INDAGINI PRELIMINARI SUI
CAMPIONI DI INERTI NATURALI E
4.1INDAGINI PRELIMINARI
Preliminarmente allo studio delle miscele di conglomerato bituminoso di tipo base, binder ed usura, sono state eseguite numerose prove sui singoli materiali impiegati per il confezionamento delle stesse, così da caratterizzarli e meglio valutarne l’effettiva possibilità di utilizzo in riferimento alle prescrizioni contenute nelle Norme Tecniche e nei principali Capitolati d’Appalto.
Qui di seguito è riportato l’elenco delle prove effettuate: - campionamento e generalità (UNI EN 932-1);
- determinazione della distribuzione granulometrica (UNI EN 933-1); - determinazione della forma dei granuli (UNI EN 933-3);
- determinazione della percentuale di superficie frantumata (UNI EN 933-5); - resistenza alla frammentazione (UNI EN 1097-2);
- prova di schiacciamento (CNR 4/53);
- determinazione della massa volumica dei granuli e dell’assorbimento d’acqua (UNI EN 1097-6).
4.1.1 Campionamento e generalità
Sono state caratterizzate otto frazioni di inerti naturali da frantumazione prelevate da altrettanti cumuli forniti e predisposti dalla ditta Granchi S.r.L., poi utilizzate per la confezione dei conglomerati tipo “base”, “binder” ed “usura”.
Nella scelta dell’ubicazione e del numero di prelievi sono state seguite le modalità indicate dalla Norma UNI EN 932-1 e, per evitare disomogeneità, si è avuto cura di campionare tutto il materiale nell’arco dello stesso giorno, garantendo inoltre che le porzioni provenienti da ogni singolo cumulo fossero accorpate in un solo campione rappresentativo.
Dal punto di vista petrografico, le frazioni 16/30, 4/20 e 0/5, sono prevalentemente costituite da calcari e diaspri blandamente metamorfizzati, la frazione 0/10 è ottenuta da gabbro parzialmente metamorfizzato in serpentinite, la frazione 4/14 è di origine basaltica e il filler 1 e il filler 2 sono una miscela di baghouse e polvere calcarea. La frazione 16/20 è stata ottenuta per setacciatura dalla frazione 4/20 al fine di aumentare la parte grossa, altrimenti carente.
4.1.2 Determinazione della distribuzione granulometrica
L’analisi granulometrica, condotta sulle diverse frazioni secondo la Norma UNI EN 933-1 (cfr. § Allegato 1), ha fornito i risultati riportati in Tabella n. 45 e nella successiva Figura n. 43.
Passante in peso [%] Setacci
UNI [mm] 16/30 16/20 4/20 4/14 0/10 0/5 Filler 1 Filler 2
31,5 100 - 100 - - - - - 20 19 100 99 - - - 16 6 0 84 - - - 14 5 - 65 100 - - - - 12,5 4 - 50 95 - - - - 10 2 - 26 80 100 - - - 8 2 - 16 58 93 - - - 6,3 1 - 7 34 84 - - - 4 1 - 1 8 68 100 - - 2 1 - 1 1 35 94 - - 1 1 - 0 1 20 63 100 100 0,5 1 - - 0 13 42 97 99 0,25 0 - - - 9 21 94 96 0,125 - - - - 5 14 91 86 0,063 - - - - 3,8 6,3 86,4 64,3
TABELLA N. 45 – Composizione granulometrica delle frazioni di inerti naturali
4.1.3 Determinazione della forma dei granuli
La determinazione della forma dei granuli e quindi dell’indice di appiattimento FI, da condursi sulla base delle indicazioni contenute nella Norma UNI EN 933-3 (cfr. § Allegato 2), richiede l’esecuzione di due operazioni di stacciatura, attraverso le quali il campione viene dapprima suddiviso in classi granulometriche di/Di e successivamente vagliato tramite stacci (detti “a barre”) aventi aperture parallele di larghezza pari a Di/2. La massa totale dei granuli che risultano passanti attraverso tali aperture (M2), espressa come percentuale di quella complessiva del campione (M1), si definisce appunto indice di appiattimento FI: 100. M M FI 1 2× =
L’esecuzione della prova sulla frazione di sabbia 0/10, oggetto della sostituzione con l’aggregato vetroso, ha prodotto i seguenti risultati:
Classi granulometriche Di/di
[mm/mm]
FI
[%]
Limiti Capitolato ANAS 2008 [%] 10/12,5 6 15 8/10 8 15 6,3/8 8 15 5/6,3 7 15 4/5 10 15 Totale 8 15
TABELLA N. 46 – Indice di appiattimento della frazione 0/10
4.1.4 Determinazione della percentuale di superficie frantumata
La tecnica di produzione degli inerti prevede l’utilizzo di frantoi a mascelle come vagli primari, e di mulini a martelli come secondari e terziari, i quali generalmente assicurano una buona angolarità dei granuli ed una presenza minima di elementi piatti ed allungati. Tutte le frazioni sono perciò da classificare come da frantumazione, quindi con il 100% di superficie frantumata.
4.1.5 Resistenza alla frammentazione
La prova Los Angeles, necessaria per valutare sia il consumo per attrito dell’aggregato, sia la sua tendenza alla frantumazione, è stata condotta secondo la Norma UNI EN 1097-2 (cfr. § Allegato 5). Tale prova è stata eseguita sulla porzione 10/14 della frazione 4/20 e 4/14 così da avere un valore di riferimento sia per gli inerti di origine calcarea che basaltica. Per il gabbro, la prova è stata eseguita sempre sulla
I valori dei coefficienti Los Angeles per le tre tipologie di inerti sono riportati nella seguente Tabella n.:
Tipologia inerte LA Limiti Capitolati Autostrade, CIRS, ANAS
2004 (base, binder/usura)
4/20 (Calcare) 24 25/-
0/10 (Gabbro) 23 25/20
4/14 (Basalto) 17 25/20
TABELLA N. 47 – Valori dei coefficienti Los Angeles
4.1.6 Prova di schiacciamento
La prova di schiacciamento è stata condotta secondo la Norma CNR 4/53 (cfr. § Allegato 6) sul materiale passante al vaglio di apertura 3/8” (9,52 mm) e trattenuto al setaccio 4 della serie Tyler (4,7 mm).
Questa prova, concepita per una pezzatura relativamente fine dell’inerte e necessitante di quantità ridotte di materiale, ben si è prestata alla successiva esecuzione sul frantumato di vetro.
Sono stati ottenuti i seguenti valori del coefficiente di frantumazione Cf:
Tipologia inerte Cf
Pietrisco 4/14 (Basalto) 93 (Categoria I)
Sabbia 0/10 (Gabbro) 141 (Categoria IV)
TABELLA N. 48 – Valori dei coefficienti di frantumazione Cf
Valori questi che possono giudicarsi accettabili essendo fissato in 100 il limite previsto dal Capitolato ANAS 2004 per lo strato di usura mentre nessun limite è previsto per lo strato di base e di binder (cfr. § 2.7).
4.1.7 Determinazione della massa volumica dei granuli e dell’assorbimento d’acqua
La massa volumica, definita come il “rapporto tra la massa del campione di aggregato essiccato ed il suo volume occupato in acqua, compreso ogni vuoto interno non accessibile ma esclusi i pori accessibili all’acqua”, è stata determinata secondo la Norma UNI EN 1097-6 (cfr. § Allegato 7).
Oltre alla massa volumica per ogni frazione granulometrica è stato determinato l’assorbimento d’acqua WA24 per poi poter così stimare l’assorbimento di bitume.
I valori ricavati si riferiscono alle frazioni granulometriche impiegate per il confezionamento delle miscele utilizzate nelle successive prove di laboratorio (“base”, “binder” e “usura”, cfr. nel seguito § 7.1.1, § 7.2.1 e § 7.3.1), e sono riassunti nella Tabella n. seguente:
Frazioni Massa volumica [Mg/m3] Assorbimento d’acqua [%] 16/30 2,71 0,90 16/20 2,71 0,90 4/20 2,71 0,90 0/10 2,68 0,90 0/5 2,69 0,90 4/14 2,70 0,61
TABELLA N. 49 – Valori della massa volumica e dell’assorbimento d’acqua delle miscele di aggregati
naturali
4.2CARATTERISTICHE DEL LEGANTE BITUMINOSO
Il legante utilizzato nella presente sperimentazione è un bitume stradale 50-70 (codice prodotto: 20390), proveniente dalla raffineria Eni di Livorno1.
Come tutti i materiali utilizzati per svolgere le prove, anche questo è stato fornito dalla Ditta Granchi S.r.L.
Qui di seguito in Tabella n. 50 si riportano le caratteristiche di tale bitume estratte dal bollettino di analisi n° 7605 del 13-07-2007 eseguite dal laboratorio presente all’interno della raffineria sul campione 200161762, prelevato dal serbatoio 178.
Analisi Risultato Unità di misura Normativa
Densità relativa 25/25 °C 1,041 [Mg/m3] EN ISO 3838: 2004 Penetrazione a 25 °C 59 [dmm] UNI EN 1426: 1999 Punto di rammollimento palla anello 49,6 [°C] UNI EN 1427: 1999 Indice di penetrazione -0,9 [-] UNI EN 4163: 59 Punto di rottura Frass -8 [°C] EN 12593 Solubilità in solventi organici > 99,00 [%] EN 12592 Contenuto di paraffina < 2,2 [%] EN 12606-1 Punto di infiammabilità > 250 [°C] EN ISO 2592 Viscosità dinamica a 60 °C 217 [Paxsec] EN 12596 Viscosità cinematica a 135 °C 378 [mm2/sec] EN 12595 Volatilità a 200 °C 0,1 [%] ASTM D6 Penetrazione dopo volatilità 83,0 [%] EN 1426 Punto di rottura Frass dopo volatilità -7 [°C] EN 12593: 99 Zolfo totale < 6,00 [%] ASTM D1552-03 Origine greggio Basrha [-]
Invecchiamento su strato sottile
Perdita in massa < 0,50 [%] EN 12607-1 Penetrazione residua 60,0 [°C] EN 12607-1 Incremento di palla e anello 5 [°C] EN 12607-1
Il bitume, dopo il prelievo presso l’impianto della ditta Granchi S.r.L., è stato collocato in un unico contenitore, per poi essere frazionato in porzioni singole: si è voluto così evitare che i cicli continuati di riscaldamento e raffreddamento per il prelievo delle singole porzioni potessero alterare le proprietà dello stesso nel corso del tempo.
