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8.1IL MIX DESIGN CON INERTI VETROSI
In analogia a quanto fatto per il conglomerato tipo “base” (cfr. § 7.1), l'inerte naturale è stato parzialmente sostituito, in termini volumetrici, con percentuali di vetro frantumato pari al 5%, al 10% e al 15%, essendo quest'ultima la soglia massima accettabile riconosciuta in molteplici studi sull'argomento (cfr. § 3.4.1.9). Sia la curva granulometrica, sia il contenuto di bitume sono stati mantenuti invariati rispetto a quanto stabilito per la miscela di progetto composta dal solo aggregato naturale.
L’obiettivo, come espresso in precedenza, è stato infatti quello di valutare l’eventuale decremento prestazionale del conglomerato indotto dal vetro, a prescindere dalle variazioni dell'assortimento granulometrico e del contenuto di legante, senza trascurare tuttavia che una composizione granulometrica ritenuta ottimale per una data tipologia di inerte possa non esserlo per un altro tipo.
Qui di seguito in Tabella n. 84 è stato riportato l’apporto della frazione vetrosa rispetto al totale dell’aggregato, sia in termini volumetrici sia di massa. Si sottolinea nuovamente che, come per il conglomerato tipo “base”, la sostituzione con il vetro ha coinvolto la frazione 0/10, dal momento che la distribuzione dei passanti è risultata pressoché identica in entrambi i casi.
Sostituzione in volume [%] Sostituzione in massa [%]
0 0 5 4,7 10 9,5 15 14,2
TABELLA N.84–Quantità di frantumato di vetro utilizzate in parziale sostituzione della frazione 0/10
In Tabella n. 85 e sono state riportate le curve granulometriche delle miscele con il 5%, il 10% ed il 15% di frantumato di vetro, confrontate con quella originaria.
Nella successiva Figura n. 82 sono state riportate le miscele con il 15% di frantumato di vetro e quella di progetto così da fornire un confronto visivo tra le due e osservare come lo scostamento sia minimo.
Passante in peso [%] Setacci
UNI [mm] Miscela di progetto
Miscela con il 5% di frantumato di vetro Miscela con il 10% di frantumato di vetro Miscela con il 15% di frantumato di vetro 20 100 100 100 100 16 83 83 83 83 14 77 77 77 77 12,5 72 72 72 72 10 65 65 65 65 8 59 60 60 60 6,3 53 54 54 54 4 45 46 46 46 2 32 33 33 33 1 22 22 22 23 0,5 17 16 16 16 0,25 12 12 12 12 0,125 9 9 9 8 0,063 7,5 7,4 7,3 7,2
TABELLA N.85–Confronto tra le curve granulometriche delle miscela contenenti frantumato di vetro e quella di progetto
FIGURA N.82 – Confronto tra la composizione granulometrica della miscela di progetto e quella della miscela contenente il 15% di vetro
8.2CARATTERISTICHE SECONDO IL METODO MARSHALL
I parametri misurati sono stati raccolti nella Tabella seguente e mostrati in forma grafica nelle successive Figure n. 80 e 81.
Glasphalt tipo “binder”
Frantumato di vetro [%] Prescrizioni di Capitolato
Parametro 0 5 10 15 Autostrade ANAS 2004 CIRS
Stabilità [kN] 13,03 12,15 12,77 9,90 ≥ 10,00 ≥ 9,00 ≥ 10,00 Scorrimento [mm] 4,68 3,96 3,40 2,85 N. P. N. P. N. P. Rigidezza [kN/mm] 2,78 3,07 3,77 3,22 ≥ 2,50 > 3,00 3,00 - 4,50
Vuoti [%] 5,9 5,8 5,4 4,7 3 - 5 4 - 7 4 - 6 Addensamento 75 colpi per lato
Bitume [%] 5,0% in massa rispetto all’aggregato TABELLA N.86–Valori dei parametri Marshall per il Glasphalt tipo “binder”
Se ne deduce che le prescrizioni relative ai risultati della prova Marshall sono risultate soddisfatte, ad eccezione del valore di stabilità relativo alla percentuale di vetro del 15%, inferiore alle soglie minime imposte dai Capitolati Autostrade e CIRS.
8.2.1 Influenza della tipologia di filler
Il filler in uso presso la ditta Granchi è composto da una miscela di baghouse e polvere calcarea. Per valutare eventuali differenze prestazionali legate all’adozione di una diversa tipologia di additivo sono state confezionate due serie di provini di conglomerato tipo “binder”, impiegando ora cemento tipo 32.5, ora calcare e baghouse nelle proporzioni 50/50 (“filler Granchi”).
Il confronto è stato eseguito tramite test di rottura Marshall su provini compattati a 75 colpi per strato a parità di curva granulometrica e di percentuale di bitume, così come determinati in sede di mix design per il conglomerato tipo “binder” (cfr. § 6.3.1, 6.3.2): la sostituzione con il vetro è stata eseguita con un incremento progressivo del 5%, fino ad arrivare al valore di soglia del 15%.
Glasphalt tipo “binder”
Frantumato di vetro [%] 0 5 10 15 Parametro Granchi Cemento Granchi Cemento Granchi Cemento Granchi Cemento
Stabilità [kN] 13,03 13,83 12,15 13,75 12,77 12,23 9,90 10,59
Scorrimento [mm] 4,68 3,75 3,96 4,10 3,40 3,97 2,85 4,27
Rigidezza [kN/mm] 2,78 3,69 3,07 3,35 3,77 3,08 3,22 2,48
Vuoti [%] 5,9 5,8 5,8 5,6 5,4 5,2 4,7 4,6
Addensamento 75 colpi per lato
Bitume [%] 5,0% in massa rispetto all’aggregato
NOTA: i valori sono stati determinati come media di almeno quattro provini.
TABELLA N. 87 – Valori dei parametri Marshall di due serie di provini, confezionate l’una con filler Granchi, l’altra con cemento 32.5
FIGURA N.83–Andamento della stabilità Marshall al variare della percentuale di frantumato di vetro
FIGURA N.84– Andamento della percentuale dei vuoti Marshall al variare della percentuale di vetro
Osservando l’andamento della stabilità, che ha ricalcato quello della percentuale dei vuoti, si può asserire che il filler fornito dalla ditta Granchi S.r.L. non ha fatto ravvisare alcuna carenza significativa rispetto al cemento, ma solo una lieve diminuzione dei valori riscontrati. La rigidezza in presenza di cemento è diminuita all’aumentare della percentuale di vetro, cosicché le soglie minime indicate (3,00 kN/mm) dai Capitolati ANAS 2004 e CIRS e (2,50 kN/mm) dal Capitolato Autostrade sono state raggiunte per quantità di frantumato di vetro rispettivamente pari al 10% ed al 15%.
8.3CARATTERISTICHE SECONDO IL METODO VOLUMETRICO
I valori assunti dalla percentuale dei vuoti al variare della percentuale di frantumato di vetro sono stati raccolti nella Tabella n. 88:
Glasphalt tipo “binder”
Frantumato di vetro [%] Prescrizioni di Capitolato
Parametro 0 5 10 15 Autostrade CIRS ANAS 2008
Vuoti a 10 giri 14,0 13,4 11,6 11,4 12 - 15 10 - 14 11 - 15
Vuoti a 100 giri 4,9 4,7 4,1 3,7 3 - 5 3 - 5 3 - 6 Vuoti a 180 giri 3,4 3,2 2,8 2,3 ≥ 2 > 2 ≥ 2 Bitume [%] 5,0% in massa rispetto all’aggregato
TABELLA N.88– Valori dei parametri volumetrici per il Glasphalt tipo “binder”
Si noti che le prescrizioni riguardanti i risultati della prova di addensamento giratorio sono risultate soddisfatte anche per una percentuale di sostituzione di frantumato di vetro del 15%.
Così come nel caso della miscela tipo “base”, per valutare il contributo del vetro all'evolversi della compattazione, si è avuto cura di acquisire le intere curve di addensamento giratorio, il cui andamento è mostrato qui di seguito, riportando in ascissa il numero di giri ed in ordinata il valore della percentuale dei vuoti.
FIGURA N.85–Andamento della percentuale dei vuoti al variare del numero di giri compiuti dalla pressa giratoria
Frantumato di vetro [%] Lavorabilità K Addensabilità C1 R 2 0 3,95 76,67 0,9874 5 3,80 77,55 0,9931 10 3,40 80,10 0,9767 15 3,46 80,27 0,9842 TABELLA N.89–Lavorabilità ed addensabilità per il Glasphalt tipo “binder”
Si può dedurre che le percentuali di vetro considerate hanno prodotto un effetto coadiuvante della compattazione come già osservato per la miscela tipo “base”.
Qui di seguito sono stati riportati i valori della massa volumica massima ρmh
determinata con il metodo matematico secondo la Norma UNIEN12697-5(cfr. § Allegato 12)e della densità di volume ρbssd determinata secondo la Norma UNIEN12697-5 (cfr. §
Allegato 13).
Tutti i valori sono stati ricavati su provini addensati a 100 giri. Glasphalt tipo “binder”
Frantumato di vetro [%] Parametro 0 5 10 15 Limiti SUPERPAVE Vuoti [%] 4,9 4,7 4,1 3,7 = 4 VMA [%] 14,6 14,4 13,8 13,4 ≥ 13* VFA [%] 66,4 67,6 71,1 73,9 65 - 78** ρmh[kg/m3] 2,480 2,473 2,467 2,460 - ρbssd [kg/m3] 2,361 2,363 2,371 2,374 - Addensamento 100 giri
Bitume [%] 5,0% in massa rispetto all’aggregato
* Valore limite per un diametro nominale massimo di 19 mm
** Intervallo di riferimento per una strada con traffico compreso tra 1 e 3 milioni di ESAL (Assi equivalenti)
TABELLA N.81– Parametri volumetrici confrontati con i limiti SUPERPAVE per il Glasphalt tipo “binder”
I risultati ottenuti hanno rispecchiato quanto già precedentemente affermato per la miscela tipo “base”, ovvero un calo dei vuoti complessivi, un aumento dei vuoti riempiti da bitume dovuto ad una maggiore presenza di legante libero, una diminuzione della massa volumica massima ed un aumento della densità di volume dovuta ad una maggiore facilità di compattazione.
Tenendo presente che, come in precedenza sottolineato, la metodologia di progettazione SUPERPAVE è molto differente da quella seguita nel presente studio, è comunque confortante il fatto che i risultati ottenuti abbiano soddisfatto i limiti riportati nell’ultima colonna.
8.4RESISTENZA A TRAZIONE INDIRETTA
La prova di trazione indiretta è stata eseguita alla temperatura di 20 °C seguendo la Norma UNI EN 12697-23 (cfr. § Allegato 16) su provini di 150 mm di diametro, addensati mediante 100 giri della pressa giratoria.
Per lo studio della sensibilità all’acqua di miscele tipo “binder” contenenti frantumato di vetro è stata impiegata la Norma UNI EN 12697-12 (cfr. § Allegato 17) che consiste nel confrontare il valore di resistenza a trazione indiretta tra due serie di provini, una stagionata in aria e l’altra stagionata per un periodo compreso tra 68 e 72 ore in un bagno d’acqua alla temperatura costante di 40°C.
In Tabella n. 90 sono stati elencati tutti i dati ricavati dalle prove di rottura, riportati in forma grafica nelle Figure n. 86, 87, 88 e 89.
Glasphalt tipo “binder”
Frantumato di vetro [%]
0 5 10 15
Parametro In aria In acqua In aria In acqua In aria In acqua In aria In acqua
ITS [MPa] 1,384 1,227 1,397 1,236 1,343 1,137 1,410 1,111 CTI [N/mm2] 196,3 228,0 231,9 257,7 278,6 168,5 324,4 128,5 Dc [mm] 1,73 1,27 1,45 1,33 1,33 1,59 1,15 2,08 Vuoti a 100 giri [%] 4,9 4,7 4,3 3,8 ITSR [%] 88,70 88,45 84,68 78,78
Bitume [%] 5,0% in massa rispetto all’aggregato
TABELLA N.90– Risultati della prova di resistenza a trazione indiretta per il Glasphalt tipo “binder”
FIGURA N.86–Confronto tra i valori di resistenza a trazione indiretta di provini stagionati in aria ed in acqua al variare della quantità di frantumato di vetro
I valori di trazione indiretta hanno avuto per entrambe le serie di provini un andamento piuttosto costante all’aumentare della percentuale di frantumato di vetro, con un piccolo calo fatto registrare per quelli stagionati in acqua rispetto a quelli stagionati in aria.
FIGURA N.87–Confronto tra i valori di scorrimento di provini stagionati in aria ed in acqua al variare della quantità di frantumato di vetro
Lo scorrimento assiale è risultato in diminuzione per provini stagionati in aria mentre in aumento per provini stagionati in acqua.
FIGURA N.88–Confronto tra i valori di coefficiente di trazione indiretta di provini stagionati in aria ed in acqua al variare della quantità di frantumato di vetro
una crescita lineare di tale parametro, mentre per i provini stagionati in acqua il calo è stato assai più marcato con un decremento di circa 100 N/mm2 tra i provini contenenti solo inerte naturale ed i provini contenenti il 15% di frantumato di vetro.
FIGURA N. 89–Andamento del rapporto di resistenza a trazione indiretta al variare della quantità di frantumato di vetro
La miscela tipo “binder” ha fatto registrare una sensibilità all’acqua più marcata rispetto alla miscela tipo “base”, anche in assenza di frantumato di vetro. Tale fenomenologia si è esplicata chiaramente per quantitativi di frantumato di vetro pari al 10% ed al 15%, cui si sono accompagnati valori di ITSR sempre più piccoli. Comunque, anche per una sostituzione del 15% di frantumato di vetro, non è stata superata la soglia minima del 75 - 80% che viene proposta come accettabile da alcuni Capitolati (CIRS) e Norme Tecniche (AASHTO T 283), attestandosi ad un calo del 21%.
8.5MODULO DINAMICO
La determinazione dei moduli dinamici è stata condotta su provini di conglomerato tipo “binder” seguendo le indicazioni della Norma UNI EN 12697-26 (cfr. § Allegato 19). Nella Tabella n. 91 si riportano le impostazioni dei parametri assunte per il test.
Parametro Valore
Diametro dei provini [mm] 150 Rise time [s] 0,125 Pulse repetition period [s] 3,000 Temperatura [°C] 20
I valori cui si è pervenuti sono riportati in Tabella n. 92. Glasphalt tipo “binder”
Frantumato di vetro [%] Modulo dinamico [MPa]
0 8497 10 8053 15 6594
TABELLA N.92–Valori del modulo dinamico del Glasphalt tipo “binder”
Come emerso nello studio del conglomerato tipo “base”, anche in questo caso la rigidezza della miscela si è dimostrata praticamente insensibile alla presenza di vetro fintantoché la sua quantità non ha ecceduto il 10% in volume, mentre percentuali superiori (15%) hanno prodotto una diminuzione non trascurabile.
