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DOTTORATO DI RICERCA IN INFRASTRUTTURE E TRASPORTI SCHEDA PER L’AMMISSIONE AL II ANNO DI CORSO
Dottorando ……Eleonora Di Benedetto ………. Ciclo ………XXXV………..
Curriculum Infrastrutture Sistemi di Trasporti e Geomatica Tutore Prof.ssa Mara Lombardi …..
Argomento della ricerca Caratterizzazione delle proprietà termiche e comportamento al fuoco del conglomerato bituminoso per l’applicazione dell’analisi di rischio ai sensi del Dlgs 264/06
SEZIONE A Ricerca di Dottorato
(massimo 5 pagine)
1 – Acquisizione di conoscenze propedeutiche integrative (contenuti appresi mediante frequenza di corsi, studio individuale, approfondimento del proprio bagaglio culturale, etc.).
Le conoscenze base sull’argomento di ricerca sono state acquisite mediante la partecipazione a corsi professionali specifici (Corso base di specializzazione in prevenzione incendi), seminari e studio individuale. Sono state approfondite le conoscenze relative alla sicurezza antincendio (principi di combustione, principi di prevenzione e protezione incendio), nonché alle caratteristiche delle principali pavimentazioni stradali (funzionamento strutturale della strada e vita utile, carichi stradali, reologia e comportamento tensodeformativo dei singoli strati e del complesso strutturale).
Inoltre, la partecipazione a numerosi seminari ha permesso l’approfondimento di conoscenze in svariati ambiti: dallo sviluppo sostenibile (Corso “L’agenda 2030 e gli obiettivi di sviluppo sostenibile”), all’impatto della pandemia Covid-19 sul mondo del lavoro e sulle infrastrutture di trasporto [vedere Sezione B].
2 – Ricerca bibliografica svolta (raccolta ed analisi di letteratura scientifica, con individuazione delle pubblicazioni maggiormente significative ai fini della ricerca proposta, per le quali si presenta in allegato una sintesi commentata.).
1. Directive 2004/54/EC of the EU Parliament/EU Council, On minimum requirements for tunnels in the Trans-European Road Network, 29th April 2004.
2. Directive 2008/96/EC - of the European parliament and of the council of 19 November 2008on road infrastructure safety management.
3. Regulation UE 305/2011 - of the European parliament and of the council of 9 March 2011 laying down harmonised conditions for the marketing of construction products and repealing Council Directive 89/106/EEC.
4. Linea Giuda Anas – Linee Giuda per la progettazione della sicurezza nelle gallerie stradali secondo la normativa vigente (2009).
5. D.P.R 151/2011 "Regolamento recante semplificazione della disciplina dei procedi-?menti relativi alla prevenzione incendi, a norma dell’articolo 49 comma 4-quater, decreto-legge 31 maggio 2010, n. 78, convertito con modificazioni, dalla legge 30 luglio 2010, n. 122".
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6. C. Jofrè, J. Romeo, R. Rueda, Contribution of concrete pavement to the safety of tunnels in case of fire - EUPAVE (European Concrete Paving Association).
7. W. De Lathawer, Effects of pavement on fires in road tunnels, Routes/Roads 334 (2007) 54–61 8. E. Toraldo, Comparative laboratory investigation into pavement materials for road tunnels, Road Mater. Pave. Design 14 (2) (2013) 310–324.
9. E. Puente, D. Lazar, D. Alvear, Study of tunnel pavements behaviour in fire by using coupled cone calorimeter-FTIR analysis, Fire Saf. J. 81 (2016) 1–7.
10. Laura Moretti, Giuseppe Cantisani, Paola Di Mascio, Silvia Caro, Technical and economic evaluation of lighting and pavement in Italian road tunnels, Tunnelling and Underground Space Technology 65 (2017) 42–52.
11. Noumowe A. (2004) Asphalt Ignition in case of Fire in Civil-Engineering Structures: chemical analysis. 10th International Fire Science & Engineering Conference. July 2004, Edinburgh, Scotland.
12. Noumowe A. (2004) Combustion of Asphalt and Concrete in case of Fire in Roads. 9th International Symposium on Concrete Roads. April 2004, Istanbul, Türkiye. 3) A. Bonati, S.
Rainieri, G. Bochicchio, et al., Characterization of thermal properties and combustion behaviour of asphalt mixtures in the cone calorimeter, Fire Saf. J. 74 (2015) 25–31.
13. H.Q. Shi, T. Xu, R.L. Jiang, Combustion mechanism of four components separated from asphalt binder, Fuel 192 (2017) 18–26.
14. T. Xu, X.M. Huang, Study on combustion mechanism of asphalt binder by using TG-FTIR technique, Fuel 89 (9) (2010) 2185–2190.
15. H.Q. Shi, T. Xu, R.L. Jiang, Combustion mechanism of four components separated from asphalt binder, Fuel 192 (2017) 18–26.
16. SHORT COMMUNICATION Fire risks of burning asphalt B. Schartel, H. Bahr, U. Braun and C. Recknagel BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin, Germany, FIRE AND MATERIALS Fire Mater. 2010; 34:333–340 Published online 3 June 2010 in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com).
17. A. Bonati, S. Rainieri, G. Bochicchio, et al., Characterization of thermal properties and combustion behaviour of asphalt mixtures in the cone calorimeter, Fire Saf. J. 74 (2015) 25–31.
18. A. Bonati, G. Bochicchio, F. Merusi, G. Polacco, F. Giuliani, Fire behaviour and heat release properties of asphalt mixtures, J. Pavement Res.Technol.6 (2) (2013)100–108.
19. Romuald AVENEL, François DEMOUGE, Philippe FROMY, Fire behaviour study of asphalt road pavement in tunnel, Fire and Materials 2007, Interscience ltd, San Francisco, January 29-31, 2007
20. A. Hassn, M. Aboufoul, Y. Wu, et al., Effect of air voids content on thermal properties of asphalt mixtures, Constr. Build. Mater. 115 (2016) 327–335.
21. R.B. Mallick, B.L. Chen, Sankha Bhowmik, Harvesting energy from asphalt pavements and reducing the heat island effect, Int. J. Sustainable Eng. 2 (3) (2009) 214–228.
22. Ignacio Pérez1, Marisol Barral, Ramón Romera, Fernando Garrido, Celestino González, Inmaculada Álvarez, María Eugenia Muñoz, e, Antxón Santamaría, Zita Palmillas, Sara Villanueva.
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Asphalt mixture fire performance at full scale. PAVIREX project - 6th Eurasphalt & Eurobitume Congress | 1-3 June 2016 | Prague, Czech Republic.
23. Qiu, Tao Yang, Xiuling Wanga, Lixin Wang Guanglong Zhang. Review of the flame retardancy on highway tunnel asphalt pavement Junling. Construction and Building Materials 195 (2019) 468–
482
24. Review of the flame retardancy on highway tunnel asphalt pavement Junling Qiu, Tao Yang, Xiuling Wanga, Lixin Wang Guanglong Zhang Construction and Building Materials 195 (2019) 468–482
25. A. Bonati, F. Merusi, G. Polacco, S. Filippi, F. Giuliani, Ignitability and thermal stability of asphalt binders and mastics for flexible pavements in highway tunnels, Constr.Build. Mater.
37(2012)660–668.
26. A. Bonati, F. Merusi, G. Bochicchio, B. Tessadri, G. Polacco, S. Filippi, F. Giuliani, Effect of nanoclay conventional flame retardants on asphalt mixtures fire reaction, Constr.Build.
Mater.47(2013)990–100023.
27. Feipeng Xiao, Rui Guo, Jingang Wang, Flame retardant and its influence on the performance of asphalt – A review. Construction and Building Materials 212 (2019) 841–861.
38. T. Xu, X.M. Huang, Y.L. Zhao, Investigation into the properties of asphalt mixtures containing magnesium hydroxide flame retardant, Fire Saf. J. 46 (6) (2011) 330–334.
29. P. Cong, J. Yu, S. Wu, X. Luo, Laboratory investigation of the properties of asphalt and its mixtures modified with flame retardant, Constr.Build. Mater.22 (6) (2008) 1037–1042.
30. S. Wu, P. L. Cong, J. Yu, X. Luo, L. Mo, Experimental investigation of related properties of asphalt binders containing various flame retardants, Fuel 85(9) (2006)1298–1304.
31. J. Yu, P. Cong, S. W u, Investigation of the properties of asphalt and its mixtures containing flame retardant modifier, Constr.Build. Mater. 23(2009) 2277–2282.
32. Morgan J. Hurley, SFPE Handbook of fire protection engineering, fifth edition.
33. Colwell, S. (2006). Test Methodologies for Reaction to Fire of Pavement Materials. Document SAM-04-D20, Proceeding SAMARIS Research Project, 16-17 February 2006, Lausanne, Switzerland.
34. Ente Nazionale Italiano di Unificazione, Fire classification of construction products and building elements. Part1: Classification using data from reaction to fire tests. UNI EN13501- 1:2009,2009.
35. Ente Nazionale Italiano di Unificazione, Reaction to fire tests for floorings. Part 1:
Determination of the burning behavior using a radian the at source. UNIEN ISO 9239-1:2010,2010.
36. International Organization for Standardization, Reaction to fire tests Heat release, smoke production and mass loss rate. Part1: Heat release rate (cone calorimeter method). ISO5660- 1:2002,2002.
37. Schartel, B., Bartholmai, M., and Knoll, U. (2005). Some comments on the use of cone calorimeter data. Polymer degradation and stability, 88, pp. 540-547.
4 Normativa di riferimento per le miscele bituminose:
- UNI EN 13242/2008 Aggregati per materiali non legati e legati con leganti idraulici per l'impiego in opere di ingegneria civile e nella costruzione di strade;
- UNI EN 13043/2004 Aggregati per miscele bituminose e trattamenti superficiali per strade, aeroporti e altre aree soggette a traffico;
- UNI EN 13924/2006 Bitumi e leganti bituminosi. Specifiche per bitumi di grado duro per pavimentazioni;
- UNI EN 13108/2006 norme relative alle miscele bituminose;
3 – Resoconto dello stato delle conoscenze relative alla tematica di ricerca (breve sintesi del quadro scientifico di riferimento, in relazione alla tematica proposta: conoscenze consolidate e spunti per approfondimenti).
Come riportato precedentemente nell’Allegato I, la ricerca condotta si pone l’obiettivo di fornire una panoramica sullo stato dell’arte relativamente al comportamento al fuoco dei materiali stradali.
Gli studi individuati hanno permesso di analizzare le seguenti caratteristiche relative alla reazione al fuoco dei materiali: velocità di rilascio del calore (Heat Release Rate – HRR (KW/m2)), calore totale rilasciato, velocità di propagazione della fiamma, tipologia e tossicità dei gas emessi. È stato inoltre valutato l’effetto delle fiamme e calore sulle proprietà meccaniche. La bibliografia sull’argomento risulta abbastanza scarsa. I risultati mostrano che le proprietà termiche e di conseguenza il comportamento al fuoco del conglomerato bituminoso sono fortemente influenzate da fattori quali: tipo di aggregato, contenuto di bitume, porosità nonché dalla presenza di specifici additivi (ritardanti la fiamma), ma l’interazione di suddetti fattori ad oggi non è stata adeguatamente indagata. Relativamente alle metodologie di prova, non esistono attualmente procedure di prova specifiche e convalidate per caratterizzare il comportamento al fuoco dei materiali stradali. La norma EN 13051-1 [34] riporta le procedure per la classificazione di reazione al fuoco dei prodotti da costruzione. Nell’ambito del Progetto SAMARIS [33] è stato dimostrato come lo standard EN ISO 9239-1 [35] non è adatto a caratterizzare le prestazioni dei suddetti materiali. La ricerca ha infatti dimostrato che i flussi di calore critici necessari per determinare la combustione delle miscele di conglomerato bituminoso sono maggiori (circa il doppio) del valore d’irradiazione imposto dalla prova. Al contrario il cono calorimetrico, come descritto dalla ISO 56601-1 [36], risulta ad oggi il test più efficace e quello più impiegato. Il metodo consente di valutare la velocità di rilascio del calore di un campione (100 x 100 x 50 mm) con orientamento orizzontale o verticale esposto a flussi di calore nell’intervallo 0 e 100 KW/m2. La principale limitazione è ovviamente legata alle dimensioni del campione. La massima altezza dei campioni è di 50 mm. È evidente che in caso di incendi reali la profondità della pavimentazione stradale interessata dalle fiamme potrebbe essere maggiore con conseguente incremento della velocità di rilascio del calore.
4 – Ricognizione delle attività in corso presso centri di ricerca nazionali ed internazionali (inquadramento delle tendenze evolutive nello specifico ambito di ricerca, per quanto noto).
Alla luce dell’analisi bibliografia svolta si rileva che il problema della reazione al fuoco dei materiali stradali è un argomento dibattuto solo di recente e ancora in via di sviluppo. L’attenzione della ricerca è prevalentemente orientata allo sviluppo di additivi (ritardanti di fiamma) in grado di evitare o ritardare l’estendersi di fiamme sul materiale in caso d’incendio. In generale, il tema è di grande interesse e a questo proposito si citano i seguenti progetti di ricerca: progetto europeo SAMARIS (Materiali Evoluti e Sostenibili per l’infrastruttura stradale), condotto tra il 2002 e 2005 e il progetto PAVIREX [entrambi riportati nella bibliografia – vedere Allegato I].
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I risultati del Progetto SAMARIS [33], finanziato dalla Commissione Europea, hanno confermato le criticità legate all’impiego di materiali bituminosi nelle gallerie stradali in caso di incendio e la necessità di elaborare una metodologia di prova specifica per valutarne la reazione al. Nell’ambito del progetto PAVIREX [22], sovvenzionato dal Ministero Spagnolo dell’Economia e Competitività a partire dal 2011, sono stati invece vagliati gli effetti dei ritardanti di fiamma. A livello nazionale si citano invece gli studi condotti da E. Toraldo [8] e A. Bonati [17,18,25,26] rispettivamente presso il Politecnico di Milano e il Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettura dell’Università di Parma [riportati in bibliografia - Allegato I]. Infine, relativamente alle tendenze evolutive nel settore dei materiali costruttivi e pavimentazioni stradali sono stati individuati i seguenti brevetti:
- I.tech CARGO, soluzione brevettata nel 2017 da Italcementi. Una soluzione che combina le proprietà del cemento con quelle del conglomerato bituminoso. Ideale per le aree che richiedono elevate prestazioni meccaniche (industriali, interporti e magazzini di stoccaggio, aree logistiche). Si tratta di un’innovativa miscela cementizia che viene fatta percolare all’interno di una pavimentazione bituminosa ad elevata porosità. Tra i vantaggi si annoverano: riduzione dei costi di manutenzione grazie alla minor usura, maggior resistenza ai carichi e alle alte temperature grazie alla presenza della matrice cementizia.
- Gipave, soluzione brevettata da Iterchimica in collaborazione con il Politecnico di Milano.
L’aggiunta di additivi a base di grafene nella miscela conferisce una maggior resistenza ai carichi e alle alte temperature oltre che un aumento della vita utile della pavimentazione. Inoltre, essendo 100 % riciclabile può essere completamente riutilizzata, riducendo così l’estrazione di nuovi materiali e l’impiego di bitume vergine per la costruzione di nuove strade.
5 – Definizione della Ricerca di Dottorato (formulazione del Tema per la Tesi finale, con precisazione di: finalità, metodologia, fasi e tempi delle attività previste).
Il progetto di ricerca si pone come obiettivo la caratterizzazione del comportamento al fuoco delle miscele di conglomerato bituminoso. Lo scopo è quello di implementare i dati nei modelli CFS e di eseguire simulazioni d’incendio, tenendo conto dunque del contributo della pavimentazione allo scenario d‘incendio e allo stesso tempo fornire nuovi spunti di riflessione per migliorare il comportamento al fuoco del materiale. Il progetto mira alla sperimentazione di una nuova miscela di conglomerato bituminoso caratterizzata da migliori prestazioni al fuoco, senza però compromettere le performance della pavimentazione stradale. A tal proposito si ritiene utile continuare ad approfondire la tematica, in particolare gli aspetti relativi ai ritardanti di fiamma.
6 – Cronoprogramma (seguire lo schema seguente)
n.Attività I Anno
(consuntivo)
Il Anno III Anno
I II III IV I II III IV I II III IV 1 Ricerca bibliografica
2 Realizzazioni di review sulle tematiche più rilevanti della ricerca
3 Approfondimento tematiche relative ai ritardanti di fiamma
4 Simulazioni in FDS con cono calorimetrico 5 Validazione dei risultati
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6 Contatti e incontri con aziende del settore per approfondimento delle tematiche della ricerca e individuazioni di sviluppi di ricerca
7 Prove in laboratorio
8 Stesura della tesi e divulgazione dei risultati ottenuti
SEZIONE B
Attività di collaborazione e supporto; formazione ed acquisizione di capacità evolute (massimo 2 pagine)
1 – Partecipazione alle attività di didattica presso la struttura di afferenza (attività seminariale, supporto alla didattica frontale, preparazione di materiale didattico, collaborazione per ricevimento studenti, collaborazione allo svolgimento di tesi di laurea e stages).
- Corso Base di specializzazione in Prevenzione Incendi (120 ore) finalizzato all’iscrizione dei Professionisti negli elenchi del Ministero dell’Interno. Il corso intende fornire le principali indicazioni metodologiche per definire, fin dalla fase ideativa, i requisiti di sicurezza antincendio integrati con gli atri requisiti di progetto, alla luce dell’evoluzione normativa intervenuta nel frattempo con il D.M. 3 agosto del 2015.
- Corso Agenda 2030 e gli obiettivi di sviluppo sostenibile - Alleanza Italiana per lo sviluppo Sostenibile-ASviS. Il corso esplora in dettaglio i principi alla base dell’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile, approvata il 25 settembre 2015 dalle Nazioni Unite, con i suoi 17 obiettivi e 169 sotto- obiettivi (SDGs - Suitable development goals).
- Partecipazione ai seminari e corsi previsti nell’ambito del percorso di formazione per il Dottorato di Ricerca del primo anno (per un totale di 40 ore).
- Webinar Sicurezza sul lavoro ai tempi del covid-19: Problemi e Prospettive - Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale, Università degli Studi di Roma La Sapienza, 22 maggio 2020. Il seminario intende analizzare l’inevitabile impatto che l’emergenza sanitaria da Sars-Covid-19 ha determinato sul mondo del lavoro (Durata: 3 h).
- Webinar Opportunità e Finanziamenti per i Dottorandi - Università degli Studi di Roma La Sapienza, 22 maggio 2020, volto a promuovere opportunità, finanziamenti e servizi resi dall’Ateneo (fondi per lo svolgimento di attività di ricerca in Italia e all’estero).
- Webinar The impact of COVID-19 crisis on urban transport in short and medium term - PIARC (Permanent International Association of Road Congresses), 3 Giugno 2020 (Durata 1:40 h).
- Webinar Manutenzione stradale: the best practise - Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma, 8 Luglio 2020 (Durata: 3 h). Durante il seminario sono stati affrontati i problemi e le criticità della manutenzione stradale, i cui obiettivi di rendere l’infrastruttura fruibile in piena sicurezza coerentemente con le esigenze di mobilità, risultano spesso compromesse dalle scarse risorse economiche disponibili.
- Webinar Impacts of the Covid-19 crisis on road safety - PIARC (Permanent International Association of Road Congresses), 15 Luglio 2020 (Durata: 2 h). Viene affrontato il tema della sicurezza stradale ai tempi dell’emergenza sanitaria. La riduzione del numero di incidenti a causa
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della ridotta circolazione, la necessità di una riorganizzazione e potenziamento del servizio pubblico di trasporto (per garantire un distanziamento sociale), necessità di offrire modalità di trasporto alternative senza aggravare il sistema di trasporto stesso nonché l’utilizzo sempre più massiccio del veicolo privato.
- Webinar Brevetti e gestione della proprietà intellettuale - Università degli Studi di Roma La Sapienza, 24 settembre 2020 (Durata: 2 h). Il seminario fornisce le principali conoscenze in merito alle problematiche della proprietà intellettuale, concorrenza e comunicazione nonché strumenti di tutela giuridica.
- Webinar Le Linee di indirizzo Inail - Utilitalia, uno strumento aggiornato per la salute e la sicurezza dei lavoratori , Inail – Utilitalia, 25 settembre 2020.
- Corso Formatori Sicurezza sul Lavoro (Dlgs 81/08) 28-29-30 settembre 2020 – Gruppo A- Sapiens Via Giano della Bella 18 – 00161 Roma (RM) (Durata 24 ore);
2 – Attività di formazione (soggiorni presso strutture di didattica e ricerca in Italia e all’estero, corsi curriculari o speciali frequentati, partecipazione a seminari, convegni, workshop, etc.).
3 – Collaborazione a studi, ricerche, programmi strutturati (contributi in PRIN, ricerche di Facoltà e di Ateneo, convenzioni, etc., con inquadramento del programma e specificazione dell’attività prestata).
SEZIONE C Informazioni
(Tale sezione contiene le informazioni richieste alla fine ogni anno dall’Ufficio Dottorati) 1) Titolare di borsa erogata dalla Sapienza - Università di Roma……….SI NO
□
2) Nazionalità …ITALIANA ………..
3) Dottorato in cotutela ……….………SI
□
NO(se si indicare il cotutore………..)
4) Dottorato con doppio titolo …….……….………SI
□
NO5) Borsa con finanziamento esterno ……….………SI
□
NO6) Università di provenienza ……….
7) Numero di mensilità di ricerca spese in una struttura di ricerca estera ………
8) Finanziamenti all’interno di reti internazionali di formazione alla ricerca ..SI
□
NO9) Pubblicazioni e altri prodotti degli ultimi 3 anni
Per le aree bibliometriche. Articoli pubblicati su riviste peer-reviewed internazionali (ed eventualmente proceedings per le aree che accettano) con impact factor (indicizzate WoS) o indicizzate Scopus.
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Per le aree non bibliometriche. Prodotti editoriali pubblicati dai dottorandi come Monografie dotate di ISBN e/o pubblicazioni in riviste di fascia A (o prodotti editoriali equivalenti ammessi dalla VQR).
Allegato I
Sintesi commentata della bibliografia svolta
La ricerca bibliografica svolta ha come obiettivo quello di fornire una panoramica sullo stato dell’arte relativamente al comportamento al fuoco delle miscele di conglomerato bituminoso per le applicazioni nelle gallerie stradali. L’Italia risulta ad oggi uno dei Paesi Europei con il maggior numero di gallerie. La particolarità dell’ambiente, confinato su quattro dei sei lati, ha inevitabilmente delle ripercussioni dal punto di vista della sicurezza: nella percezione di giuda dell’utente e per il fatto che essa determina un aggravio delle conseguenze di particolari eventi come appunto quelli di incendio. Il conglomerato bituminoso è una miscela proporzionata di aggregati lapidei, filler e legante bituminoso. È proprio la presenza di quest’ultimo, sottoprodotto del processo di raffinazione del petrolio, che rende la miscela “infiammabile” e quindi potenzialmente in grado di incendiarsi. La presenza di materiali combustibili può incrementare il carico d’incendio, emettere fumi tossici e distruggere le proprietà meccaniche della pavimentazione, andando ad aggravare uno scenario d’incendio già di per sé critico.
Il quadro normativo sulla sicurezza delle gallerie stradali ad oggi si compone, a livello europeo, di due direttive:
- Direttiva 2008/96/CE recepita con il D.Lgs 35/2011 relativa alla gestione della sicurezza delle infrastrutture stradali [1];
- Direttiva 2004/54/CE recepita con il Dlgs 264/06, relativa ai requisiti minimi di sicurezza per le gallerie della rete stradale transeuropea [2];
Quest’ultima si applica alle gallerie della rete TERN di lunghezza superiore a 500 metri già in esercizio, in fase di costruzione o allo stato di progetto. La direttiva richiede l’adozione di una serie di misure relative ad aspetti infrastrutturali, impiantistici e gestionali finalizzati alla riduzione della probabilità di accadimento di eventi incidentali e le relative conseguenze. Occorre rilevare che mentre paesi come l’Austria richiedono esplicitamente l’adozione di pavimenti in cemento per gallerie superiori a 1 Km, non vi sono elementi nel Dlgs 624/06 che richiamano esplicitamente questo aspetto [6,7].
In generale, le pavimentazioni in calcestruzzo presentano un comportamento al fuoco migliore. Si tratta di un materiale inerte non combustibile, che non emette fumi e mantiene buona parte delle sue caratteristiche meccaniche. In caso d’incendio, dunque, non comporta generazione di calore e fumo aggiuntivi [8,9]. La colorazione chiara consente un miglioramento della visibilità, con evidenti benefici per la sicurezza della circolazione. Inoltre, la ridotta necessità di interventi di manutenzione riduce il rischio di incidenti e il disagio causato dalla presenza di cantieri [10].
Di contro il conglomerato bituminoso se esposto alle fiamme o al calore tende a bruciare generando una notevole quantità di calore. Il materiale genera fumi tossici e si disgrega perdendo le sue proprietà meccaniche, intralciando così il lavoro delle squadre di soccorso. I primi studi sulle miscele di conglomerato bituminoso riportano temperature di ignizione di circa 480-500 ° C [11,12]. I principali prodotti di combustione comprendono: CO2, CO, SO2 e NO [13-15]. Tra i principali fattori che ne influenzato il comportamento si annoverano: contenuto di bitume, vuoti di aria, tipologia di aggregati e presenza di additivi (ritardanti di fiamma).
Le miscele ad alta porosità sono caratterizzate da un’ignizione posticipata. Tuttavia, a causa della loro caratteristica di permeabilità, potrebbero favorire la diffusione delle fiamme in caso di incendi
9 che coinvolgono liquidi infiammabili [16-20].
I risultati del Progetto Pavirex hanno mostrato come l’aggiunta di ritardanti di fiamma all’interno della miscela diminuisce la velocità di rilascio del calore e il valore di picco della curva HRR, che risulta spostato nel tempo [22]. I primi studi sui ritardanti di fiamma hanno riguardato l'utilizzo di additivi alogenati che hanno dimostrato di avere buoni effetti ritardanti ma anche alcuni importanti inconvenienti (formazione di prodotti tossici). Problemi, che hanno indirizzato la ricerca verso altri tipi di additivi, privi di alogeni, come gli idrossidi metallici, tra cui idrossido di magnesio e alluminio. Quest’ultimo ha mostrato un migliore effetto sulla reazione al fuoco e sulla soppressione del fumo rispetto all'idrossido di magnesio [22-27]. In altri casi sono stati utilizzati altri ritardanti a base di bromo, triossido di ammonio e zinco borato (ZB). Gli studi hanno dimostrato che l’aggiunta di questi ritardanti non modifica sensibilmente le prestazioni delle pavimentazioni, rispettando entrambi i requisiti di materiale ignifugo e materiale stradale. È stato inoltre dimostrato come l’effetto sinergico di più ritardanti di fiamma può significativamente migliorare le performance del materiale ritardando la propagazione delle fiamme [28-31].
Infine, si rileva come ad oggi non esiste una metodologia specifica per caratterizzare il comportamento al fuoco dei materiali stradali. Nell’ambito del progetto europeo Samaris (Materiali Evoluti e Sostenibili per l’Infrastruttura Stradale) [33], finanziato dalla Comunità Europea tra il 2002 e il 2005, sono stati sollevati dubbi circa l’opportunità di effettuare le prove secondo la norma EN ISO 9239-1 [35], prevista nella EN 13501-1:2002 [34] (“Classificazione dei prodotti da costruzione in rapporto al loro comportamento al fuoco. Parte 1: Classificazione in base ai risultati delle prove di reazione al fuoco”), e se questo potesse fornire il livello di discriminazione richiesto per differenziare i vari tipi di pavimentazioni. I risultati hanno infatti dimostrato che il flusso di calore necessario per dare inizio ad una combustione prolungata della miscela di conglomerato bituminoso è stato pari a 21 kW/m2, due volte il livello d’irradiazione fornito nella prova EN ISO 9239. Al contrario il metodo del cono calorimetrico, descritto nello standard 5660-1 [36]
costituisce ad oggi la metodologia più efficace per valutare il comportamento delle miscele bituminose durante un incendio. Il test permette di valutare caratteristiche quali velocità di rilascio del calore (kW/m2), il valore di picco (peak of heat release rate HRRp –(KW/m2), calore totale sviluppato THR (total heat release THR – (MJ/m2)). La principale limitazione è legata ovviamente alle dimensioni del campione. In caso di incendi reali la profondità della pavimentazione stradale coinvolta potrebbe essere maggiore con conseguente incremento della velocità di rilascio del calore [37].
