La resistenza a fatica dei conglomerati bituminosi. Nuove tecnologie ed analisi critica dei test e dei modelli previsionali

The subject of the following thesis is to discuss the main deterioration phenomenon that characterizes asphalt road pavements: fatigue cracking. The opportunity for this study arises from the need to evaluate the increase in fatigue life of pavements through the use of asphalt mixes obtained by modification processes, in order also to understand what are the main mechanical and rheological characteristics of the mix such as to influence its fatigue life. An initial analysis of laboratory tests performed on asphalt mixes subjected to modification shows that they exhibit a longer fatigue life than conventional asphalt mixes. It is inferred from the tests that the stiffness modulus is not the most representative parameter of the fatigue life of the asphalt conglomerate; in fact, it has been shown that with the same stiffness modulus but different percentage of additive in the mix, the fatigue life of an asphalt conglomerate can vary substantially. Highlighted the numerosity and variability of existing fatigue laws in the world used in design, predominantly obtained from elaborations carried out in the 1970s, when modified bitumens had not yet taken hold, a correction of Verstraeten’s formulation is proposed. The reworking of Verstraeten’s law, in accordance with the results of laboratory tests, makes it possible to estimate a fatigue life for the mixtures analyzed that better represents the actual behavior encountered.

Il seguente elaborato di tesi ha come oggetto la trattazione del principale fenomeno di deterioramento che caratterizza le pavimentazioni stradali in conglomerato bituminoso: la fessurazione per fatica. L’opportunità di questo studio nasce dall’esigenza di valutare l’incremento della vita a fatica delle pavimentazioni grazie all’utilizzo di conglomerati bituminosi ottenuti mediante dei processi di modifica, al fine anche di capire quali siano le principali caratteristiche meccaniche e reologiche della miscela tali da influenzarne la vita a fatica. Da una prima analisi di prove in laboratorio eseguite su conglomerati bituminosi soggetti a modifica emerge che questi presentino una vita a fatica maggiore rispetto a quella dei conglomerati bituminosi tradizionali. Dalle prove si evince che il modulo di rigidezza non è il parametro di maggiore rappresentatività della vita a fatica del congomerato bituminoso; è stato dimostrato infatti che a parità di modulo di rigidezza, ma diversa percentuale di additivo presente nella miscela, la vita a fatica di un coglomerato bituminoso possa variare sostanzialmente. Evidenziata la numerosità e la variabilità delle leggi a fatica esistenti nel mondo utilizzate in fase di progettazione, prevalentemente ottenute da elaborazioni svolte negli anni ’70, in cui i bitumi modificati non avevano ancora preso piede, si propone una correzione della formulazione di Verstraeten. La rielaborazione della legge di Verstraeten, in accordo con gli esiti delle prove in laboratorio, permette di stimare una vita a fatica per le miscele analizzate che meglio rappresenta l’effettivo comportamento riscontrato.