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LA CARATTERIZZAZIONE PRESTAZIONALE DEI CONGLOMERATI BITUMINOSI 5 Novembre 2010 Ore 9.30 Benvenuto Ore 9.45 Prove di compattazione e ormaiamento La nuova idea Tecnotest Dr. Mambrini Tecnotest Ore 10,30 Prove di compattazione e ormaiamento Esperienze di laboratorio Ing. Toraldo Politecnico di Milano Ore 11.15 Pausa caffè Ore 11.30 Le prove dinamiche Ore 12.15 Domande e approfondimento Ore 13.00 Buffet e visita azienda Ore 14.00 Dimostrazioni pratiche : Compattazione, ormaiamento, pressa giratoria, macchina dinamica Ore 15.30 Conclusione e saluto Dr. Massimo Fila Presidente Tecnotest Ing. Viola Tecnotest Dr. Mambrini, Ing. Viola, Ing. Nardelli LA CARATTERIZZAZIONE PRESTAZIONALE
DEI CONGLOMERATI BITUMINOSI
tecnotest
Dott. Mario Mambrini
R&D tecnotest ®
05 Novembre 2010
tecnotest ® S.r.l.
via E. De Nicola, 31
41122 Modena (ITALY)
Tel: +39 059-252025
Fax: +39 059-253848
www.tecnotest.it
[email protected]
Il confezionamento
del provino
tecnotest ®
Material Testing Equipment
2
CARATTERISTICHE
 Due in uno: il Roller Compactor ed il Wheel
Tracking
Apparatus
trovano
soluzione
integrata in una macchina in grado di
produrre lastre di conglomerato bituminoso a
densità
controllata
e,
successivamente,
eseguire il test d’ormaiamento
 Sistema
computerizzato controllato in
retroazione
touch screen
 Sistema servo-pneumatico per il movimento
verticale
 Sistema elettro-meccanico per il movimento
orizzontale
 Camera termostatica con termoregolazione
 L’interfaccia utente è un
automatica fino a 60°C
 Conforme alla normativa
EN 12697–33:
“Specimen prepared by roller compactor;
method using a roller running on vertical
sliding steel plates”
 Conforme alla normativa EN 12697-22:
“Wheel tracking; small size devices “
tecnotest ®
3
Sistema di
carico
Ruote coassiali
compattazione
Conglomerato
bituminoso
Lamelle
Stampo
Base stampo
tecnotest ®
tecnotest ®
4
Ruota
ormaiamento
Conglomerato
bituminoso
tecnotest ®
tecnotest ®
5
L’integrazione dei due modi d’utilizzo è resa possibile dalla particolare
architettura della macchina (coperta da brevetto)
 La novità riguarda la forma dei coltelli dotati di due appendici laterali,
che forniscono alla lamella stessa una caratteristica forma a T
 Il rullo cilindrico è sostituito da due dischi coassiali che scorrono sulle
appendici laterali dei coltelli
 I due dischi sono disposti a distanza eccedente l’ingombro dello stampo
 Rimuovendo i coltelli, i dischi possono scendere oltre il bordo dello
stampo così da presentare al conglomerato bituminoso la ruota centrale
delegata all’ormaiamento

tecnotest ®
6
tecnotest ®
7
Carico verticale massimo 20 kN a 10 bar
 Corsa orizzontale 500 mm
 Velocità orizzontale 250mm/sec
 Test con controllo in retroazione

 carico
 spostamento
 Confezionamento del provino ad una
specifica o contenuto di vuoti
 Dimensione lastra
densità
 lunghezza
500 mm; larghezza 260 mm;
altezza variabile

Termine prova automatica
 altezza provino settata
 numero cicli settato

tecnotest ®
Procedure utente
8
Carico verticale costante 0.7 kN
 Corsa orizzontale 230 mm
 Frequenza orizzontale

26.5cicli/min

Controllo temperatura
fino a 60°C

Termine prova automatico
 profondità solco settata
 numero cicli settato

Procedura automatica
 Metodo A
1000 cicli o 15 mm
 Metodo
B
10000 cicli o 20 mm

tecnotest ®
Procedure utente
9
COMPATTATORE A RULLO
 Il continuo controllo in retroazione del carico o dello spostamento determina una
eccellente omogeneità della lastra prodotta
risolvono i problemi ai
bordi, evitano carichi differenziali sul provino e movimenti orizzontali anomali nello
 La compattazione di tipo “kneading” e il confinamento
stampo da parte della miscela
 Gli elementi di metallo preriscaldati hanno l’inerzia termica necessaria per
mantenere la temperatura della miscela pressochè costante durante la
compattazione
 Possibilità di eseguire procedure definite da utente
SISTEMA DI ORMAIAMENTO
 Il continuo controllo in retroazione del carico aiuta nella correzione dei fenomeni
inerziali
 Possibilità di eseguire
procedure definite da utente (differenti livelli di carico)
INSIEME
Due in uno: sistema conveniente sia da un punto di vista economico, sia per
l’ottimizzazione dello spazio in laboratorio

tecnotest ®
10
CARATTERISTICHE

Pressione sul provino regolabile da 200 kPa
a 1000 kPa
Numero cicli giratori 0-999
 Angolo giratorio regolabile da 0.5° a 2.0°,
+/- 0.2° (default 1.25°)
 Velocità giratoria 30.0 giri/min +/-0.5
 Velocità del pistone regolabile (default

10 mm/sec)

Altezza del provino misurata in continuo
durante il
+/-0,1 mm
Termine
test
prova
con
approssimazione
automatico:
altezza del
provino settata, Nmax o numero di giri
 Stampo: diametro interno 150 o 100 mm,
altezza 250 mm, costruito in acciaio (durezza
minima Rockwell C 48), spessore minimo
9.5 mm, altezza minima provino 40 mm
 Stampo forato diametro 150 mm opzionale
 Attrezzatura per la misura dello sforzo di
taglio opzionale (per stampo 150 mm)

tecnotest ®
11
Grazie per l’attenzione!
Mario Mambrini
tecnotest ® S.r.l.
Tel: +39 059-252025
Fax: +39 059-253848
www.tecnotest.it
[email protected]
Giornata di studio:
“La caratterizzazione prestazionale dei
conglomerati bituminosi
bituminosi”
Modena, 05/11/2010
Prove di compattazione e ormaiamento:
le esperienze del Laboratorio Sperimentale Stradale
del Politecnico di Milano
Ing. Emanuele Toraldo
ROLLING COMPACTOR & WHEEL TRACKER
Cosa sono? Perché si utilizzano?
Sono delle attrezzature di laboratorio impiegate per la Sono
delle attrezzature di laboratorio impiegate per la
caratterizzazione prestazionale (volumetrica e meccanica) dei conglomerati bituminosi.
conglomerati bituminosi.
Si utilizzano per:
Si
utilizzano per:
RC: realizzare piastre in conglomerato bituminoso aventi
caratteristiche volumetriche controllate, rappresenta il più recente , pp
p
step evolutivo delle attrezzature per la compattazione di laboratorio
WT: valutare in laboratorio, attraverso un test accelerato, l’attitudine
di un conglomerato bituminoso alla formazione di ormaie, è una delle prove richieste nei più recenti protocolli internazionali. Emanuele Toraldo
2
ROLLING COMPACTOR
Emanuele Toraldo
3
ROLLING COMPACTOR: GENERALITA’
ar Gyrato
ory
Shea
Co
ompacto
or
Marshall Hamm
mer
L’evoluzione delle principali metodologie di laboratorio per
la compattazione dei conglomerati bituminosi
bituminosi.
Lab Rolling Compactor
Emanuele Toraldo
4
Quali sono le principali tipologie di compattatori a piastra ad
oggi disponibili? E contemplate dalla Normativa europea?
-Pneumatic tyre method
-Steel roller method
-Sliding plates method
((kneading
g compactors)
p
)
Emanuele Toraldo
5
Perché compattare piastre in conglomerato bituminoso?
-per prove di ormaiamento;
-Per estrarre travetti per prove dinamiche;
-Per estrarre campioni cilindrici per diverse prove:
-Prove (anche dinamiche)
in configurazione di trazione indiretta;
-Prove di taglio.
g
Emanuele Toraldo
6
Quali caratteristiche geometriche e volumetriche è
necessario controllare nelle piastre in conglomerato
bituminoso?
Caratteristiche geometriche: spessore (h);
Caratteristiche volumetriche: massa volumica (MV) e
volume dei vuoti (%v)
… con particolare riferimento all
all’omogeneità!
omogeneità!
Emanuele Toraldo
7
ROLLING COMPACTOR:
IL COMPATTATORE TECNOTEST
La sperimentazione presso il Laboratorio Sperimentale Stradale
del DIIAR
DIIAR-Politecnico
Politecnico di Milano
Milano.
Obi tti i
Obiettivi:
1 D
1.
Definizione
fi i i
d
della
ll migliore
i li
procedura
d
di compattazione
tt i
che soddisfi la Norma EN 12697-33:2003;
2. Calibrazione di detta procedura su diverse
tipologie di C.B.;
3. Definizione degli spessori limite (minimo e massimo)
per piastre con diversi C.B.
Emanuele Toraldo
8
ROLLING COMPACTOR: IL COMPATTATORE TECNOTEST
SPERIMENTAZIONE DEL LSS-DIIAR-PoliMi
1. Definizione della migliore procedura di compattazione che
soddisfi la Norma EN 12697
12697-33:2003;
33:2003;
D tt N
Detta
Norma d
definisce:
fi i
La massa di materiale da inserire nello stampo
M=L*l*h*TMD*(1-%v)
M=0,50mm*0,26m*0,05m*2500*(1-0,04)
Il range di variabilità del carico da imporre
durante la compattazione ed il numero di passate
F 20% Np=10-30
F±20%;
10 30 (Nc=5-15)
5 15)
Emanuele Toraldo
9
12697-33:2003;
33:2003;
Applicando
A
li
d lla N
Normativa,
ti
lla compattazione
tt i
non è
soddisfacente, perché:
-Il contenuto dei vuoti desiderato non viene raggiunto;
-IlIl carico
i non è uniforme
if
((primi
i i cicli,
i li b
bassa F)
-Il numero di passate (o cicli) è estremamente variabile
Si rende quindi necessaria una procedura ottimizzata …
Emanuele Toraldo
10
12697-33:2003;
33:2003;
L procedura
La
d
messa a punto
t agisce
i
su:
-metodologia di compattazione
- determinazione del quantitativo di CB da
inserire nello stampo
Emanuele Toraldo
11
12697-33:2003;
33:2003;
Metodologia
g di compattazione,
p
, 2 fasi:
-pre-compattazione,
pre compattazione, per permettere ll’uniformità
uniformità del
contatto tra lamelle e superficie del CB;
-compattazione con triplo vincolo rispetto:
-alla forza applicata
pp
((F ≈ cost.))
-al numero di passate (tra 10 e 30 passate,
ovvero tra 5 e 15 cicli)
-all’altezza finale (quella desiderata)
Emanuele Toraldo
12
12697-33:2003;
33:2003;
Pre-compattazione,
p
, per
p p
permettere l’uniformità del
contatto tra lamelle e superficie del CB.
Metodologia:
N
Numero
di cicli
i li iimposti
ti = 10 (20 passate)
t )
Controllo di spostamento = 0,5 mm/ciclo
Carico iniziale 0,1 kN
Carico massimo 17 kN
Emanuele Toraldo
13
12697-33:2003;
33:2003;
C
Compattazione
tt i
i controllo
in
t ll di carico,
i
con ttriplo
i l vincolo
i
l rispetto:
i
tt
alla forza applicata (F = 17 kN ± 20%);
-alla
-al
al numero di passate (massimo 30
30, 15 cicli);
-all’altezza
-all
altezza finale (quella desiderata
desiderata, solitamente 50 mm)
mm).
Emanuele Toraldo
14
12697-33:2003;
33:2003;
Determinazione del quantitativo di CB da inserire nello
stampo secondo la procedura:
stampo,
-Piastra
Piastra di primo tentativo
tentativo, secondo le indicazioni della
Normativa:
M=L*l*h*TMD*(1-%vobiettivo)
- Misura di MVreale , calcolo %vreale e misura hreale
Emanuele Toraldo
15
12697-33:2003;
33:2003;
Se %
S
%vreale = %v
% obiettivo ± 0,5%
0 5%
e se hreale = hobiettivo ± 2 mm
Altrimenti, correzione della massa:
M = MEN ± MCorrezione
M=L*l*h*TMD*(1-%vobiettivo) ± TMD*(L*l*h*(vreali – vobiettivo))
Emanuele Toraldo
16
RISULTATI SPERIMENTALI:
MATERIALI: 3 miscele, prodotte in impianto, correntemente
utilizzate per la realizzazione di strati di usura, binder e base:
USURA 0/9; 6,30% Bitume ordinario; TMD = 2476 kg/m3
BINDER 0/15; 5,25% Bitume ordinario; TMD = 2548 kg/m3
Base 0/25; 4,25% Bitume ordinario; TMD = 2605 kg/m3
Emanuele Toraldo
17
RISULTATI SPERIMENTALI
Compattazione
p
con massa di p
primo tentativo ((secondo EN))
Materiale
Massa
(EN)
[k ]
[kg]
Altezza
media
reale
l [mm]
[
]
MV media
reale
[k / 3]
[kg/m
% v medi
reali
N° cicli
pre-compattazione
p
p
N° cicli
compattazione
p
Usura
15 450
15,450
51 8
51,8
2 304
2.304
69
6,9
10
5
Binder
15,900
52,9
2.350
7,8
10
15
Base
16,250
54,8
2.379
8,7
10
15
Emanuele Toraldo
18
RISULTATI SPERIMENTALI (Massa EN)
Determinazione delle caratteristiche g
geometriche e volumetriche:
suddivisione delle lastre in 15 parti e determinazione di h, MV e %v
SETTORE 1
Altezza [mm]
3
Massa volumica [kg/m ]
Contenuto di vuoti [%]
SETTORE 4
52,9
Altezza [mm]
2305
6,9
53,1
Altezza [mm]
2296
SETTORE 2
Altezza [mm]
3
3
3
Altezza [[mm]]
52,9
Massa volumica [kg/m3]
2309
SETTORE 3
Altezza [mm]
2297
51,6
Altezza [mm]
2291
SETTORE 10
51,2
Altezza [mm]
2303
7,0
SETTORE 8
3
3
SETTORE 13
51,4
Altezza [mm]
2303
7,0
SETTORE 11
51,4
Altezza [mm]
2295
3
2312
6,6
SETTORE 14
51,6
Altezza [mm]
2302
51,5
3
Altezza [[mm]]
51,8
Altezza [[mm]]
51,3
Altezza [[mm]]
51,7
Altezza [[mm]]
51,9
2302
2316
2318
2311
SETTORE 9
7,0
7,0
SETTORE 12
6,5
Emanuele Toraldo
2302
7,3
51,3
3
7,5
SETTORE 6
6,7
3
7,2
SETTORE 5
7,3
SETTORE 7
51,6
7,0
SETTORE 15
6,4
6,6
19
Correzione della massa:
USURA 0/9: M = MEN + Mcorrezione = 15.450 g + 485 g = 15.935 g
BINDER 0/15: M = MEN + Mcorrezione
= 15.900
15 900 g + 670 g = 16.570
16 570 g
i
BASE 0/25: M = MEN + Mcorrezione
= 16.250
16 250 g + 875 g = 17.125
17 125 g
i
Realizzazione di nuove piastre
Emanuele Toraldo
20
Compattazione
p
con massa corretta
Materiale
Massa
corretta
[k ]
[kg]
Altezza
media
reale
l [mm]
[
]
MV media
reale
[k / 3]
[kg/m
% v medi
reali
N° cicli
pre-compattazione
p
p
N° cicli
compattazione
p
Usura
15 935
15,935
51 5
51,5
2 381
2.381
38
3,8
10
14
Binder
16,570
n.d.
n.d.
n.d.
10
n.d.
Base
17,125
n.d.
n.d.
n.d.
10
n.d.
Emanuele Toraldo
21
RISULTATI SPERIMENTALI (Massa corretta)
Determinazione delle caratteristiche g
geometriche e volumetriche:
suddivisione delle lastre in 15 parti e determinazione di h, MV e %v
SETTORE 1
SETTORE 4
SETTORE 7
SETTORE 10
SETTORE 13
Altezza [mm]
50,1
Altezza [mm]
50,1
Altezza [mm]
50,8
Altezza [mm]
51,9
Altezza [mm]
53,0
2381
2378
2385
2379
2386
3,8
SETTORE 2
4,0
SETTORE 5
3,7
SETTORE 8
3,9
SETTORE 11
3,6
SETTORE 14
Altezza [mm]
50,9
Altezza [mm]
50,4
Altezza [mm]
51,0
Altezza [mm]
52,3
Altezza [mm]
53,8
2378
2372
2373
2385
2380
3,9
SETTORE 3
Altezza [mm]
4,2
SETTORE 6
50 6
50,6
3
2383
3,8
Altezza [mm]
4,2
SETTORE 9
50 5
50,5
3
2381
3,9
Altezza [mm]
3,7
SETTORE 12
51 1
51,1
3
2383
3,8
Altezza [mm]
3
Contenuto di vuoti
3,9
SETTORE 15
52 1
52,1
Altezza [mm]
54 0
54,0
2372
2400
4,2
Emanuele Toraldo
3,1
22
RISULTATI SPERIMENTALI (confronto CB usura)
SETTORE 1
Altezza [mm]
3
Con massa EN
SETTORE 4
52,9
Altezza [mm]
2305
6,9
3
SETTORE 2
Altezza [mm]
3
3
2296
3
2309
3
3
Con massa corretta
2381
3,8
3
SETTORE 2
Altezza [[mm]]
3
2378
3,9
3
SETTORE 3
Altezza [mm]
3
2383
3,8
3
Emanuele Toraldo
2303
3
2378
3
2372
3
2381
3,9
3
3
2385
3
2373
3
Altezza [mm]
2383
3,8
3
2302
7,0
SETTORE 15
Altezza [mm]
2318
51,9
3
2311
6,6
SETTORE 13
51,9
Altezza [mm]
2379
53,0
3
2386
3,6
SETTORE 14
52,3
,
Altezza [[mm]]
2385
53,8
,
3
3,7
Contenuto di vuoti
52 1
52,1
Altezza [mm]
2372
SETTORE 12
51 1
51,1
51,5
3
51,7
SETTORE 11
Altezza [[mm]]
6,6
2302
3,9
51,0
,
2312
SETTORE 14
SETTORE 10
Altezza [mm]
Altezza [mm]
6,4
50,8
51,3
3
51,6
7,0
2316
SETTORE 9
Altezza [mm]
2303
SETTORE 12
4,2
50 5
50,5
Altezza [mm]
SETTORE 8
Altezza [[mm]]
3
51,3
3,7
50,4
,
Altezza [mm]
7,0
2295
SETTORE 7
Altezza [mm]
SETTORE 13
51,4
SETTORE 11
6,5
50,1
Altezza [mm]
7,3
2302
3
51,4
SETTORE 9
SETTORE 6
Altezza [mm]
Altezza [mm]
4,2
50 6
50,6
3
51,8
SETTORE 5
Altezza [[mm]]
Altezza [mm]
7,0
2291
4,0
50,9
,
SETTORE 10
51,2
SETTORE 8
SETTORE 4
Altezza [mm]
Altezza [mm]
7,0
50,1
3
51,6
SETTORE 6
Altezza [mm]
SETTORE 1
7,5
52,9
6,7
Altezza [mm]
2297
SETTORE 5
Altezza [mm]
SETTORE 3
Altezza [mm]
7,2
53,1
7,3
Altezza [mm]
SETTORE 7
51,6
2380
3,9
SETTORE 15
4,2
54 0
54,0
3
2400
3,1
23
RISULTATI SPERIMENTALI (confronto CB binder)
SETTORE 1
Altezza [mm]
3
Con massa EN
SETTORE 4
50,6
Altezza [mm]
2361
7,3
3
SETTORE 2
Altezza [mm]
3
3
2353
SETTORE 5
Altezza [mm]
2352
3
SETTORE 3
Altezza [mm]
7,7
50,8
7,7
Altezza [mm]
SETTORE 7
50,9
2351
7,7
3
Altezza [mm]
2348
7,8
SETTORE 8
Altezza [mm]
2337
SETTORE 6
Altezza [mm]
51,0
8,3
50,6
3
SETTORE 10
51,6
3
2351
7,7
3
Altezza [mm]
2362
7,3
SETTORE 11
Altezza [mm]
2340
SETTORE 9
Altezza [mm]
51,9
8,2
50,9
3
SETTORE 13
54,4
3
2339
8,2
3
2350
7,8
SETTORE 14
Altezza [mm]
2355
SETTORE 12
Altezza [mm]
54,8
7,6
51,9
55,9
3
56,3
3
2347
7,9
SETTORE 15
54,9
Altezza [mm]
2362
7,3
57,0
3
2347
7,9
Con massa corretta
Emanuele Toraldo
24
RISULTATI SPERIMENTALI (confronto CB base)
SETTORE 1
Altezza [mm]
3
SETTORE 4
52,5
Altezza [mm]
2363
9,3
3
SETTORE 7
52,9
Altezza [mm]
2394
8,1
3
SETTORE 10
53,6
Altezza [mm]
2368
9,1
3
SETTORE 13
56,0
Altezza [mm]
2394
8,1
59,0
3
2385
8,4
Con massa EN
SETTORE 2
Altezza [mm]
3
SETTORE 5
52,5
Altezza [mm]
2375
8,8
SETTORE 3
Altezza [mm]
3
3
SETTORE 8
53,0
Altezza [mm]
2381
8,6
SETTORE 6
52,3
Altezza [mm]
2404
7,7
3
3
SETTORE 11
54,0
Altezza [mm]
2363
9,3
SETTORE 9
52,9
Altezza [mm]
2375
8,8
3
3
SETTORE 14
56,0
Altezza [mm]
2363
9,3
SETTORE 12
53,4
Altezza [mm]
2386
8,4
3
59,3
3
2372
8,9
SETTORE 15
56,0
Altezza [mm]
2388
8,3
58,9
3
2376
8,8
Con massa corretta
Emanuele Toraldo
25
WHEEL TRACKER
Emanuele Toraldo
26
WHEEL TRACKER: GENERALITA’
Cos’è l’ormaiamento?
L ormaiamento (TIPO 1) è l’accumulo
L’ormaiamento
l accumulo di deformazioni permanenti nei
conglomerati bituminosi per l’effetto combinato dei carichi e delle alte
temperature. È un fenomeno di tipo incrementale.
Si evidenzia con deformazioni superficiali.
L ormaiamento può anche essere dovuto al cedimento della
L’ormaiamento
pavimentazione e non solo dei CB (TIPO 2).
Emanuele Toraldo
27
WHEEL TRACKER: GENERALITA’
Qual è il fenomeno fisico da cui deriva l’ormaiamento?
Emanuele Toraldo
28
WHELL TRACKER:
L’ORMAIATORE TECNOTEST E LA NORMATIVA
Tale fenomeno può essere simulato in laboratorio, mediante test
accelerati in diverse condizioni (secondo EN 12697-22:2003)
accelerati,
12697 22:2003)
Principalmente dimensioni della ruota:
Principalmente,
-Extra Large Size
-Large Size
-Small
Small Size (with slabs or cores):
-Procedure A in air
-Procedure
Procedure B in air
-Procedure B in water
Emanuele Toraldo
29
WHELL TRACKER:
L’ORMAIATORE TECNOTEST
Small Size - Procedure A in air
Small Size Wheel
-Diametro (D): 200÷205 mm
-Larghezza (w): 50±5 mm
-Carico
C i (F)
(F): 700
700+(w/50)
( /50) N ≈ 700 N
Procedure A in air
-Cicli (C): 1000 oppure Profondità del solco = 15 mm
-WTRate = 10,4*TRm*(w/F); TRm è la media di due letture della
profondità del solco in un intervallo tra 100 cicli,, dipende
p
p
dal
numero di letture
-R
RD = 15000/n
15000/ 15, dove
d
n15 è il numero di cicli
i li necessario
i a
formare un solco da 15 mm
Emanuele Toraldo
30
WHELL TRACKER:
Small Size
Procedure B in air
-Cicli (C): 10.000 oppure profondità del solco = 20 mm
-WTSlope = (d10000 - d5000)/5; dove d10000 e d5000 sono le
profondità dei solchi dopo 5000 e 10000 cicli; se la durata
della prova è inferiore a 10000 cicli il WTS si calcola con
riferimento alla parte lineare della curva di evoluzione del
solco, includendo almeno 2000 cicli.
Emanuele Toraldo
31
WHELL TRACKER:
del DIIAR
DIIAR-Politecnico
Politecnico di Milano.
Milano
Obiettivo: valutare la conformità dell’attrezzatura
alla Norma EN 12697-22:2003
12697 22:2003, secondo i metodi A e B
B.
Emanuele Toraldo
32
WHELL TRACKER:
La sperimentazione presso il Laboratorio Sperimentale Stradale del DIIARPolitecnico di Milano.
Procedura A su un CB: Usura 0/9
RISULTATI: Curva degli Abbassamenti (ogni 100 cicli)
0.7
0.660
0.628
0.584
0.6
0.546
500
600
0.489
0.5
A
Abbassamen
nto [mm]
0.539
0.596
0.444
0.4
0.381
0.292
0.3
0.2
0.1
0
0
100
200
300
400
700
800
900
1000
Cicli
Emanuele Toraldo
33
WHELL TRACKER:
del DIIAR
DIIAR-Politecnico
Politecnico di Milano
Milano.
RISULTATI:
TRm = 3rn + rn-1 - rn-2 - 3rn-3 = 0,26 μm/ciclo
WTR = 10,4 * TRm * (w/L)
WTR = 10,4 * 0,26 * (50/700) = 0,19 μm/ciclo
L’attrezzatura è in grado di seguire la Procedura A della
Norma EN 12697-22:2003
Emanuele Toraldo
34
CONCLUSIONI
La validazione di attrezzature di nuova realizzazione è un elemento di
forza nella garanzia della qualità di un prodotto.
Ciò deve avvenire prima e non durante la commercializzazione.
A tal fine l’azienda può percorrere due strade, ugualmente efficaci:
-effettuare la validazione in proprio, disponendo quindi di personale
qualificato e in grado di gestire l’iter di validazione;
-cercare le competenze all’esterno, ad esempio rivolgersi a centri di
ricerca come le università
ricerca,
università.
Questo è ciò che Tecnotest sta facendo!
Emanuele Toraldo
35
LA CARATTERIZZAZIONE PRESTAZIONALE
DEI CONGLOMERATI BITUMINOSI
tecnotest
Ing. Pierpaolo Viola
R&D tecnotest ®
05 Novembre 2010
tecnotest ® S.r.l.
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Quella che garantisce la migliore
soluzione e le migliori prestazioni
al minor costo...
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2
 Tipo di infrastruttura
 Tipo di pavimentazione
 Tipo di miscela
 Ambiente
 Temperatura
 Gelo
 Disgelo
 Umidità
 Vita utile stimata
 Tipo di traffico
 Distribuzione del traffico
 Ripetizioni del carico
 Velocità dei veicoli
 E molto altro ancora...
tecnotest ®
3
 Fessurazioni per fatica (alligator)
 Ormaiamento
 Fessurazioni trasversali (termiche)
 Fessurazioni longitudinali
 Fessurazioni a blocchi
 Fessurazioni nei giunti
 Fessurazioni di scorrimento
 Buche
 Ondulazioni
 Depressioni
 Rigonfiamenti
 Rappezzi
 Scagliatura della superficie
 Disgregazione e distacco di inerti
 Levigatura degli inerti
 Essudazione di bitume
 Pompaggio
 E molto altro ancora...
tecnotest ®
4
Fattori di
input
Manutenzione
Materiali
Pavimentazione
Progetto
della miscela
Test e
validazione
Progetto
strutturale
tecnotest ®
5
tecnotest ®
6
Il metodo MARSHALL
 I concetti base del
metodo Marshall
furono
originariamente
sviluppati
intorno al 1939
 Fu sviluppato per essere semplice,
rapido e sufficientemente accurato per i
carichi del tempo
 È stato utilizzato e implementato per
rispondere alle nuove esigenze, ma il
sistema base di test e il criterio di
selezione sono rimasti gli stessi
tecnotest ®
7
È fondamentale testare i materiali
in condizioni di prova
che simulino quelle reali:
caratterizzazione prestazionale
tecnotest ®
8
È necessario sfruttare al meglio le proprietà meccaniche dei materiali stradali per
non vanificare il potenziale in qualunque condizione d’esercizio
 Nasce l’esigenza di sottoporre i materiali stradali a sollecitazioni che meglio
rappresentino i carichi reali d’esercizio, sia per intensità, sia per frequenza di
applicazione
 I carichi stradali sono di tipo dinamico, ciclico o casuale

Il pacchetto stradale
 Ogni strato della pavimentazione ha la sua
funzione e le sue caratteristiche
 È fondamentale conoscere le performance di
tutti
i
componenti
per
un’adeguata
progettazione del pacchetto stradale
I materiali
 I materiali rispondono alle sollecitazioni in
maniera diversa
tecnotest ®
9
 È
necessario
valutare
e
discriminare
i
comportamenti elastici, viscosi e plastici; quelli
reversibili da quelli irreversibili
 La risposta è funzione della temperatura e delle
modalità di applicazione del carico
E* Modulo Complesso
Modello Kelvin-Voigt: comportamento visco-elastico
 0 sen( t )

(t )

 0 e i  E * e i
 ( t )  0 sen( t   )  0
E*  E * ( cos  isin )  E1  iE 2
E* 
tecnotest ®
E1  E * cos
Parte Reale
E2  E * sin
Parte Immaginaria
Dove:
σ0= tensione max
ε0 = deformazione max
E* 
E* 
0
0
( E1  E2 )
2
 E2
 E1
  arctan
2



ω = 2πf = velocità angolare
φ = ωt = angolo di fase
10
 Sottoponendo il C.B. ad un carico ciclico o dinamico
ripetuto nel tempo, si enfatizzano le differenze tra
comportamento reversibile e irreversibile
 La risposta rimane funzione della
temperatura e delle modalità di
applicazione del carico:
 tipo di controllo
 velocità e frequenza
 forma d’onda
 energia immessa
 Si devono valutare ed investigare, in
particolare, i seguenti fenomeni:
deformazione permanente
 comportamento a fatica
 proprietà auto-riparante (healing)

tecnotest ®
11
SPECIFICHE
Prove avanzate su materiali
stradali: dai campioni di

conglomerato bituminoso a
materiali non legati e terra
 Sistema con servocontrollo in
retroazione, elettro-idraulico,
digitale
 Capacità di carico statico e
dinamico 25 kN
 Frequenze fino a 60 Hz
 Elettronica e software accurati
e semplici da usare
 Conforme
alle
normative
AASHTO (Superpave), ASTM,
EUROPEE (EN 13108,EN 12697)
 Camera
Termostatica con
campo temperature -20/+80°C

tecnotest ®
Disegno modulare
12
tecnotest ®
13
tecnotest ®
14
PROCEDURA DI PROVA
 Normativa di riferimento: UNI EN 12697-26 (C)
 Provino cilindrico (Φ = 100÷150 mm; h = 30÷75 mm)
 Target: deformazione orizzontale picco 0,005% di Φ
 Temperatura: costante (20°C)
 Numero cicli calibrazione: ≥10
 Numero cicli di prova: 5
 Test per provino: 2 con diametro ruotato di 90°
Modulo di rigidezza
Sm 
tecnotest ®
F  (  0.27)
( z  h)
Valore assoluto modulo complesso
|E*| o valore del modulo secante
15
PROCEDURA DI PROVA
 Normativa di riferimento: UNI EN 12697-24 (D)
 Provino prismatico: B,H ≥ 3D; L ≥ 6max(B,H)
 Test in controllo di:
 controllo di carico (pav. sottili)
 controllo di deformazione (pav. spesse)
 Variabili di prova:
 Tipo forma d’onda
 Frequenza di carico
 Numero cicli: a “rottura” secondo il criterio scelto (S=50%S0 ; εt=2ε0)
Equazione fatica
N  k1    k 2  E  k 3
tecnotest ®
1
N  K 
 
n
1
N  C 
 
m
16
Numero Cicli (N)
Numero Cicli (N)
 Rapporto Modulo Rigidezza vs. N Cicli in
controllo di deformazione
2  Energia Dissipata vs. N Cicli in controllo di
deformazione
wi     i   i  seni
3  Rapporto Energia (N·w0/wi) vs. N Cicli:
 in controllo di deformazione N/S
 in controllo di tensione N·S
tecnotest ®
3
N/S – Rapporto Energia
1
2
w – Energia Dissipata (psi)
S/S0 – Rapporto Modulo Rigidezza
1
Numero Cicli (N)
17
Numero Cicli (N)
Numero Cicli (N)
 Rapporto Modulo Rigidezza vs. N Cicli in
controllo di deformazione
2  Energia Dissipata vs. N Cicli in controllo di
deformazione
wi     i   i  seni
3  Rapporto Energia (N·w0/wi) vs. N Cicli:
 in controllo di deformazione N/S
 in controllo di tensione N·S
tecnotest ®
3
N*S – Rapporto Energia
1
2
w – Energia Dissipata (psi)
S/S0 – Rapporto Modulo Rigidezza
1
Numero Cicli (N)
18
CURVA DI FATICA O DI WÖHLER
log σ/ Tensione
-ε
Deformazione
10000
1000
100
10
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
log N (cicli a rottura)
Cicli a rottura
tecnotest ®
19
PROCEDURA DI PROVA
 Normativa di riferimento: UNI EN 12697-25 (A)
 Provino cilindrico: Φ = 148±5 mm; h = 60±2 mm
 Test in controllo di carico
 Carico di condizionamento: 10 kPa (10 min.)
 Carico di prova: 100 kPa
 Numero cicli di carico: 3600 (2 h.)
Deformazione permanente
 h0  hn 

 h0 
 n  100  
Pendenza di creep
fc 
 n1   n 2
n1  n2
Modulo di creep
En 
tecnotest ®

n
20
SCON-1500
 Condizionamento e controllo del segnale
 Generatore di funzioni
 Acquisizione dati
 Servocontrollo avanzato digitale in retroazione
 Chiusura del loop su ciascun canale
 Commutazione sicura tra ciascun canale
 Porta ethernet per comunicazione remota
 Microprocessore 850 MHz
 Risoluzione 16 bit
 Frequenza ciclo massima 6 kHz
 Frequenza conversione canali 100 kHz
 8 canali di input e 4 di output
tecnotest ®
21
SOFTWARE C.A.T.S.
 Procedure automatiche standard
 Procedure avanzate di ricerca e sviluppo
 Procedure di configurazione e calibrazione dei sensori e
dei dispositivi
 Controllo PID avanzato adattivo e monitoraggio in
tempo reale
 Controllo e gestione remota del sistema
 Trasferimento del controllo da o
verso ogni sensore o canale
 Controllo
indipendente
e
simultaneo
di
più
canali
di
pilotaggio digitale
tecnotest ®
22
 EN 13108-1, Miscele bituminose - Specifiche del materiale Parte 1:
Conglomerato bituminoso prodotto a caldo
Conglomerato bituminoso per strati molto sottili
Conglomerato con bitume molto tenero
Conglomerato bituminoso chiodato
Conglomerato bituminoso antisdrucciolo chiuso (Stone Mastic Asphalt)
Asfalto colato
Conglomerato bituminoso ad elevato tenore di vuoti
Conglomerato bituminoso di recupero
 EN 13108-20, Miscele bituminose
Specifiche
del
Prove di tipo
materiale
Parte
20:
 EN
13108-21, Miscele bituminose
Specifiche del materiale Parte 21:
Controllo di produzione di fabbrica
Marcatura CE
tecnotest
®
Obbligatoria dal Marzo 2008
23
Grazie per l’attenzione!
Pierpaolo Viola - [email protected]
tecnotest ® S.r.l.
Tel: +39 059-252025
Fax: +39 059-253848
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