Indagine sperimentale sulle proprietà adesive bitume aggregato nelle pavimentazioni stradali

The aim of this thesis is to study the adhesion properties between aggregate and bitumen in asphalt concrete. The loss of adhesion (also called stripping) may lead to serious damage for road pavement, like raveling or potholes. The increase of adhesion properties can be achieved by the introduction, in the mix design of asphalt concrete, of some additives which prevent stripping from happening. In this study, two additives were tested: one polyphosphoric and one amino. The tests performed concerned mechanical properties of the compacted bituminous mixtures (by means of thedetermination of the indirect tensile strength), affinity properties between bitumen and aggregate (by means of the boiling test and the rolling bottle test), and rheological properties (by means of the dynamic shear rheometer). Three different kinds of aggregate were studied: porphyry, limestone and basalt. First their characteristics were studied as far as particle size analysis, shape and flat indices are concerned, then their interaction with the bitumen (with additives and not). The bitumen used was first tested according to the ball and ring test procedure and the penetration test one. The additives were added to the hot bitumen in different percentages, and even bitumen previously modified with elastic polymers was tested.

L’obiettivo del seguente elaborato di tesi è riguarda l’indagine delle proprietà di adesione tra bitume e aggregato nelle pavimentazioni stradali. L’insorgenza di una perdita di adesione tra bitume e aggregato può comportare seri danni alla pavimentazione, come il distacco di aggregati dalla superficie stradale o la formazione di buche. Per prevenire la formazione di tale problema, nel mix design dei conglomerati bituminosi possono essere aggiunti degli additivi chimici. In questo studio è stato studiato il comportamento di due additivi chimici di diversa natura: uno polifosforico e uno amminico. Le prove di laboratorio svolte hanno fornito indicazioni sul comportamento meccanico del conglomerato bituminoso (tramite la prova di trazione indiretta), sull’affinità tra bitume e aggregato (tramite il boiling test e il rolling bottle test) e sul comportamento reologico del bitume (tramite l’utilizzo di un reometro rotazionale). Tre diverse tipologie di aggregato sono state studiate: porfido, calcare e basalto; in primo luogo dal punto di vista della granulometria, dell’indice di forma e di appiattimento, successivamente da un punto di vista adesivo col bitume. Il bitume utilizzato è stato dapprima caratterizzato grazie alle prove di penetrazione e palla-anello. Gli additivi sono stati aggiunti in diverse percentuali al bitume caldo prima di versarlo sugli aggregati, ed è stato considerato, in questo studio, anche il bitume modificato con polimeri elastomerici.