Pavimentazioni drenanti urbane in pietra, così l'acqua ritorna alla terra.. Ma progettazione e posa bastano?

Il drenaggio urbano sostenibile per la gestione delle acque meteoriche

Negli ultimi quindici anni rilevati dall’ISTAT (2001-2016), il 24,7% della precipitazione totale media annua ricade nei giorni molto piovosi, con un valore medio pari a 192 mm.

Il dato, combinato con l’aumento del consumo di suolo registrato di anno in anno, è un campanello d’allarme che desta preoccupazione. In ottica di salvaguardia e gestione del territorio, dunque, diventa indispensabile adottare precauzioni volte a gestire a monte e nel modo più efficiente possibile gli eventi parossistici che sempre più spesso si verificano. 

La gestione sostenibile in-situ delle acque meteoriche è il concetto alla base dei sistemi di drenaggio urbano sostenibile che prendono denominazioni diverse (SUDS, LID, BMP o WSUD, ecc) e declinazioni diverse in funzione del Paese in cui ci si trova. 

Queste pavimentazioni drenanti sono ritenute a livello mondiale la migliore soluzione al problema. Infatti, i benefici sono numerosi; tra i principali:

• riducono il rischio idraulico;
• migliorano le condizioni di percorribilità dei veicoli (riduzione aquaplaning);
• contribuiscono a valorizzare la componente ecologica del paesaggio. 

Nel caso della “gestione delle portate meteoriche” si devono valutare aspetti quali il calcolo delle portate raccolte, i flussi di scarico e l’integrazione del sistema pavimentazione drenante con gli altri sistemi di drenaggio tradizionali oltre alle interazioni con l’ambiente circostante la pavimentazione. 

La capacità drenante delle pavimentazioni, ovvero la quantità̀ d’acqua che riesce ad infiltrarsi, dipende da numerosi fattori, spesso combinati tra loro, come:

• l'intensità̀ della precipitazione (mm/h);
• la frequenza delle precipitazioni;
• la profondità̀ della falda di ricarica;
• la presenza o meno di superfici permeabili al contorno;
• la natura del substrato (composizione, granulometria, indice di idraulicità e altre proprietà geotecniche del terreno);
• la quantità̀ d'acqua che effettivamente giunge alla pavimentazione;
• la manutenzione e stato di pulizia sia della pavimentazione stessa sia della superficie esterna circostante.

Pavimentazioni drenanti in pietra per le strade e le piazze

Le pavimentazioni in pietra a letto compatto destinate a traffico veicolare presentano la classica stratigrafia composta dal supporto, da uno strato di allettamento e dal rivestimento costituito da elementi lapidei e stuccatura delle fughe. Si tratta di un pacchetto che si prefigge di evitare l'entrata dell'acqua al fine di proteggere l'integrità̀ del sistema dal passaggio e dai ristagni d’acqua. 

Al contrario, le pavimentazioni drenanti sfruttano principi diversi, con requisiti di progettazione differenti. Gli spazi adiacenti tra un elemento di pietra e l’altro infatti non vengono saturati e chiusi ma anzi hanno lo scopo di far filtrare l'acqua verso gli strati sottostanti, anch’essi ad alta permeabilità. L’acqua quindi passa attraverso i vuoti presenti nel riempimento sciolto (pietrischetto, frantumato di roccia, ecc.) e viene drenata verso il basso, nell’allettamento che pure è sciolto. Così la pavimentazione assolve alla funzione sia di drenare le acque meteoriche sia di reggere il carico veicolare. 

La norma UNI 11714-1:2018 “Rivestimenti lapidei di superfici orizzontali, verticali e soffitti - Parte 1: Istruzioni per la progettazione, la posa e la manutenzione” contempla la possibilità di realizzare pavimentazioni drenanti carrabili in pietra a letto sciolto nei seguenti casi: 

• Letto e riempimento delle fughe sciolto, in sabbia: per le classi pedonali, ciclabili e residenziali (P4, P5, P6).
  
• Letto sciolto in frantumato di roccia e riempimento delle fughe in frantumato di roccia legato con resina poliuretanica esente da solvente: per tutte le classi pedonali, ciclabili, residenziali, a carrabilità occasionale, moderata e intensa, comprese rotonde e dossi dissuasori (P4, P5, P6, P7, P8, P9). In questo caso, la pavimentazione non risulta solo drenante, ma anche elastica, quindi non necessita dell’esecuzione dei giunti di dilatazione. Naturalmente la capacità di sopportare i carichi e la relativa fatica e la capacità drenante del pacchetto dipendono dalla natura, dalla granulometria e dalle caratteristiche prestazionali dell’allettamento e del riempimento delle fughe.

 

Soluzioni innovative Mapei per la realizzazione di pavimentazioni drenanti in pietra

I laboratori di Ricerca & Sviluppo Mapei hanno formulato MAPESTONE JOINT, resina poliuretanica esente da solventi appositamente studiata per realizzare nella massima sicurezza pavimentazioni elastiche e drenanti in pietra, durevoli, a costi di realizzazione e manutenzione ridotti e con numerosi altri vantaggi, tra cui quello estetico: MAPESTONE JOINT è di colore ambrato, e così il colore della fuga risulta perfettamente armonizzato con quello dei cubetti di porfido (la pietra usata maggiormente) e del frantumato di porfido impiegato per il riempimento della fuga, con un effetto d’insieme particolarmente gradevole.

MAPESTONE JOINT è conforme ai requisiti del regolamento REACH e risponde alle prescrizioni e ai requisiti richiesti dalla norma UNI 11714-1:2018 per le resine poliuretaniche, che devono garantire la sicurezza di prodotto, come la non infiammabilità, e la sicurezza d’uso nelle fasi di applicazione, di stoccaggio e di  trasporto. 

La conformità di MAPESTONE JOINT alle prescrizioni della norma UNI 11714-1:2018 comprende anche l’idoneità per le pavimentazioni di classe P9 e il contributo apportato alla durabilità dell’opera. 

Le pavimentazioni in pietra realizzate correttamente con MAPESTONE JOINT infatti  richiedono manutenzione limitata per diversi anni, perché sono resistenti ai cicli di gelo-disgelo, ai sali disgelanti, alle intemperie, e all’azione chimica di contaminanti come carburante e olio. Inoltre, grazie al tipico comportamento elastico, non è necessaria l’esecuzione di giunti di dilatazione e le pavimentazioni riescono ad assorbire le ingenti sollecitazioni meccaniche dovute dal passaggio di mezzi anche pesanti senza che si formano i pericolosi affossamenti né le discontinuità causati dal cedimento dell’allettamento. 

Un ulteriore vantaggio dell’utilizzo del MAPESTONE JOINT sono i rapidissimi tempi di messa in esercizio della pavimentazione, che si può aprire al traffico già dopo 48 ore dalla posa a 20°C.

Infatti, il concetto di sostenibilità per queste pavimentazioni non si limita soltanto al fatto che sono drenanti (sostenibilità ambientale) ma si estende anche alla sostenibilità sociale, poiché esse permettono di ridurre notevolmente le tempistiche di cantiere, a vantaggio dei cittadini e delle attività commerciali che possono tornare a utilizzare la pavimentazione in tempi brevi. 

La capacità drenante delle pavimentazioni realizzate con MAPESTONE JOINT dipende dalla morfologia, granulometria e classazione del frantumato di roccia (con prova Los Angeles ≤20%;) e dal rapporto frantumato di roccia/resina. 

La capacità drenante è misurabile secondo il metodo di prova UNI EN 12697- 40:2020 "Miscele bituminose - Metodi di prova - Parte 40: Drenabilità in sito", che descrive un metodo per la determinazione della conducibilità idraulica relativa in sito di una superficie stradale progettata per essere permeabile.

La prova consiste nella misura del tempo che una sezione passante (50 mm di diametro e 40 mm di spessore) di pavimentazione impiega per svuotare un cilindro riempito con 5 litri d’acqua (Figura 1). 

In tabella 1 sono riportate le misure su provini realizzati in laboratorio (400x400x40 mm) con varie miscele %wt di frantumato di roccia (Ø 3±6 mm) e MAPESTONE JOINT (MJ).

Tabella 1: misure della conducibilità idraulica su provini realizzati in laboratorio (400x400x40 mm) con varie miscele %wt di frantumato di roccia (Ø 3±6 mm) e MAPESTONE JOINT (prove eseguite secondo norma UNI EN 12697-40:2020).

Le misure evidenziano che anche nel caso di prodotto legante erogato in quantità abbondanti (provino 4) il coefficiente di conducibilità idraulica resta significativo: 38 litri al metro quadrato per secondo corrispondono a 2280 litri al minuto al metro quadrato, che è un valore molto maggiore di quanto normalmente richiesto per gli asfalti drenanti.

Intervento di manutenzione della pavimentazione in porfido di Via Aquileia a Udine

Via Aquileia è la strada di Udine che conduce, in direzione sud, ad Aquileia. Partendo dalla piazza sotto il castello, tutt’oggi attraversa "Porta Aquileia", elegante memoria delle svariate cinte murarie (ben cinque) di cui la città di Udine si dotò nei secoli.

Una direttrice importantissima per la città, quindi, un tempo come oggi. Questa via infatti è ancora percorsa quotidianamente dall’intenso traffico della città, tra cui anche mezzi pubblici e carichi in transito per e dal centro, che comportano continue e notevoli sollecitazioni al manto di cubetti di porfido che la caratterizza.

Nel contesto generale degli interventi pianificati dal comune di Udine, la manutenzione della pavimentazione in porfido di via Aquileia e di parte di via Gemona ha un ruolo di primo piano.

La pavimentazione esistente si presentava deformata, con diffusi avvallamenti, soprattutto nei punti maggiormente sollecitati dal traffico, cioè in corrispondenza a curve e incroci, oltre ad evidenziare abbondanti dissesti localizzati generalmente dovuti al distacco dei cubetti dal supporto. 

Per questo motivo l’Amministrazione ha messo a punto un piano di intervento, che, grazie all’utilizzo di tecniche realizzative non tradizionali, si prefiggeva di ottenere una maggior durabilità dell’opera e così ridurre i costi manutentivi nel tempo. 

Da parte della committenza, il Comune di Udine, si richiedeva al progetto anche che l’intervento garantisse un’attenzione particolare alla gestione delle risorse, come la realizzazione di una pavimentazione drenante per la gestione delle acque meteoriche e il massimo riutilizzo del manto preesistente, posato in tradizionale ad archi contrastanti e realizzato con cubetti appartenenti prevalentemente all’assortimento 8/10 cm, a cui si aggiungeva una consistente presenza di elementi di dimensioni inferiori.

Date queste premesse, in fase di progetto si è scelto di realizzare una pavimentazione elastica e drenante, conforme a norma UNI 11714-1:2018, classe P9 (traffico pesante: strada urbana; strada con corsia preferenziale di mezzi pubblici o con percorsi obbligati, strada a forte percorrenza; rotatorie, dossi e dissuasori di velocità) utilizzando legante poliuretanico per le fughe del manto in cubetti di porfido recuperati e letto sciolto per l’allettamento, il tutto su un sottofondo migliorato attraverso il getto di uno strato in misto granulare cementato. 

Oltre al rifacimento del manto, l’intervento comprendeva infatti anche il miglioramento del sottofondo, nonché il rifacimento delle cunette laterali, il riposizionamento in quota e la sistemazione dei chiusini, il tracciamento della segnaletica orizzontale. 

L’intera superficie, oltre 6000 mq, è stata posata utilizzando solo per il 30% “nuovi” cubetti di porfido, mentre per il restante 70% sono stati riutilizzati i cubetti provenienti dalla scarifica del precedente manto stradale, a cui è stata quindi data nuova vita dopo accurata selezione, lavaggio e burattatura. 

Unica eccezione lo stemma bianco e nero della città, realizzato in cubetti di granito - utilizzando una speciale versione trasparente di Mapestone Joint - e incastonato per sempre nella pavimentazione a dare il benvenuto a chi entra in città, proprio davanti alla nobile Porta Aquileia (Figura 4).

---

Le pavimentazioni realizzate con Mapestone Joint, resina poliuretanica esente da solventi, sono conformi alla UNI 11714-1, elastiche, prive di giunti, drenanti, fonoassorbenti (grazie alla matrice porosa delle fughe e dell’allettamento) e necessitano di limitata manutenzione.

---

Tenendo conto delle esperienze pregresse circa la durabilità in opera della capacità drenante del manto stradale, il piano di manutenzione ordinaria deve però comprendere la periodica pulizia con spazzatrici e aspiratrici. 

Gli interventi di pulizia sono inoltre da intensificare durante il periodo invernale nel caso di spargimento di sale con sabbia e ghiaia con funzione antigelo, pena il decadimento della capacità drenante della pavimentazione.

Guida alla progettazione delle pavimentazioni architettoniche di pietra secondo UNI 11714-1:2018, appendice G

>>> CLICCA QUI e seleziona le specifiche del tuo progetto
Scoprirai i prodotti Mapei più idonei per ottenere una pavimentazione architettonica di pietra a norma, durevole e bella

Riferimenti bibliografici: 

• C. T. Andersen, I. D. L. Foster, C. J. Pratt. The role of urban surfaces (permeable pavements) in regulating drainage and evaporation: development of a laboratory simulation experiment, Hydrological Processes. 13, 597±609 (1999).
• E.Z. Bean, W.F. Hunt, D.A. Bidelspach. Evaluation of four permeable pavement sites in Eastern North Carolina for runoff reduction and water quality impacts, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2007. 
• D. Conte Aree pedonali e carrabili permeabili per il riequilibrio idrologico - tesi di laurea, inedita, 2012.
• C. Dierkes, G. Angelis, J. Kandasamy, I. Kuhlmann. Pollution retention capability and maintenance of permeable pavements. Proceedings of 9th international conference on urban drainage, 2002. 
• S. Dickie, G. McKay, L. Ions, P. Shaffer. Planning for SUDS - Making it happen, CIRIA, London, 2010.
• Etatec, A. Paoletti. Strategie di Drenaggio Urbano Sostenibile e di Invarianza Idraulica in Regione Lombardia, 2012  European Environment Agency. Urban adaptation to climate change in Europe. 
• Challenges and opportunities for cities together with supportive national and European policies, EEA Report n° /2012. 
• ISTAT Temperatura e precipitazione nelle principali città, Anni 2002-2016, report 20 giugno 2018. 
• P. Kompatscher. Linee guida per la gestione sostenibile delle acque meteoriche. Provincia Autonoma di Bolzano, Agenzia provinciale per l’ambiente, Ufficio tutela acque, Bolzano 2008. 
• M. Munafò, (a cura di), 2020. Consumo di suolo, dinamiche territoriali e servizi ecosistemici. Edizione 2020.vReport SNPA 15/20. 
• D. Pezzaniti, S. Beecham, J. Kandasamy. Influence of clogging on the effective life of permeable pavements, in Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Water Management, 2008. 
• Regione Lombardia, banche dati Uso del suolo storico 1954, Dusaf 4 2012. 
• UNI 11714-1:2018 Rivestimenti lapidei di superfici orizzontali, verticali e soffitti - Parte 1: Istruzioni per la progettazione, la posa e la manutenzione. 
• UNI EN 12697-40:2020 Miscele bituminose - Metodi di prova - Parte 40: Drenabilità in sito.