Conclusioni
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CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
La sperimentazione oggetto della presente tesi di laurea ha riguardato la valutazione delle caratteristiche meccaniche di materiali riciclati a freddo (100% RAP, Reclaimed Asphalt Pavement) realizzati con la tecnica del bitume schiumato. E’ stata inoltre valutata, su queste miscele, la variazione di rigidezza al variare della temperatura di prova e delle tecniche di maturazione adottate. In ultima analisi sono state valutate le caratteristiche prestazionali di miscele composte da fresato contente argilla espansa. Tutte le determinazioni sperimentali sono state messe a punto e condotte presso il Laboratorio Sperimentale Stradale del Dipartimento di Vie e Trasporti della Facoltà di Ingegneria. I campioni di materiale sottoposti a prove di caratterizzazione meccanica sono state prodotti in laboratorio mediante schiumatrice modello WLB10.
Le tecniche di maturazione accelerate analizzate riguardano le indicazioni riportate a livello nazionale e internazionale in merito alla progettazione delle miscele riciclate a freddo ed in particolare:
1. Technical Guideline Bitumen Stabilised Materials TG2 2009. Secondo questa guida la maturazione dovrà avvenire mediante termostatazione per 20 ore a 30°C seguite da 48 ore a 40°C con sigillatura dei provini in un sacco di plastica;
2. Capitolato Speciale d’appalto ANAS 2009. In questo caso la maturazione dovrà avvenire termostatando i campioni per 72 ore in forno a 40°C.
Per quanto attiene la valutazione della suscettività termica di miscele riciclate a freddo sono state condotte prove mediante pressa dinamica a tre diverse temperature, 5°C, 25°C e 40°C.
Si fa osservare che nel caso in esame, la miscela è stata progettata selezionando accuratamente le frazioni granulometriche da utilizzare e utilizzando una percentuale di bitume schiumato del 3%, di cemento dell’1% e di acqua di miscelazione del 5%. Notiamo subito che la diversa tecnica di maturazione influisce sul contenuto di acqua dei due gruppi di provini prodotti, in quanto la maturazione di tipo ANAS, con assenza di sigillatura dei provini, genera una maggior perdita di umidità, del 17.1% in più rispetto ai provini TG2. La differente stagionatura incide sui valori ricavati dalla prova di rottura a trazione indiretta in quanto a breve termine, dopo 3 giorni dalla produzione ed alla fine della maturazione condizionata, i dati di Rt (Resistenza a Trazione Indiretta) e CTI (Coefficiente di Trazione Indiretta) sono superiori per i provini maturati con tecnica ANAS (+25.1% e +21.9% rispettivamente). Con il passare del tempo questa differenza si assottiglia a tal punto che ad un mese dalla miscelazione/addensamento le differenze dell’Indice CTI e del Rt risultano prossime al 5%.
Conclusioni
177 Dai risultati di modulo resiliente, abbiamo ottenuto un valore a 25°C, alla fine della maturazione accelerata con entrambe le tecniche, prossimo ai 1500 MPa, in linea con le indicazioni internazionali reperibili dalla letteratura internazionale di riferimento. I corrispondenti valori di modulo a 20°C sono risultati prossimi a 2000-2200 MPa. Tali risultati forniscono una risposta positiva anche nei confronti dei valori di soglia riportati nel Capitolato 2004 di Autostrade Spa, che indicano per prove a 20°C e frequenza di 1 Hz moduli maggiori di 1700 MPa. Confrontando i valori di modulo ottenuti con i due metodi di maturazione emerge un incremento maggiore e più costante dei valori ottenuti dai provini maturati secondo il metodo TG2, con moduli ad un mese dalla loro produzione superiori rispetto a quelli ANAS per tutte e tre le temperature di prova (+10.6% a 25°C, +45% a 40°C e +5.9% a 5°C).
Quanto appena richiamato consente di evidenziare l’importanza della maturazione del cemento; questo infatti per poter esprime al meglio le proprie capacità leganti necessita, nella fase di idratazione, di rimanere il più possibile in ambiente umido. Il fatto di far maturare i provini senza sigillatura (ANAS) favorisce prestazioni migliori nel breve termine come avviene per tutte le prove eseguite, in quanto si accelera la stagionatura mentre a lungo termine i prolungati processi di maturazione che si instaurano nei provini maturati con tecnica TG2 permettono di innalzare la rigidezza delle miscele. Un simile andamento, unitamente alle diverse condizioni di maturazione, permette di ipotizzare che il trend si protrarrà oltre i limiti qui raggiunti, incrementando il “distacco”, in termini prestazionali, dalle miscele maturate con tecnica ANAS.
In base alle tecniche realizzative attualmente utilizzate nei cantieri stradali (protezione dello strato superficiale con emulsione bituminosa), e secondo le prescrizioni riportate nei più comuni Capitolati Speciali d’Appalto, la tecnica di maturazione accelerata più simile alle condizioni riscontrate in sito sembra essere quella suggerita da TG2. D’altra parte la necessità di riprodurre in laboratorio le condizioni che si manifestano in sito a diversi mesi dalla realizzazione presuppone di dover accelerare processi che in cantiere si sviluppano in tempi molto più lunghi. Per tale ragione i risultati delle prove eseguiti su campioni maturati con tecnica ANAS sono da ritenere coerenti, tenendo presente che i reali valori di rigidezza a lungo termine potranno essere determinati esclusivamente mediante prove deflettometriche non distruttive tipo FWD (Falling Weight Deflectometer) ad almeno 6 mesi dalla realizzazione.
Riguardo alla variazione della rigidezza con la temperatura di prova, dai risultati emerge una diminuzione del modulo resiliente con l’aumento della temperatura ed un incremento dei valori quando le temperature diminuiscono, secondo un comportamento comunemente manifestato dai conglomerati bituminosi prodotti a caldo. In particolare, i valori del coefficiente α, quale indicatore della sensibilità alla
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178 temperatura, della formula di Asphalt Institute (relazione sperimentale introdotta per legare la rigidezza determinata alla temperatura della pavimentazione durante prove FWD ad una rigidezza relativa ad una temperatura di riferimento) ci permettono di affermare che tali miscele denotano una suscettibilità maggiore a medio-basse temperature, con comportamenti tendenti piuttosto a quelli di un conglomerato bituminoso che non a quelli di un misto granulare stabilizzato a bitume.
La suscettibilità termica delle miscele riciclate a freddo ha un impatto notevole sugli aspetti progettuali legati a questa tecnica. Infatti maggiore è la sensibilità alla temperatura della rigidezza dello strato e maggiore sarà la differenza tra le prestazioni manifestate durante i periodi caldi e quelli freddi.
Tutto ciò, unito agli elevati livelli prestazionali riscontrati, consente di indicare la tecnica del riciclaggio a freddo con bitume schiumato per la produzione non soltanto di strati di base o fondazione, ma anche per strati di collegamento i quali, in taluni casi, possono essere ricoperti con un semplice trattamento superficiale e aperti al traffico.
Per quanto riguarda le prestazioni di miscele realizzate utilizzando fresato contenente argilla espansa, non si è riscontrata una variazione significativa della rigidezza rispetto a quelle realizzate utilizzando fresato di inerte naturale. I bassi valori evidenziati dall’indice CTI al termine delle prove a trazione indiretta sono presumibilmente da imputare alla ridotta efficacia del cemento all’interno di queste miscele, presupponendo l’utilizzo di più elevate percentuali di legante cementizio rispetto alle miscele di tipo tradizionale. Va precisato che tale aspetto è opportuno che venga verificato caso per caso al fine di poter tenere in considerazione il contributo della parte finissima alla rigidezza della miscela.
In definitiva la sperimentazione condotta all’interno della presente tesi di laurea ha permesso di confermare la validità della tecnica del riciclaggio a freddo con bitume schiumato, ribadendo i concetti espressi nei più recenti manuali di progetto secondo i quali queste miscele possono essere considerate, sia dal punto di vista fisico meccanico che in termini di durabilità, comparabili a miscele di conglomerato bituminoso prodotto a caldo. D’altra parte, a differenza di quest’ultime, la variabilità dei materiali componenti queste tipologie di miscele, nonché le differenti tecniche realizzative, ne impongono un continuo controllo da eseguirsi in cantiere mediante laboratorio mobile.
