Pavimentazioni drenanti in ambito urbano : studio del comportamento idraulico per differenti condizioni di intasamento e distribuzione interna dei pori

The service life of permeable pavements is strongly influenced by the infiltration capacity reduction, due to the progressive clogging of the pores. The first part of this study is focused on the analysis of the influence of the rainfall intensity and duration on the clogging process of pervious pavements; furthermore, the influence of the pavement slope on the volume of runoff has been studied. For this purpose, a new rainfall simulator has been used in order to test 9 slabs of porous asphalt and 9 slabs of pervious concrete with void contents of 15%, 20% and 25%. Three different rainfall intensities (50 mm/h, 100 mm/h and 150 mm/h) and two different durations (15 and 30 minutes) have been settled. In order to simulate the pavement degradation, all the slabs have been clogged using three different amounts of sand: 0,5 kg/mq, 1 kg/mq and 2 kg/mq. The variation of the infiltration capacity has been studied measuring the di- scharge time of the slabs in newly built conditions, after clogging and after rainfall simulation. Results show that only rainfall duration seems to clearly influence the discharge time: it reduces as the rainfall duration increases. Moreover, the amount of runoff is proportional to the pavement slope. The second part of this study is focused on the analysis of the inner structure of pervious pavements and the filtration mechanisms. Four micro-CT have been fulfilled over three different samples of an asphalt slab, characterized by a theoretical void content of 20%. Slices originated from the CT scans have been analyzed using a MATLAB⃝R code. Results show that real porosity is always minor than the theoretical one, probably due to the clogging caused by laboratory tests. Pores connectedness is high for every sample (about 95%) and the median pore diameter is in accordance with some previous studies. Finally, a relationship between effective porosity and discharge time is confirmed.

La vita utile di una pavimentazione permeabile è fortemente condizionata dalla ridu- zione nel tempo della capacità di infiltrazione, causata dal progressivo intasamento dei vuoti. La prima fase dello studio ha lo scopo di analizzare l’influenza dell’intensità e della durata dell’evento piovoso sulla dinamica di intasamento delle pavimentazioni permeabili; inoltre, si è valutata l’influenza della pendenza della pavimentazione sul volume di runoff generato. A tale fine è stato utilizzato un nuovo simulatore di pioggia, attraverso il quale sono state testate 9 piastre in conglomerato bituminoso e 9 piastre in calcestruzzo con un contenuto di vuoti pari a 15%, 20% e 25%. Si è deciso di simulare tre differenti intensità di pioggia (50 mm/h, 100 mm/h e 150 mm/h) di durata 15 minuti e 30 minuti. Le piastre, al fine di simulare l’invecchiamento, sono state intasate con della sabbia, utilizzando diverse quantità: 0,5 kg/mq, 1 kg/mq e 2 kg/mq. La variazione della capacità di infiltrazione è stata valutata misurando il tempo di deflusso della pavimentazione prima dell’intasamento, dopo l’intasamento e dopo l’evento piovoso simulato per mezzo di un permeametro a carico variabile. I risultati mostrano che solamente la durata dell’intensità di pioggia sembra avere una chiara influenza sul tempo di deflusso: all’aumentare della durata, diminuisce il tempo di deflusso, segno che la pioggia ha un effetto pulente. Inoltre, il volume di runoff generato dalla pavimentazione è direttamente proporzionale alla pendenza della pavimentazione. La seconda fase dello studio, condotta per mezzo di un’indagine tomografica, ha come obiettivo l’analisi della struttura interna delle piastre e dei meccanismi di filtrazione. Sono state effettuate 4 micro-tomografie su 3 campioni provenienti da una pia- stra in conglomerato bituminoso con contenuto di vuoti teorico del 20%. Le slice di ogni tomografia sono state analizzate attraverso una codice scritto in ambiente MATLAB⃝R . I risultati mostrano che la porosità reale dei campioni è minore di quella teorica, segno forse dell’intasamento prodotto dai test di laboratorio. Il grado di connessione dei pori è molto alto per tutti e tre i campioni (circa 95%), mentre il diametro medio dei pori è in linea con quanto ricavato da precedenti studi. Infine, viene confermato un legame tra la porosità efficace e il tempo di deflusso misurato in laboratorio.