm2 _{al secondo in modo da ottenere dei valori di UCS confrontabili con}

quanto riportato nelle prescrizioni tecniche CNR [3] e nei Capitolati Speciali d'Appalto [11, 12, 13]. I valori medi di E sono riportati nella Tabella 4 e sono stati calcolati utilizzando l'equazione (1), dove "Fr" è il carico a rottura, "D" il diametro del provino ed "ε3" la deformazione

verticale in corrispondenza del carico pari al 30% di quello di rottura.

3 2 r D F 2 . 1 E ε ⋅ ⋅ π ⋅ = (1)

Tipo di legante Valore di E (MPa) in funzione del tempo di stagionatura _{100% CALCESTRUZZO FRANTUMATO} Tipo di Miscela CP (%) CI (%) 3gg 7gg 14gg 28gg 60gg 1a-I 0 0 - 470 - 952 1480 1a-II 2 0 - 726 - 2642 4473 1a-III 4 0 - 1689 - 4482 6563 1b-I 0 0 - 225 - 443 823 1b-I (1) _{0 0 - - - - 248} 1b-II 2 0 - - - - 1066 1b-II (1) _{2 0 - - - - 424}

(1) _{Moduli determinati su provini preventivamente sottoposti a prova IDT}

Tab. 4 - Risultati delle prove per il calcolo del modulo elastico E

4. Analisi dei risultati

4.1. Proprietà autocementanti delle miscele senza aggiunta di leganti

I risultati delle prove UCS ed IDT riportati nella Tabella 3 mostrano che le miscele analizzate possiedono la capacità di sviluppare nel tempo resistenze meccaniche non trascurabili. Tale proprietà, evidenziata mediante prove di laboratorio ed in situ anche in precedenti studi [18, 19, 20], è stata analizzata in rapporto all'influenza che la granulometria, la natura compositiva (in particolare il contenuto di calcestruzzo frantumato nella miscela) ed il periodo di stoccaggio in cumuli possono avere sulle resistenze di tali materiali.

Confrontando gli andamenti dei valori di IDT (Tabella 3) e UCS (Figura 2) delle diverse miscele analizzate, al variare del tempo di stagionatura dei provini, risulta che per gli "aggregati di muratura frantumata" (tipo 3a-I, 3b-I e 2-I) tali resistenze sono influenzate sia dalla composizione sia dall'assortimento granulometrico.

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Tempo di stagionatura [gg] UC S [ M P a ] _{Tipa 1a-I} Tipo 1b-I Tipo 2-I Tipo 3a-I Tipo 3b-I

Fig. 2 - Andamento dell'UCS al variare del periodo di stagionatura

Le miscele tipo 3a-I e 2-I, caratterizzate dalla stessa composizione granulometrica, differiscono soltanto per il contenuto di malte e calcestruzzi frantumati, maggiori di un 10% in massa nella miscela 2-I. La presenza di maggiori quantità di componenti aventi residue proprietà autocementanti consente a quest'ultima miscela di sviluppare nel tempo delle caratteristiche meccaniche sensibilmente superiori alla miscela tipo 3a-I; in particolare i risultati hanno

evidenziato incrementi di circa il 50% per quanto riguarda l'UCS e del 100% per l'IDT. A parità di natura compositiva risulta altresì determinante la scelta dell'assortimento granulometrico, come evidenziato anche da altri Autori [21, 22]. La miscela tipo 3a-I, identica alla 3b-I per quanto riguarda le percentuali dei materiali componenti, è caratterizzata da un miglior assortimento granulometrico (Fig. 1) e da un maggior contenuto di materiale passante al setaccio da 2 mm, che è il fattore maggiormente responsabile dei fenomeni di autocementazione [23]. In termini di UCS la miscela tipo 3b-I ha fornito resistenze superiori al doppio di quelle espresse dal tipo 3a-I, mentre per i valori di IDT tale differenza è risultata essere ancora più evidente, con incrementi di resistenza tre volte superiori.

I dati raccolti evidenziano che i fenomeni di autocementazione sono risultati significativamente influenzati anche dallo stoccaggio dei materiali. Infatti gli andamenti dell'UCS e dell'IDT, al variare del tempo di stagionatura dei provini, mostrano che la miscela tipo 1b-I, per ciascun periodo di stagionatura, ha maturato resistenze inferiori a quella tipo 1a-I. Tale differenza risulta essere più evidente in termini di IDT che non di UCS in quanto la capacità di resistere a sforzi di trazione è conferita ai provini principalmente dal legante che si riattiva in seguito ai processi di frantumazione, umidificazione ed addensamento; ne consegue che un minore potere legante del materiale viene meglio evidenziato con questo tipo di prova come si è riscontrato anche dalle analisi eseguite sulle miscele tipo 3a-I, 3b-I e 2-I in cui le variazioni tra le resistenze in termini di IDT sono risultate sempre superiori a quelle UCS.

È utile osservare che, anche se lo stoccaggio degli aggregati ha ridotto le capacità di autocementazione della miscela, i valori di resistenza ottenuti sui saggi costituiti da solo calcestruzzo frantumato sono risultati decisamente superiori a quelli delle miscele contenenti anche laterizi e conglomerati bituminosi (tipo 3a-I, 3b-I e 2-I); ciò può imputarsi al fatto che durante le operazioni di addensamento di inerti riciclati, frequentemente si verifica la frantumazione di grani, con conseguente produzione di materiale fine che ha risentito in misura minore degli effetti negativi dello stoccaggio.

4.2. Confronto tra la stabilizzazione a calce e a cemento

I risultati di alcune ricerche [18, 24] hanno mostrato che stabilizzazioni realizzate impiegando la calce conferiscono alle miscele di aggregati riciclati una migliore lavorabilità (possibilità di attendere tempi maggiori tra miscelazione e addensamento) e resistenze meccaniche anche superiori a quelle ottenute utilizzando soltanto cemento. Sulla base di quanto riportato nelle suddette ricerche si è eseguito un confronto tra i valori delle resistenze, UCS ed IDT, ottenuti su una stessa miscela (contenente il 30% di calcestruzzo frantumato) stabilizzata utilizzando separatamente cemento (tipo 3b-II, 3b-III e 3b-IV) e calce (tipo 3b-V, 3b-VI e 3b-VII).

Dai risultati ottenuti (Figura 3) si evince che, in corrispondenza di ogni percentuale di legante, l'additivazione con cemento consente al misto granulare riciclato di raggiungere valori delle resistenze, sia a compressione sia a trazione indiretta, maggiori di quelle ottenibili con l’impiego di sola calce. Questo risultato indica che, almeno per il materiale considerato nella presente indagine, la calce risulta meno idonea qualora si intenda conferire alla miscela adeguate caratteristiche prestazionali; infatti, soltanto con percentuali di calce superiori al 6% si riescono a raggiungere i requisiti di resistenza (2.5 MPa < UCS < 4.5 MPa; IDT > 0.25 MPa) abitualmente richiesti dalle più comuni prescrizioni tecniche [11, 12, 13].

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 2 4 6 legante [%] U C S [ M Pa ] Calce Cemento 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 2 4 6 legante [%] ID T [ M P a ]

Fig. 3 - Valori di UCS ed IDT dopo 7gg di stagionatura al variare della percentuale e del tipo di legante

4.3. Analisi delle resistenze meccaniche ottenute

Le prove di resistenza a compressione UCS e a trazione indiretta IDT sono state eseguite anche su provini stagionati fino ad un massimo di 60 giorni, nell'intento di valutare se le miscele così confezionate presentano eccessivi valori di rigidezza.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Periodo di stagionatura [gg] UCS [ M P a ] Tipo 1a-I Tipo 1a-II Tipo 1a-III Tipo 1b-I Tipo 1b-II

Fig. 4 – Andamento dell'UCS al variare del periodo di stagionatura dei provini

Il diagramma di Figura 4, che riporta l'andamento dei valori di UCS al variare del tempo di stagionatura, mostra che la miscela di aggregati di calcestruzzo frantumato tipo 1a-II fornisce migliori prestazioni rispetto sia alla miscela tipo 1a-I (valori di UCS eccessivamente bassi) sia a quella tipo 1a-III (valori di UCS eccessivamente elevati). Il quantitativo ottimale di cemento da aggiungere alla miscela tipo 1a è risultato pertanto pari al 2%.

Si noti che tale valore risulta inferiore a quello minimo degli intervalli che a titolo indicativo le varie prescrizioni tecniche [3, 11, 12, 13] riportano per i quantitativi da impiegare per la formazione dei misti cementati tradizionali. È quindi possibile concludere che dall'impiego di calcestruzzo frantumato per la formazione di strati in misto cementato, possono derivare vantaggi sia dal punto di vista economico (minori quantità di legante e minor costo degli inerti) sia da quello ambientale (riciclaggio).

Per quanto riguarda le miscele 1b-I e 1b-II, confezionate con aggregati di calcestruzzo frantumato sottoposti allo stoccaggio in condizioni di elevata umidità, si evidenzia che i risultati di

UCS, per gli stessi tempi di stagionatura, si mantengono sempre inferiori a quelli ottenuti sui provini realizzati con materiali appena frantumati.

4.4. Caratterizzazione delle miscele attraverso il modulo elastico E

Le miscele analizzate sono state classificate secondo la UNI EN 14227-5/2005 in funzione del valore di E e della resistenza a trazione diretta (Rt), ricavata, secondo le indicazioni fornite

dalla stessa Norma, dalla relazione Rt=0.8*IDT. Tale classificazione prevede la suddivisione delle

miscele di aggregati stabilizzate con leganti idraulici in sei classi, da T0 a T5. Nel diagramma di Figura 5 sono riportati i valori medi di E ed Rt valutati su provini confezionati con le miscele 1a-II

(2% cemento) e 1a-III (4% cemento) dopo 28 e 60 giorni di stagionatura; per queste miscele i valori dei moduli risultano compresi nell'intervallo 2000-40000 MPa previsto dalla Norma.

0,1 1 10 1000 10000 100000 Modulo [MPa] R e si st en z a a t ra z io n e d ire tt a [ M P a ] Tipo 1a-II Tipo 1a-III

Fig. 5 – Classificazione delle miscele secondo la UNI EN 14227-5/2005

Al fine di valutare le prestazioni che strati di base costituiti con le miscele esaminate possono fornire dopo 7 giorni dalla posa in opera, è stata ricavata la relazione di Figura 6 che lega i valori di UCS con i valori dei moduli elastici, nel caso di provini stagionati per 7 giorni.

E = 78,1 UCS 2,13 R2 = 0,86 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 UCS [MPa] M o d u lo p rE N 13 286-43 [ M P a ]

Fig. 6 – Relazione tra UCS dopo 7gg di stagionatura ed E per le miscele di calcestruzzo frantumato

Si fa osservare che il confronto con altre relazioni dello stesso tipo presenti nella letteratura tecnica risulta alquanto difficoltoso se non si tiene conto dell'influenza delle diverse modalità sperimentali con le quali sono stati ottenuti i parametri di resistenza. Infatti molte Norme tecniche prevedono che le prove UCS sui materiali stabilizzati con leganti idraulici siano condotte a deformazione controllata con tassi di incremento di carico che risultano assai ridotti rispetto a

T5 T4 T3 T2 T1 T0

quelli stabiliti dalle specifiche adottate in questa indagine; inoltre, anche le dimensioni dei provini e le relative snellezze possono influenzare la correlazione tra UCS ed E che pertanto varia significativamente in funzione delle modalità sperimentali adottate [25].

Le determinazioni del valore di E sono state eseguite anche su provini stagionati per 60 giorni preventivamente sottoposti a prova di trazione indiretta: i risultati ottenuti hanno evidenziato valori dei moduli "residui" dei provini fessurati non inferiori al 30% di quelli determinati su saggi integri di pari composizione e stagionatura.

5. Conclusioni

Le indagini condotte hanno mostrato che gli aggregati provenienti dalla frantumazione del calcestruzzo possono essere convenientemente impiegati per la realizzazione di strati di base in misto cementato. In particolare, grazie alle residue proprietà leganti della frazione fine contenuta nella miscela, è possibile realizzare misti cementati che consentono il rispetto delle più comuni prescrizioni tecniche adottate in Italia, mediante l'aggiunta di quantità di cemento (2%) sensibilmente inferiori ai valori generalmente utilizzati per miscele confezionate impiegando aggregati naturali (3-5%), con conseguenti vantaggi sia economici che ambientali. Parte di tali benefici possono però venir meno se nel frantumato di calcestruzzo sono presenti percentuali significative di altri materiali (laterizi, conglomerati bituminosi, etc.) oppure nel caso in cui il materiale sia stato stoccato in cumuli per lunghi periodi di tempo prima dell'impiego.

Con la sperimentazione eseguita si è potuto evidenziare che la riduzione delle proprietà autocementanti, a seguito di un prolungato periodo di stoccaggio, a parità di composizione, di granulometria e di quantità di legante aggiunto, può determinare riduzioni dei parametri prestazionali (UCS, IDT ed E) mediamente comprese tra il 30 ed il 50%.

Per le miscele costituite da solo calcestruzzo frantumato è stata ricavata una relazione che lega i valori di UCS con i valori dei moduli elastici E, valida per saggi stagionati per 7 giorni. Tale relazione consente di stimare il valore del modulo sulla base dei risultati di prove di compressione UCS e quindi di valutare le prestazioni che strati di base realizzati con le miscele esaminate possono fornire dopo 7 giorni dalla posa in opera.

Valori del modulo E sono stati ricavati anche su miscele in condizioni fessurate: i risultati ottenuti mostrano valori dei moduli "residui" non inferiori al 30% di quelli determinati su saggi integri.

Infine si è valutata l'influenza che il tipo di legante idraulico può avere sulle caratteristiche meccaniche di una miscela di aggregati riciclati contenente il 30% di calcestruzzo frantumato. Per il materiale in esame, la calce si è rivelata meno efficace del cemento come agente stabilizzante: solo con percentuali di calce superiori al 6% è possibile raggiungere i valori dei requisiti di resistenza generalmente richiesti dalle più comuni prescrizioni tecniche.

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