Indagine sperimentale sulle proprietà meccaniche, volumetriche e funzionali dei calcestruzzi drenanti : ottimizzazione di miscele per uso stradale

Pervious concrete is a sustainable material due to its properties in draining stormwater, allowing the natural recharge of the groundwater and the transpiration of the soil. Moreover, pervious concrete, thanks to its reflectance properties, contributes to reduce the heat island effect. Pervious concrete pavements do not have proper standards for mixing, laying, compacting and maintaining. This study aims to optimize pervious concrete mixture increasing its mechanical properties in order allow a wider use of this kind of pavement. Laboratory test have been conducted: indirect tensile strength test, elastic modulus test, Cantabro test, Skid test, permeability test, density and void content tests. In conclusion of this study guidelines for practitioners are provided.

La presente trattazione intende studiare un materiale oggetto di grande interesse da parte del mondo scientifico ed ingegneristico: il calcestruzzo drenante (noto anche come pervious concrete). Tra le numerose applicazioni che può avere questo tipo di materiale, questo studio considera quella delle pavimentazioni stradali. Sono note da tempo le proprietà del calcestruzzo drenante legate al rispetto ambientale come la protezione delle falde acquifere, la purificazione delle acque piovane, la libera evapotraspirazione del suolo, la mitigazione climatica urbana, la riduzione del rumore da traffico. Il pervious concrete ha inoltre ottime caratteristiche dal punto di vista della sicurezza: la colorazione chiara favorisce la visibilità notturna e le caratteristiche superficiali garantiscono un’ottima aderenza; le qualità di questo materiale in aggiunta riguardano risparmio economico dovuto alla minore necessità di illuminazione, di energia per il condizionamento degli edifici nel periodo estivo e minori oneri per le opere di convoglio delle acque. Tuttavia questo materale presenta ancora dei punti di debolezza dal punto di vista strutturale. Infatti non è facile nel progetto della pavimentazione individuare il mix design adatto a garantire le buone proprietà di drenabilità e resistenze tali da consentire il traffico veicolare senza il verificarsi di fessurazioni e sgranamenti. Il materiale è inoltre soggetto agli attacchi solfatici e agli indebolimenti dovuti ai cicli di gelo e disgelo se non opportunamente progettato e realizzato. Esistono varie indicazioni sulle modalità costruttive fondate su vari tipi di esperienze tuttavia mancano standard e linee guida ufficiali sulla progettazione, il confezionamento del materiale, i test di laboratorio, le modalità costruttive e manutentive. Questo lavoro di ricerca intende contribuire alla caratterizzazione del materiale analizzando sia aspetti legati al design della miscele come il contenuto di cemento, il rapporto acque/cemento, l’effetto di fibre di rinforzo e di sabbie nelle miscele, sia la metodologia e l’intensità della compattazione di laboratorio. A conclusione di questa indagine si individuano dei criteri per la valutazione di idoneità delle diverse miscele alle diverse applicazioni del pervious concrete in ambito stradale. Inoltre, al fine di fornire uno strumento utile per la fase costruttiva si indica il valore di densità da ricercare alla fine di garantire allo stesso tempo valori accettabili delle caratteristiche meccaniche e di quelle funzionali. Le proprietà del materiale, sono state studiate mediante test di laboratorio. Sono state misurate le proprietà meccaniche quali la resistenza a trazione indiretta, la rigidezza e la resistenza all’abrasione; le proprietà volumetriche ovvero la densità e la porosità effettiva, e tra le proprietà funzionali sono state considerate la capacità drenante e l’aderenza superficiale.