In questi ultimi anni, il settore delle costruzioni stradali,
comparto pavimentazioni, è stato interessato da
importanti sviluppi delle tecnologie di realizzazione
e dei materiali disponibili; la ricerca specifica nel
nostro Paese, pur faticosamente condotta, segue i modelli
di riferimento più avanzati dell'Unione Europea.
Quanto segue è una schematizzazione di alcune tipologie
di costruzione e dei materiali impiegati nelle moderne
tecniche di realizzazione stradale.
La sovrastruttura
Per definizione "la sovrastruttura è una struttura
piana, di spessore variabile a seconda dei casi, sovrapposta
al sottofondo o alla massicciata (sia in trincea che in
rilevato) e direttamente soggetta all'azione dei veicoli;
comprende la fondazione, la pavimentazione e, in caso
di esigenze specifiche, ulteriori strati accessori."
Essa ha tre funzioni fondamentali:
- garantire ai veicoli una superficie di rotolamento regolare
e sicura
- ripartire sul sottofondo le azioni dei veicoli, in maniera
tale da non indurre deformazioni sul piano viabile condizionanti
per la sicurezza degli utenti e per la stabilità
strutturale del corpo stradale
- proteggere il terreno sottostante dagli agenti atmosferici.
La classificazione generalmente adottata, per distinguere
i vari tipi di sovrastruttura esistenti, dipende dal tipo
di legante utilizzato negli strati della pavimentazione:
flessibile, semi-rigida e rigida.
La prima è composta da una fondazione in misto
granulare non legato, privo di plasticità e con
buona capacità portante, sulla quale vengono posizionati
gli strati di conglomerato bituminoso (base, collegamento
ed usura superficiale).
La seconda è formata da una fondazione in misto
granulare sulla quale è sovrapposto uno strato
di base in misto cementato, posta sotto gli strati di
conglomerato bituminoso, avente la funzione di incrementarne
la rigidezza riducendone la deformabilità.
La sovrastruttura rigida è costituita da lastre
di calcestruzzo appoggiate su una fondazione di misto
cementato, generalmente realizzata su una sottofondazione
in misto granulare.
La pavimentazione
Nella sovrastruttura flessibile la pavimentazione è
costituita da strati diversi di conglomerato bituminoso
(cb) che, per definizione, "è una miscela,
dosata a peso, di aggregati lapidei, filler, additivi
e legante."
Gli aggregati lapidei costituiscono la fase solida e portante
del materiale rappresentandone la parte principale (90%);
sono indicati spesso come "inerti", ma impropriamente,
poiché sono sensibili al variare delle condizioni
fisiche e climatiche; sono classificati in funzione della
granulometria ( grosso - fine - sabbia), della natura
petrografica (silicei, basaltici e calcarei) e della provenienza
(primo impiego - riciclati); attualmente sono sottoposti
a marcatura CE (UNI EN 13043: 2003)
I leganti utilizzati sono bitumi per usi stradali e sono
costituiti da una miscela di idrocarburi completamente
solubili in solfuro di carbonio, dotati di proprietà
leganti; dal punto di vista chimico sono composti da carbonio
(80-85%), idrogeno (10-12%) e metalli. I bitumi sono classificati
in due categorie: tradizionali e modificati.
Gli strati di conglomerato bituminoso, partendo dal basso
verso l'alto, sono così definiti: strato di base,
strato di collegamento o binder, strato d'usura superficiale.
L'insieme degli strati è definito come "multistrato
elastico lineare": la scelta dei vari tipi di materiale
ed il dimensionamento devono essere definiti nei progetti
esecutivi in base alla classe di traffico che interesserà
la strada, alla portanza del sottofondo (indice CBR) ed
in funzione dei livelli di sicurezza richiesti (attrito
superficiale).
Gli strati inferiori (base e binder) hanno funzione portante
e devono resistere alle sollecitazioni di flessione (funzioni
strutturali). Lo strato d'usura, invece,ha il compito
di garantire predeterminate caratteristiche superficiali
della pavimentazione, quali: regolarità superficiale,
aderenza ed impermeabilità e deve resistere alle
sollecitazioni tangenziali e di taglio (funzioni di confort
e sicurezza).
Nel caso degli strati d'usura drenanti, oltre all'aderenza
ed alla regolarità superficiale, si richiede anche
una elevata porosità per consentire lo smaltimento
delle acque, eliminando il fenomeno di aquaplanning e
I' effetto spray favorendo contemporaneamente, anche se
in valori appena apprezzabili, la fonoassorbenza al transito
dei veicoli.
I nuovi leganti
La principale novità che ha interessato il settore
nell'ultimo decennio è stata certamente la sperimentazione
e la diffusione, oggi a largo raggio, dei cosiddetti "bitumi
modificati".
Questi leganti sono prodotti in impianti appositamente
realizzati e dotati di idonei dispositivi di misceiazione;
nel processo di modffica si utilizzano bitumi di base
opportunamente selezionati, ed agenti modmoati polimerici.
Si ottengono, cosi, prò otti, stabili nel tempo
ed omogenei nella struttura molecolare aventi caratteristiche
prestazionali notevolmente migliori rispetto ai prodotti
di partenza (leganti tradizionali).
I polimeri sono composti chimici complessi, le cui molecole
derivano dall'unione di più molecole semplici,
dette monomeri.
Possono essere naturali (gomma naturale e cellulosa) o
provenire da processi di sintesi. principalmente diindustria
petrolchimica. I principali polimeri sintetici di interesse
per le modifiche dei bitumi si differenziano in elastomeri
(gomme sintetiche) o plastomeri (materiali plastici).
In estrema sintesi è cosi possibile riassumere
le qualità dei bitumi modificati;
- migliore comportamento alla basse e alte temperature;
il legante presenta un intervallo viscoelastico su un
campo più ampio di temperature e quindi il suo
comportamento è più regolare rispetto alle
escursioni termiche e le sue proprietà sono meno
variabili rispetto alla temperatura (presenta una minore
suscettibilità termica).
- aumento della coesione ed adesione agli aggregati lapidei;
una delle proprietà che maggiormente distinguono
il comportamento dei bitumi modificati dai normali è
la coesione cioè la forza che il legante oppone
alle sollecitazioni esterne dovute ai carichi Non meno
importante è l'adesione, cioè la capacità
di aderire stabilmente a materiali diversi, nel caso specifico
aggregati lapidei silicei (porfidi) aventi un elevato
livello di acidità ed idrofilia
- maggiore resistenza ai carichi ed alla fatica; il comportamento
viscoelastico di un bitume modificato risulta caratterizzato
da una maggiore componente elastica rispetto ad un bitume
tradizionale. La presenza in un conglomerato di questa
componente consente un miglior assorbimento delle sollecitazioni
citìiche indotte dal traffico veicolare e questo
si traduce in una maggiore resistenza alla fatica, inoltre
il miglioramento della fase elastica determina una spiccata
reversibilità alle deformazioni che si mantiene
tale anche sotto razione ripetuta del traffico. Un conglomerato
oonfezionato con legante modificato reagisce meglio all'accumulo
delle deformazioni residue e non recuperabili, noto a
tutti come il fenomeno delle "ormaie" dovute
all'azione ripetuta nel tempo dei carichi da traffico.
- maggiore resistenza all'invecchiamento; l'insieme delle
Norme cogenti ne settore, da un lato, e la consapevolezza
sociale, dall'altro, attribuiscono un valore fondamentale
alla durata nel tempo delle prestazioni e dei requisiti
dei materiali ancorché determinanti per la sicurezza
stradale. Il bitume modificato presenta una maggiore resistenza
all'invecchiamento mantenendo nel tempo le proprie caratteristiche
e consentendo la realizzazione di conglomerati in grado
di raggiungere e conservare più a lungo le prestazioni
ottimali.
I nuovi conglomerati bituminosi
Risulta quindi più apprezzabile il fatto che, mediante
i bitumi modificati, si è oggi in grado di produrre
conglomerati bituminosi migliori in termini di sicurezza
e di durata. Di seguito sono riassunti i principali prodotti
di nuova concezione:
- conglomerati drenanti fonoassorbenti: sono utilizzati
negli strati di usura in strade che presentano traffico
veloce o che sono soggette a problematiche connesse sia
alla fonoassorbenza, sia alla sicurezza con lo scopo di
favorire l'aderenza in caso di pioggia, eliminando il
velo d'acqua superficiale, ridurre o eliminare gli spruzzi
e le nebbie d'acqua, particolarmente pericolosi in fase
di sorpasso, ridurre l'abbagliamento da riflesso dei fari
sulla superficie bagnata ed infine abbattere il rumore
prodotto dal rotolamento del pneumatico sulla strada.
- conglomerati splittmastix asphalt (SMA): anch'essi sono
utilizzati negli strati di usura per strade soggette a
condizioni molto severe di traffico e di clima, garantendo
elevata resistenza alla deformazione in condizioni difficili,
quali traffico pesante e temperature elevate. Particolarmente
adatti per pavimentazione di ponti, viadotti e piazzali
porta container. Le principali finalità di questo
materiale sono di migliorare l'aderenza in condizioni
di asciutto e in caso di pioggia, impermeabilizzare e
proteggere completamente lo strato e la struttura sottostante
ed infine attenuare il rumore di rotolamento dei pneumatici.
- conglomerati ad alto modulo: sono impiegati soprattutto
negli strati di base e di collegamento allo scopo di aumentare
la resistenza e la durata delle pavimentazioni sottoposte
a notevoli carichi statici e dinamici ed interessate da
elevato traffico veicolare pesante (piazzali ed aeroporti).
Alle alte temperature questo materiale è più
rigido di uno strato di conglomerato tradizionale di pari
spessore, alle basse temperature invece il
conglomerato ed alto modulo è meno rigido di uno
tradizionale: Questa particolarità conferisce un'
elevata resistenza alla fatica.
Il riciclaggio del conglomerato bituminoso
Riciclare, significa, per definizione, "utilizzare
uno scarto di lavorazione o un residuo di demolizione
per produrre un nuovo prodotto"; nell'uso comune,
in campo stradale, con questo termine si intende qualsiasi
possibilità di recuperare e riutilizzare il materiale
fresato ed anche altri prodotti (es. scorie d'altoforno),
nella produzione di un nuovo conglomerato bituminoso.
Nel rispetto delle specifiche metodologie produttive,
si può sicuramente affermare che il fresato può
essere recuperato e reimpiegato totalmente con grande
vantaggio per l'ambiente. Si riduce infatti il ricorso
alle cave di prestito per i nuovi aggregati lapidei, si
riutilizza il legante bituminoso della vecchia pavimentazione,
si evita di portare in discarica un materiale da costruzione
di ottima qualità che ha solamente concluso un
ciclo della sua vita utile. Tutte quelle attività
ed azioni che permettono il recupero ed il riutilizzo
del fresato tramite il riscaldamento, rientrano nelle
attività di riciclaggio a "caldo", mentre
le attività che non prevedono il preventivo riscaldamento
dei materiali, ma semplicemente l'aggiunta di leganti
e rigeneranti rientrano nelle attività di riciclaggio
a "freddo".
La tecnica del riciclaggio a freddo delle pavimentazioni
bituminose è relativamente recente ed è
oggetto di ricerche e sviluppi continui; sono ancora molte
e complesse le variabili ed i fattori che ne condizionano
lo sviluppo. Tuttavia, essa rappresenta inequivocabilmente
una nuova sfida per tecnici, progettisti e per l'intera
industria del settore.
