L'effetto di filler non convenzionali sulle prestazioni di miscele bituminose per usi stradali

La presente ricerca ha come obiettivo la possibilità di utilizzo di materiale di recupero come filler all’interno di conglomerati bituminosi per usi stradali. Si va affermando nell’ambito delle costruzioni civili la tendenza ad un utilizzo sempre più prudente delle risorse naturali nonché alla possibilità di reimpiegare materiale esausto non più commerciabile. Con tali presupposti è stata indagata la possibilità di utilizzare filler innovativi come scorie nere e bianche derivanti rispettivamente dai cicli produttivi del termovalorizzatore e dell’acciaieria. Essi, una volta miscelati con gli aggregati ed il bitume, incidono significativamente sulle prestazioni meccaniche e sulla messa in opera della pavimentazione stradale. Nel caso in esame si tratta di uno strato di binder. La sperimentazione è stata condotta con il fine di caratterizzare le prestazioni meccaniche di tre tipologie di conglomerati bituminosi confezionati rispettivamente con (i) filler tradizionale calcareo (utilizzato come materiale di riferimento), (ii) scorie bianche e (iii) scorie nere. I provini sono stati confezionati con due diversi rapporti di filler-bitume. Lo scopo della trattazione è di confrontare le prestazioni dei campioni contenenti filler riciclato con quelle del materiale vergine, in questo caso rappresentato dal calcare. La caratterizzazione prestazionale è stata eseguita mediante l’esecuzione di due prove tradizionali di tipo dinamico-meccanico: la prova di flessione su quattro punti e la prova dell’ormaiamento. La prima è stata condotta nella configurazione di prova di modulo in modo da determinare la “risposta elastica” del materiale sottoposto ad un carico impulsivo della durata di decimi di secondo in regime di piccole deformazioni. Il Modulo Complesso per ogni miscela di conglomerato bituminoso è stato calcolato per le temperature di -0.5°C, +5°C, +10°C, +15°C, +20°C e alle frequenze di 15Hz, 10 Hz, 8Hz, 6 Hz, 4 Hz, 2 Hz, 1 Hz, 0.5 Hz. Dai dati ottenuti è stato possibile realizzare le cosiddette curve maestre, Master Curves, con le quali è possibile caratterizzare la risposta del materiale per un ampio intervallo di temperature e frequenze. La prova di ormaiamento ha permesso di valutare la risposta del materiale in termini di deformazioni permanenti una volta sottoposto a ripetuti cicli di carico ad una temperatura costante di 60°C. Entrambe le prove hanno mostrato una buona risposta del materiale contenente filler alternativo sia dal punto di vista dei moduli di rigidezza che dell’ormaiamento. Nel primo caso, infatti, le miscele contenenti scorie bianche e nere hanno presentato le caratteristiche migliori rispettivamente a basse ed alte temperature (alte e basse frequenze); in condizioni intermedie i tre materiali sono risultati pressoché comparabili. Anche la prova di ormaiamento ha confermato questa tendenza mostrando dei valori di deformazioni permanenti minori con il provino di conglomerato bituminoso contenente filler derivante dal termovalorizzatore. Dal punto di vista quantitativo esso ha presentato un valore di Wheel-Tracking Slope (WTS) pari a 0,157 mm/cicli*1000, uguale a quello del campione contenente filler calcareo, e ha il valore più basso in assoluto di mean Rut Depth - RD- (4,522 mm). Concludendo i materiali di recupero utilizzati come filler all’interno di conglomerati bituminosi per usi stradali, come quelli analizzati nel caso in esame, possono ben sostituire il materiale vergine in quanto possono determinare prestazioni meccaniche del tutto equiparabili a quelle ottenibili con miscele realizzate con filler tradizionale.