CAPITOLO 6: CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI
6.1 CONCLUSIONI
Il presente studio si è prefisso come obiettivo principale la progettazione e la caratterizzazione di una miscela, detta Ready to Mix o R2M, da poter utilizzare per la realizzazione di strati superficiali di pavimentazioni semiflessibili in sostituzione al Grouted Macadam tradizionale. L’idea del R2M nasce dalla necessità di avere, per la realizzazione di pavimentazioni semiflessibili, un materiale alternativo al Grouted Macadam da poter realizzare mediante un’unica stesa con vibrofinitrice e che nel contempo mantenga inalterati i vantaggi tipici caratteristici proprio del Grouted Macadam. Le prove di laboratorio sono state eseguite presso i laboratori della Poliedro Srl con l’obiettivo di capire a fondo gli effetti della composizione sulla rigidezza ed in particolare sulle prestazioni a fatica del materiale. In totale sono state analizzate 13 differenti miscele, suddivise in sei fasi di sperimentazione, e si è proceduto alla caratterizzazione delle differenti miscele analizzate in laboratorio osservando gli effetti, in termini di prestazioni, che i differenti dosaggi di emulsione bituminosa, di acqua e di filler reattivo e l’impiego di diversi tipi di filler reattivo, apportano sulle miscele stesse. I test svolti sono stati la prova ITSM “Indirect Tensile Stiffness Modulus” su provini cilindrici, per la determinazione del modulo di rigidezza, e la prova a trazione indiretta ITFT “Indirect Tensile Fatigue Test” sempre sugli stessi provini.
Dalle prove effettuate in laboratorio si ricavano i seguenti risultati riportati sinteticamente: − Il maggior contenuto nella miscela della componente bituminosa, analogamente ai
conglomerati bituminosi tradizionali, comporta un decremento del modulo di rigidezza, quindi un aumento della flessibilità della miscela, nonché un decremento della resistenza a compressione del materiale;
− I provini di R2M sono caratterizzati da moduli di rigidezza molto elevati, quasi doppi rispetto al Grouted Macadam tradizionale;
− Nonostante moduli di rigidezza estremamente elevati i provini di R2M testati a fatica mostrano un ottimo comportamento a fatica. Anche se sottoposti al massimo
carico previsto dalla macchina la prova viene interrotta dopo un elevato numero di cicli di carico senza che sia stata raggiunta la rottura;
− Confrontando i risultati delle prove a fatica con i risultati ottenuti per altri materiali si osserva che il R2M ha prestazioni a fatica notevolmente superiori;
− Non si riesce però, a causa di un limite della sperimentazione, ad individuare l’effettivo comportamento a fatica del R2M; non si riesce infatti ad individuare con precisione l’effettivo endurance limit del materiale, poiché anche con il carico massimo previsto dal dispositivo di prova non si riesce mai a raggiungere la rottura.
Sono state inoltre indagate le prestazioni strutturali di una stesa di R2M in un campo prove appositamente allestito per lo scopo. È stata eseguita una prova di danno accelerato in situ (APT-Accelerated Pavement Testing), per far ciò è stata utilizzata la strumentazione FastFWD Dynatest, con cui è possibile sollecitare la pavimentazione con un elevato numero di battute (30000) concentrate in 3 giorni di prova e che permette lo studio dell’evoluzione delle performance strutturali della miscela in sito. Mediante la prova di danno accelerata è stata quindi analizzata l’evoluzione dei dati deflettometrici registrati, così come quella dei moduli di rigidezza degli strati costituenti la pavimentazione.
Dalle prove effettuate in situ si osserva che:
− La prova a fatica sul R2M ha fornito risultati molto interessanti, poiché dopo 30000 colpi del FastFWD, lavorando a livelli tensodeformativi superiori a quelli raggiunti in laboratorio, il materiale non presenta uno stato fessurativo apprezzabile;
− Nonostante la componente bituminosa presente nella miscela di R2M, non è stato possibile individuare una correlazione tra l’andamento del modulo di rigidezza e la temperatura. La componente bituminosa presente nella miscela del R2M sembra non influenzare quindi la suscettibilità termica del materiale. Ciò comporterebbe notevoli vantaggi specialmente nelle stagioni estive;
− Dai risultati ottenuti dalla backcalculation, effettuata con ELMOD 6, si osserva che il modulo di rigidezza del R2M in sito risulta essere inferiore a quello ottenuto dalle prove di laboratorio. Si presume che le correlazioni tra le prove di modulo effettuate con il FastFWD e mediante le prove in laboratorio di trazione indiretta non siano
valide per un materiale così particolare. Infatti le condizioni tenso-deformative cui è soggetto il materiale in laboratorio e in sito sono molto diverse, così come differente è la tipologia di prova;
− Dall’andamento del grafico relativo all’andamento del modulo superficiale equivalente E0 in relazione al numero di battute del FastFWD si osserva un
incremento del modulo a seguito di una sospensione della prova, dovuto alla capacità di autoriparazione della pavimentazione. Dall’osservazione dei dati elaborati mediante backcalculation sembrerebbe che il fenomeno di riparazione interessi principalmente lo strato di conglomerato bituminoso e solo in minima parte lo strato di R2M, nonostante la presenza di emulsione bituminosa nella miscela; − L’andamento del modulo di rigidezza risulta estremamente sensibile al variare del
punto di carico, poiché spostandosi nel corso della prova APT effettuata, anche di pochi cm rispetto al punto iniziale, si sono osservati forti aumenti di modulo (anche fino a 17000 MPa).
Quindi i risultati preliminari, riportati nell’ambito del presente lavoro di tesi, indicano che effettivamente il materiale sembra in grado di mantenere in sito lo stesso comportamento a fatica anche per livelli tensodeformativi superiori a quelli verificati in laboratorio. Sarà comunque necessario procedere con ulteriori elaborazioni più approfondite ed ulteriori sperimentazioni per far piena luce su questi primi risultati.
Infine si è cercato di valutare, mediante un confronto tecnico economico, la convenienza di impiego del R2M non solo come valida alternativa al Grouted Macadam, ma anche in ambito stradale sia come strato di usura che, con funzioni strutturali, come strato di collegamento o di base.
Dall’analisi economica si ricava che:
− Il R2M è certamente competitivo rispetto al Grouted Macadam, sia in termini economici (costo inferiore del 15-20%) sia in termini prestazionali (rigidezza circa doppia e ottimo comportamento a fatica);
− Il R2M sia come strato di usura sia come strato di collegamento, permette di ridurre notevolmente lo spessore dello strato di conglomerato bituminoso rispetto alla pavimentazione flessibile;
− Utilizzando il R2M come strato di usura a parità di vita utile si ha un risparmio economico, ed aumentando di pochi cm lo spessore del conglomerato bituminoso sottostante, a parità di costo, si ha un incremento di vita utile pari al 35% rispetto alla pavimentazione prevista da Catalogo;
− Utilizzando il R2M come strato di collegamento si registrano alla sua base tensioni maggiori. La configurazione minima in questo caso è caratterizzata da una tensione di trazione alla base dello strato di Ready to Mix pari al valore di 1.5 MPa, endurance limit cautelativamente imposto a causa del limite della sperimentazione, ed ha una vita utile notevolmente superiore a quella di riferimento (+140%) a fronte di un costo di realizzazione maggiore di circa il 10%;
− L’endurance limit convenzionale assunto è un valore certamente cautelativo poiché a valle dei risultati della prova APT l’endurance limit reale del R2M potrebbe risultare essere decisamente superiore a 1.5 MPa; infatti i risultati preliminari nell’ambito del presente lavoro di tesi indicano che il materiale sembra in grado di mantenere lo stesso comportamento anche per livelli tenso-deformativi maggiori di quelli verificati in laboratorio.
Sulla base dei risultati disponibili finora, il giudizio sull’utilizzo del R2M per la realizzazione di strati superficiali di una pavimentazione semiflessibile è sicuramente positivo. Il costo ridotto e le caratteristiche prestazionali eccellenti ne rendono possibile l’impiego anche in ambito stradale, come alternativa alle pavimentazioni flessibili in conglomerato bituminoso tradizionale.
6.2 SVILUPPI FUTURI
Il lavoro svolto ha permesso di cogliere alcuni degli aspetti più significativi che caratterizzano il R2M, materiale innovativo da utilizzare per la realizzazione degli strati superficiali di pavimentazioni semiflessibili.
Si ritiene necessario approfondire lo studio degli effetti della composizione della miscela sul modulo di rigidezza e sulla resistenza a fatica del materiale e con ulteriori e più approfondite sperimentazioni in sito.
Si suggeriscono come possibili sviluppi della sperimentazione:
− Individuazione di una legge di fatica e studio più approfondito dell’evoluzione fino a rottura del materiale;
− Valutazione della percentuale di emulsione bituminosa minima necessaria per garantire prestazioni di fatica ottimali e allo stesso tempo ridurre i costi di produzione;
− Valutazione della sensibilità alla temperatura della miscela, poiché nella presente tesi non è stato possibile individuare una correlazione tra le deflessioni registrate in sito e la temperatura;
− Indagare le prestazioni strutturali di una pavimentazione semiflessibile con strato di usura in Grouted Macadam effettuando una prova di danno accelerato in situ utilizzando sempre il Fast FWD, così da poter confrontare l’evoluzione dei dati deflettometrici registrati per il R2M con quelli del Grouted Macadam.
− Studio degli effetti dell’impiego di bitume modificato, schiumato etc sul comportamento a fatica impiegando inoltre differenti percentuali di bitume;
− Valutazione degli effetti del tipo di aggregato e dell’assortimento granulometrico sul comportamento a fatica del materiale;
− Studio degli effetti dell’impiego di materiale fresato per la realizzazione del R2M; − Poiché è stata osservata una notevole sensibilità alle condizioni di umidità al
momento della stesa, cioè condizioni di umidità non ideali determinano una netta differenza prestazionale sia in termini di rigidezza che di prestazioni a fatica, sarà necessaria una valutazione della possibilità di impiego di nuovi e perfezionati filler reattivi, meno suscettibili all’umidità, nonché la valutazione di un valore ottimo di umidità della miscela;
− Studio più approfondito degli effetti della componente cementizia sul comportamento a fatica, variandone anche la composizione.
− Ricerche relative alle caratteristiche superficiali del materiale (aderenza e regolarità della superficie viabile);
− Ricerche relative al livello di rumore e del comfort di guida; − Studio della durabilità del materiale;
− Valutazione della possibilità, anche grazie all’impiego in ambito stradale o comunque in aree più estese, di ridurre i costi di produzione e di messa in opera del materiale, così da incoraggiare un più ampio impiego.
