Analisi del decadimento delle prestazioni funzionali delle pavimentazioni drenanti e individuazione dei relativi parametri critici che ne determinano gli interventi manutentivi

This thesis addresses the performance deterioration of permeable pavements and the identification of critical functional parameters that determine their maintenance. It focuses specifically on the reduction of drainage capacity over time. The literature review reveals that the primary causes of this reduction include clogging due to loose particles, post-compaction from vehicle traffic, premature aging of the bitumen and binder drainage. To limit these effects, it is recommended to take preventive actions during the design phase, such as adding fibers and polymers to the mix-design or replacing natural aggregates with steel slag. If these measures are insufficient, cleaning operations such as water-jetting, suction or sweeping are necessary during the pavement’s service life. In the most critical cases, resurfacing the wearing course may be required, though adequate periodic maintenance can prevent this. The study further evaluates the temporal evolution of drainage capacity by analyzing drainage data across different years from a real pavement. Since measurements were not taken at the same points and the pavement underwent maintenance interventions, whose specific details aren’t available, deriving a reliable drainage capacity decay curve was not possible. As there is no minimum acceptable drainage threshold in the literature for ordinary rainfall below which intervention is necessary, an analysis was conducted on an existing pavement to assess the criticality of this parameter. It was found that drainage capacity, compared to other functional parameters like grip, degrades more slowly and therefore does not dictate maintenance priority. Finally, to investigate the effects of clogging, post-compaction and cleaning on drainage capacity, were prepared core samples, test specimens and compacted plates with varying void contents, that then were clogged with a mixture of water and plant-based filler. Specifically, half of the specimens were subjected to progressive clogging cycles, while the other half underwent alternating clogging and cleaning cycles. Results show that, while drainage capacity in the first group progressively decreases, it is partially restored in the second group after the cleaning, only to decrease again after further clogging, particularly in specimens with higher initial compaction.

Questa tesi affronta il decadimento delle prestazioni delle pavimentazioni drenanti e l’individuazione dei parametri funzionali critici che ne determinano la manutenzione. Si analizza in modo particolare la riduzione della capacità drenante nel tempo. Dall’analisi della letteratura è emerso che le principali cause di questa diminuzione sono l’intasamento dovuto a particelle di materiali sciolti, la post-compattazione causata dal transito dei veicoli, l’invecchiamento precoce del bitume e lo scorrimento del legante. Per limitare questi fenomeni è bene agire già in fase di progettazione, prevedendo l’aggiunta di fibre e polimeri nel mix-design o la sostituzione degli aggregati naturali con scorie d'acciaio. Se ciò non è sufficiente, durante la vita utile dell’opera è necessario intervenire con operazioni di pulizia con idrogetto, aspirazione o spazzamento. Nei casi più critici è necessario rifare lo strato d’usura, ma con una manutenzione periodica adeguata ciò non si verifica. Viene poi valutato l’andamento nel tempo della drenabilità, analizzando i dati di capacità drenante di una pavimentazione relativi ad anni diversi. Poiché le rilevazioni non sono state eseguite nei medesimi punti e nel tempo la pavimentazione è stata sottoposta a interventi manutentivi, di cui però non si hanno indicazioni, non è stato possibile ottenere una curva di decadimento della capacità drenante. Dal momento che in letteratura non è presente una soglia di accettabilità minima della capacità drenante per piogge ordinarie, sotto la quale è necessario intervenire, mediante l’analisi di una pavimentazione esistente viene analizzata la criticità di tale parametro. È emerso che esso, rispetto ad altri parametri funzionali come l’aderenza, decade più lentamente e pertanto non governa la priorità di intervento. Infine, per approfondire l’effetto dell’intasamento, della post-compattazione e della pulizia sulla drenabilità, vengono confezionati carote, provini e piastre compattati con contenuti di vuoti diversi e poi intasati con una miscela di acqua e filler di origine vegetale. In particolare, metà dei provini vengono sottoposti a cicli di intasamento progressivi, mentre l’altra metà a cicli alternati di intasamento e pulizia. Dai risultati è emerso che, mentre nei primi la capacità drenante si riduce progressivamente, nei secondi viene parzialmente recuperata dopo l’intervento di pulizia, per poi decrescere nuovamente dopo l’intasamento, soprattutto nei provini con una maggior compattazione iniziale.