PAVIMENTAZIONI STRADALI: effetto dell'invecchiamento e potenzialità di recupero

1 Introduzione

Negli ultimi decenni, la necessità sempre più forte di garantire la massima sostenibilità delle costruzioni ha portato ad una maggior attenzione nei confronti della limitazione dell’impatto ambientale anche nel campo stradale, favorendo così una notevole diffusione di tecniche di recupero dei materiali di demolizione.
La tecnica di manutenzione più comune coinvolge la fresatura della vecchia pavimentazione ed il rifacimento degli strati in conglomerato bituminoso. Questo ha portato ad un’ampia disponibilità di conglomerato bituminoso di recupero, denominato Reclaimed Asphalt (RA) o più comunemente detto “fresato”, il quale può essere riutilizzato all’interno di nuove miscele bituminose, con notevoli vantaggi economici ed ambientali. La tecnica che permette il recupero sia degli aggregati che del vecchio bitume proveniente dal fresato è denominata “Riciclaggio a Caldo”: si tratta di combinare il fresato con aggregati nuovi o vergini, nuovo legante e/o agenti di riciclaggio. Il riciclaggio a caldo del fresato è generalmente effettuato in impianto. In questo caso quantità limitate di fresato, generalmente non più del 40%, sono riutilizzate per la produzione di nuovo conglomerato bituminoso. In particolare, l'ammontare massimo di fresato riciclato dipende dalla struttura dell’impianto e le caratteristiche del fresato stesso.
Generalmente l'impianto di produzione tradizionale deve essere modificato per consentire che il fresato venga riscaldato prima della fase di miscelazione [3, 4].
Infatti, se il fresato freddo e umido viene aggiunto direttamente nella camera di miscelazione, gli aggregati vergini devono essere riscaldati ad una temperatura molto elevata per garantire una temperatura opportuna di miscelazione. Una temperatura troppo elevata degli aggregati può causare l'ossidazione, o addirittura la combustione, del bitume nuovo penalizzando la durata finale del conglomerato bituminoso prodotto. Al contrario, introdurre fresato caldo nella fase di miscelazione migliora la miscelazione di leganti e la lavorabilità della miscela.
Le caratteristiche del fresato come la granulometria, il tipo e le proprietà del bitume residuo giocano un ruolo fondamentale nella fase del mix design. Altre caratteristiche come omogeneità, impurità e contenuto di acqua influenzano significativamente la qualità della produzione [5].
Al fine di aumentare ed ottimizzare l'uso di fresato, la norma EN 13108-8 specifica i requisiti per la classificazione e descrizione del fresato come materiale costituente del conglomerato bituminoso.
Durante la vita utile della pavimentazione il bitume è sottoposto a un processo di invecchiamento che provoca un progressivo cambiamento nelle sue proprietà fisico-chimiche. Di conseguenza, bitume nel fresato spesso manifesta un comportamento rigido, scarsa adesione e proprietà di rivestimento ridotte.
Pertanto, quando si utilizza un alto contenuto di fresato, un'adeguata lavorabilità e prestazioni meccaniche possono essere garantite da specifici additivi [5, 6]. Tra gli additivi utilizzati per il riciclaggio, una distinzione può essere fatta tra agenti ammorbidenti e ringiovanenti. Gli agenti ammorbidenti (consentono la riduzione della viscosità del bitume invecchiato, mentre i ringiovanenti (ripristinano le proprietà chimico-fisiche del bitume invecchiato [3, 4, 7, 8, 9].

2 Obiettivi della ricerca
Questo studio presenta un’indagine sperimentale focalizzata sulla determinazione dell’effetto dell’invecchiamento e di uno specifico additivo sui parametri reologici che caratterizzano il bitume. In particolare sono stati perseguiti tre obiettivi principali che traducono tre fasi distinte della possibile vita utile di un bitume ovvero:
• la prima fase nella quale il bitume è soggetto ad un primo processo di invecchiamento. In questa fase lo studio valuta l’effetto dell’invecchiamento sul bitume tradizionale (evoluzione delle caratteristiche meccaniche del bitume nella prima fase di vita utile);
• la seconda fase nella quale è possibile prevedere il recupero del bitume invecchiato tramite uno specifico additivo (primo ciclo di riciclaggio a caldo). In questa fase l’indagine è volta a determinare l’influenza di un additivo, in due differenti dosaggi, sul bitume invecchiato (correzione delle caratteristiche meccaniche del bitume invecchiato tramite uno specifico additivo);
• la terza fase nella quale si verifica l’effetto dell’invecchiamento sul bitume recuperato e corretto con scopo di prevedere quindi l’effetto dell’invecchiamento sul bitume rigenerato con l’additivo (evoluzione delle caratteristiche meccaniche del bitume dopo il primo processo di riciclaggio nella sua seconda fase di vita utile).

NELL'ARTICOLO COMPLETO:

3 Programma sperimentale
4 Il bitume

4.1 Generalità
4.2 L’invecchiamento del bitume
4.3 Il comportamento meccanico del bitume
4.4 La deformazione limite della regione viscoelastica lineare
4.5 Determinazione della master curve
4.5.1 Sviluppo della Mastercurve
5 Analisi dei risultati
5.1 Effetto dell’invecchiamento sul bitume tradizionale
5.2 Effetto dell’additivo sul bitume invecchiato
5.3 Effetto dell’invecchiamento sul bitume additivato
6 Conclusioni
7 Bibliografia