Indagine sperimentale sull'impiego di scorie da termovalorizzatore nei conglomerati bituminosi

This dissertation reports the results obtained from laboratory tests on bituminous mixtures containing stabilized bottom ashes from municipal solid waste incinerator and used as aggregates. Previous investigations had already shown environmental compliance in the use of bottom ashes in the process of production of bituminous conglomerates, while some uncertainty remained on the mechanical performance of bituminous mixtures made with this type of recycled aggregate. To this end, the dissertation work has deepened the study of the mechanical and volumetric properties of bituminous mixtures suitable for the realization of binder or base courses within the superstructure of a flexible pavement, containing a different content of bitumen (4.3 and 5.8% compared to the aggregates) and content of bottom ashes (0, 30, 60 and 100%) in lieu of the particle size fractions of traditional aggregate with size less than 6 mm. The volumetric properties determined are the bulk density, the air void content, the voids in the mineral aggregate (VMA) and the voids filled with bitumen (VFB); the mechanical properties, determined by dynamic tests, are stiffness, resistance to fatigue and rutting. The results obtained in the course of this experimentation lead to the conclusion that the presence of bottom ashes negatively affects the stiffness modulus and the resistance to fatigue only in bituminous mixtures with a low content of bitumen and a contemporaneous high content of bottom ashes. The resistance to the accumulation of permanent deformation instead is positively influenced by the presence of bottom ashes in the mixture. It can be assumed that the mechanical performance can be improved by optimizing both the quantity of bitumen, which in the experimental investigation was used only to the limit values proposed by ANAS specifications of year 2008, and the particle size distribution of bottom ashes.

In questo elaborato di tesi sono riportati i risultati ottenuti da prove di laboratorio su conglomerato bituminoso contenente scorie stabilizzate provenienti da termovalorizzatore ed impiegate come aggregati. Da indagini precedenti era già emersa la conformità a livello ambientale dell’impiego di scorie all’interno del processo di produzione dei conglomerati bituminosi; rimaneva, tuttavia, qualche incertezza riguardo alle prestazioni meccaniche delle miscele bituminose confezionate con tale tipologia di aggregato di riciclo. A tale scopo, il lavoro di tesi ha approfondito lo studio delle proprietà volumetriche e meccaniche di miscele bituminose adatte alla realizzazione di strati di base o di binder all’interno della sovrastruttura di una pavimentazione di tipo flessibile, miscele contenenti differenti tenori di bitume (4,3% e 5,8% rispetto agli aggregati) e contenuto di scorie variabile (0%, 30%, 60% e 100%); le scorie sostituiscono le frazioni granulometriche di aggregato tradizionale con pezzatura inferiore ai 6 mm. Le proprietà volumetriche determinate sono la massa volumica apparente, l’indice dei vuoti, il VMA e il VFB; le proprietà meccaniche, determinate mediante prove dinamiche, sono la rigidezza, la resistenza a fatica e l’ormaiamento. Dai risultati ottenuti nel corso della sperimentazione si evince che la presenza di scorie influisce negativamente sul modulo di rigidezza e sulla resistenza a fatica solo nel caso di conglomerati bituminosi a basso tenore di bitume e contemporaneo elevato contenuto di scorie; la resistenza all'accumulo di deformazione permanente è invece positivamente condizionata dalla presenza delle scorie nella miscela. Si può ipotizzare che le prestazioni meccaniche possano essere migliorate ottimizzando sia il quantitativo di bitume, che nell’indagine è stato impiegato solo ai valori limite proposti dal capitolato ANAS del 2008, sia la distribuzione granulometrica delle scorie.