Il riciclaggio a freddo nelle pavimentazioni stradali : caratterizzazione prestazionale di diverse miscele in conglomerato bituminoso schiumato

Obiettivo del presente elaborato è la caratterizzazione volumetrica e meccanica di diverse miscele di conglomerato bituminoso schiumato, ovvero miscele costituite al 100% da materiale fresato, con l’aggiunta di bitume schiumato mediante acqua nebulizzata. Si è ritenuta fondamentale un’analisi di questo tipo, vista la frequenza sempre maggiore con cui viene utilizzata la tecnica del “Cold-recycling” che permette la creazione di una miscela di conglomerato anche a temperatura ambiente. Ultimamente, infatti, questa tecnica ha trovato un largo impiego grazie ai molti vantaggi che comporta: risparmio energetico, preservazione delle materie prime, rapidità di intervento e conseguente riapertura in tempi brevi della strada soggetta a manutenzione, diminuzione delle emissioni in atmosfera. Nello specifico sono state condotte analisi per caratterizzare il materiale fresato (RAP) quali la valutazione dell’indice di forma, di appiattimento e l’analisi granulometrica. Successivamente, sfruttando il RAP a disposizione nelle pezzature 0-2 mm, 2-6,3 mm, 6,3-10 mm e 10-20 mm, sono stati realizzati campioni contenenti acqua di miscela pari al 75% del contenuto ottimo (wopt = 6,0% sul peso degli aggregati nel caso di miscele prive di filler e wopt = 6,5% sul peso degli aggregati nel caso di miscele con filler) e pari al 100%, con quantitativi variabili di bitume: 1,5%, 3,0% e 4,5% sul peso degli aggregati e con tipologie diverse di bitume: Ravenna, Mantova e Livorno. Si è poi deciso di ripreparare le medesime miscele aggiungendo all’impasto il 7,5% di filler, al fine di agevolare l’adesione tra il legante e gli aggregati. Un passo ulteriore è consistito nell’arricchire le miscele con due tipologie di fibre polipropileniche diverse (fibrillate e non fibrillate), per osservare il loro effetto sui moduli di rigidezza dei campioni, sulla Resistenza a Trazione Indiretta e sulla resistenza a fatica (quest’ultima, però, non oggetto del presente studio). Infine si sono studiate le stesse miscele considerate in precedenza, con l’aggiunta di cemento Portland di tipo I con Classe di Resistenza 325. Per ciascun tipo di conglomerato bituminoso schiumato prodotto, sono stati valutati: • la Massa Volumica Massima, secondo la Norma UNI EN 12697-5; • la Massa Volumica Apparente, secondo la Norma UNI EN 12697-6; • la percentuale dei Vuoti, secondo la Norma UNI EN 12697-8; • i Moduli di Rigidezza a diverse frequenze (8 Hz, 4 Hz, 2 Hz, 1 Hz e 0,5 Hz) e temperature (0°C, 25°C, 40°C), secondo la Norma UNI EN 12697-26; • il valore di Resistenza alla Trazione Indiretta (ITS), secondo la Norma UNI EN 12697-26. Si sottolinea, inoltre, che i Moduli di Rigidezza e la Resistenza alla Trazione Indiretta sono stati valutati per provini in condizioni sia “dry” (secche) che “wet” (umide). Al termine delle sperimentazioni è stato possibile concludere quanto segue: • all’abbassarsi della temperatura di prova, si è registrato un incremento del valore dei Moduli di Rigidezza e del valore della Resistenza alla Trazione Indiretta (risultati prevedibili a causa del comportamento visco-elastico del bitume); • all’aumentare del tenore di legante si sono riscontrate capacità deformative maggiori, che permettono rotture di tipo duttile, ma con resistenze meccaniche inferiori. • aggiungendo il 7,5% di filler alle miscele, a parità di quantitativi di bitume ed acqua, si sono registrati notevoli incrementi dei Moduli di Rigidezza (anche del 50%) e delle Resistenze alla Trazione Indiretta; • l’introduzione di un quantitativo di cemento Portland pari al 2% in peso sugli aggregati, lasciando inalterati gli altri costituenti, ha ulteriormente innalzato i suddetti valori: i Moduli di Rigidezza sono aumentati di circa tre volte; • l’aggiunta dello 0,6% di additivo schiumante, in particolare con bitume di tipo Ravenna, incrementa notevolmente le proprietà della schiuma (espansione e semivita)e modifica lievemente le proprietà meccaniche; • la presenza di fibre non altera in modo significativo il comportamento meccanico delle miscele per quanto riguarda i parametri analizzati. Si ritiene che esse apportino principalmente il loro contributo nella resistenza alla fatica e all’ormaiamento (Xu et al, 2010), che nella presente Tesi non sono state oggetto di studio. In conclusione è possibile affermare che le miscele migliori, per quanto concerne i parametri studiati, sono quelle contenenti il 7,5% di filler sul peso degli aggregati, il 2% di cemento Portland sempre sul peso degli aggregati e lo 0,15% di fibre polipropileniche non fibrillate.