Riciclaggio a freddo Prov AN

Riciclaggio
Pavimentazioni & Manti
Il riciclaggio a freddo avviato da diversi anni sulla rete stradale primaria
trova oggi applicazione anche nella viabilità minore
IL
RICICLAGGIO A FREDDO
SULLA VIABILITÀ PROVINCIALE DI ANCONA
Maurizio Bocci*
Andrea Grilli**
Figura 1
Il riciclaggio a freddo dei conglomerati bituminosi è sempre più una valida alternativa alle tecniche tradizionali, sia per la manutenzione, sia per la costruzione di nuove pavimentazioni stradali.
Lo sviluppo delle tecnologie di produzione
e l’evoluzione dei leganti consentono oggi
di ottenere miscele ad alte prestazioni e di
specifico impiego. Il punto di forza del riciclaggio a freddo resta, comunque, il beneficio ambientale: riduzione del prelievo
da cave, riduzione del consumo di combustibile per il riscaldamento ed il trasporto
dei materiali, riduzione delle conseguenti
emissioni in atmosfera, soluzione al problema dello stoccaggio e dello smaltimento del fresato. Nella memoria vengono presentate alcune esperienze maturate dal Servizio Strade della
provincia di Ancona, in collaborazione con l’Università Politecnica delle Marche.
Il riciclaggio dei conglomerati bituminosi
Negli ultimi anni l’uso dei materiali di riciclo è diventato sempre più
importante per via della limitata disponibilità di aggregati di cava e della difficoltà di smaltimento dei materiali di risulta delle demolizioni delle pavimentazioni stradali. La crescente sensibilità ambientale ha indirizzato i tecnici del settore a promuovere e migliorare le tecnologie
di riciclaggio, sia nell’ambito dei lavori di manutenzione che nell’ampliamento o nella costruzione di nuove strade. La tendenza attuale è
quindi volta a sfruttare al meglio le proprietà intrinseche e residue dei
materiali di rifiuto, secondo processi economici e compatibili con le
normative ambientali. Tra i vari materiali stradali da riciclare, il conglomerato bituminoso di recupero, comunemente detto “fresato”, rappresenta certamente una priorità per i volumi da smaltire.
Le tecniche di riciclaggio del conglomerato bituminoso possono essere
distinte in riciclaggio a caldo e riciclaggio a freddo: la prima è maggiormente impiegata nella costruzione di nuove pavimentazioni stradali,
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mentre la seconda negli interventi di risanamento e manutenzione.
Il riciclaggio a caldo in sito, che prevede il riscaldamento della pavimentazione esistente per agevolare la rimozione del conglomerato bituminoso, in Italia è stato completamente abbandonato a causa delle
emissioni di fumi pericolosi per gli addetti ai lavori e per l’ambiente.
Il riciclaggio a caldo in impianto è invece largamente praticato, anche
se impone delle modifiche al processo di produzione dei conglomerati bituminosi per il riscaldamento del fresato. Troppo spesso il fresato
viene aggiunto direttamente nella camera di miscelazione, senza preriscaldamento, senza l’uso di additivi, sottovalutando la perdita di qualità del conglomerato bituminoso. Il problema del riscaldamento del
fresato, la difficoltà di tenere sotto controllo la granulometria e il rischio di un eccesso di bitume limitano la percentuale massima di fresato riciclabile a circa il 30% della miscela. Tuttavia, con le dovute attenzioni in fase di confezione e grazie all’impiego di specifici additivi,
possono essere ottenute le stesse caratteristiche e le stesse prestazioni di una miscela con soli aggregati vergini. Ovviamente i benefici
rispetto alla produzione tradizionale sono limitati allo smaltimento di
una ridotta quantità di fresato, lasciando pressoché invariate le questioni energetiche, logistiche e ambientali legate al consumo di combustibile e alle emissioni di fumi in atmosfera.
STRADE & AUTOSTRADE 6-2010
Riciclaggio
Anche il riciclaggio a freddo può essere realizzato con impianto fisso,
oppure direttamente in sito. In impianto il fresato deve essere trasportato dal luogo di demolizione o da quello di stoccaggio e, dopo la
selezione e la miscelazione, deve essere riportato in cantiere per la
posa in opera con macchine vibrofinitrici. L’energia consumata è circa la stessa del sistema a caldo per quanto attiene alla fase di trasporto, ma è quasi azzerata nella fase di produzione della miscela che
non richiede né il riscaldamento degli aggregati né quello dell’emulsione bituminosa.
Il riciclaggio a freddo in sito si realizza con macchine stabilizzatrici che
consentono di demolire e miscelare i materiali della pavimentazione
esistente, anche in un’unica passata. Possono essere interessati solo
gli strati in conglomerato bituminoso e/o quelli sottostanti in funzione
delle finalità dell’intervento. Rispetto a tutte le altre tecniche di riciclaggio è quella che realizza il maggiore risparmio energetico, in quanto non necessita del riscaldamento dei componenti della miscela, né
del trasporto dei materiali da e per il cantiere.
Figura 2 - Schema del comportamento dei materiali impiegati nelle
pavimentazioni stradali
I leganti impiegati nel riciclaggio a freddo
I leganti comunemente impiegati nel riciclaggio a freddo sono il cemento e il bitume, in forma di schiuma o di emulsione. Il cemento conferisce rigidezza alle miscele, che è una caratteristica positiva in quanto migliora la distribuzione dei carichi di traffico sugli strati sottostanti. Tuttavia, una rigidezza eccessiva risulta peggiorativa, in quanto aumenta il livello tensionale nello strato, con la conseguente rapida fessurazione che porta al collasso strutturale.
Il legante bituminoso conferisce duttilità e flessibilità alle miscele che
diventano più soggette a deformarsi sotto l’azione dei carichi, ma migliorano notevolmente le prestazioni a fatica. Le attuali tendenze prevedono per il riciclaggio a freddo l’impiego contemporaneo dei due tipi di legante (cemento e bitume) in modo da sfruttare gli aspetti positivi di entrambi, riducendo o eliminando quelli negativi.
La Figura 2 mostra come dalla combinazione dei dosaggi dei due leganti possano scaturire varie miscele con caratteristiche diverse. Dalla stessa Figura emerge che, a parità di contenuto di bitume, all’aumentare del dosaggio di cemento incrementa la rigidezza della miscela mentre, a parità di contenuto di cemento, aumentando il dosaggio di bitume si tende verso miscele sempre più flessibili. Ovviamente il tipo e il dosaggio dei leganti incidono anche sul comportamento
del materiale sotto i carichi di traffico. Per bassi dosaggi di entrambi i
leganti la crisi della miscela sarà determinata dall’accumulo di deformazioni permanenti, per alti dosaggi di cemento da fessurazioni da fatica, per alti dosaggi di bitume da ormaiamento. Si può inoltre osservare come le miscele trattate con cemento e bitume si collochino nella zona centrale della matrice di Figura 2, con un comportamento intermedio tra il misto cementato e il conglomerato bituminoso, tendente
verso l’uno o l’altro in relazione al dosaggio dei due leganti.
L’impiego dell’emulsione bituminosa offre, rispetto al bitume schiumato, alcuni vantaggi sia dal punto di vista tecnico che della sicurezza di cantiere. In forma di schiuma può essere utilizzato solo il bitume
distillato tal quale, mentre le emulsioni possono essere additivate con
lattice di gomma o prodotte con bitumi modificati. L’emulsione bituminosa può essere impiegata a temperatura ambiente, evitando rischi
per gli addetti ai lavori, riducendo le emissioni di fumi e consentendo
una maggiore flessibilità nella gestione dei tempi di attesa prima della miscelazione. Con il bitume schiumato l’eventuale temperatura troppo bassa del bitume (sotto i 160°C), qualunque sia la causa, in qualsiasi momento, comporta il rifiuto del legante e quindi il ritorno dell’autobotte (anche parzialmente utilizzata) al luogo di carico.
Per quanto riguarda l’emulsione è importante che sia specificatamente
adeguata ai materiali di recupero e alle esigenza operative. Infatti,
quando l’emulsione si rompe, il bitume si separa dalla fase acquosa e
la viscosità del liquido aumenta in modo significativo. Le singole particelle del materiale riciclato vengono ricoperte da una sottile pellicola di bitume freddo e viscoso che rende più difficile il costipamento del
materiale da stabilizzare. Per una buona riuscita del trattamento sono
necessarie emulsioni sovrastabilizzate, cioè a rottura molta lenta, capaci di impastare sia il filler naturale che il cemento. L’emulsione sovrastabilizzata, che dovrebbe “rompere” solo dopo o durante la fase
di costipamento, consente inoltre di gestire con maggiore margine
temporale le fasi di livellamento e compattazione senza pregiudicare
la buona riuscita dell’intervento.
Dal punto di vista prestazionale il bitume schiumato e l’emulsione bituminosa offrono delle miscele finali del tutto simili. Tuttavia la principale differenza sta nel modo di dispersione del bitume e di ricoprimento degli aggregati. L’emulsione tende a bagnare uniformemente
anche le pezzature più grossolane creando un film di bitume continuo
ed inglobando in esso il cemento che non agisce come legante idraulico ma come agente irrigidente del mastice. Il bitume schiumato si disperde in forma di piccoli frammenti, generando legami puntuali. Il cemento non inglobato dal bitume (mastice) sviluppa legami idraulici indipendenti che determinano la maggior rigidezza e la minor duttilità
del prodotto.
Il tipo e la quantità di legante da utilizzare nel riciclaggio a freddo, sia
esso in impianto o in sito, variano generalmente in relazione alla funzione che avrà lo strato riciclato nella nuova pavimentazione.
Per gli strati di base vengono usualmente impiegati cemento 32,5 N
(1,5%÷2,0%) ed emulsione sovrastabilizzata di bitume modificato
(3,5%÷4,5%), in modo da ottenere un materiale con un comportamento reologico simile ad un conglomerato bituminoso tradizionale. Il
cemento è usato per controllare la rottura dell’emulsione e accelerare il processo di maturazione, mentre l’emulsione di bitume modificato garantisce elasticità e alte prestazioni a fatica. Lo scheletro litico
può essere costituto totalmente da fresato. L’integrazione con aggregati di primo impiego è necessaria solo per la correzione granulometrica che è meno importante per la frazione grossa, ma diventa indispensabile quanto risulta carente la parte fina, in particolare il filler.
Per strati di fondazione o di sottobase viene utilizzata emulsione sovrastabilizzata di bitume distillato (3,0%÷3,5%) e cemento 32,5 N
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Riciclaggio
(1,5%÷2,5%). Gli aggregati lapidei possono essere costituiti da solo
fresato o da una miscela di fresato e materiali non bitumati, di riciclo
(vecchia fondazione, C&D, ecc.) o di primo impiego. E’ possibile realizzare questo tipo di miscela anche senza la disponibilità di fresato.
Resta invece la necessità della correzione granulometrica per compensare la mancanza della frazione fina che è determinante per la formazione del mastice filler-bitume.
I casi studio sulla viabilità provinciale di Ancona
L’importanza degli interventi manutentivi sulla viabilità provinciale costituisce un aspetto fondamentale nelle attività funzionali-strategiche
dell’Amministrazione Provinciale di Ancona.
Nell’approvazione del Piano Generale di Sviluppo 2008-2012 la Presidenza della Provincia di Ancona ha espressamente richiamato la necessità di impegnarsi negli interventi stradali utilizzando metodologie e tecniche innovative come il riciclaggio a freddo della sovrastruttura stradale. L’Assessorato alla Viabilità Provinciale ha posto molta attenzione al riciclaggio già a partire dalla fase di programmazione triennale dei lavori
pubblici, momento di identificazione e quantificazione dei propri bisogni
in ordine di priorità. Le esperienze sviluppate negli ultimi anni hanno permesso di valutare e mettere a confronto tecniche e prodotti per il riciclaggio a freddo, sia per gli aspetti cantieristici ed operativi che per quelli prestazionali. Già dall’anno 2008, la Provincia di Ancona ha inserito nel
proprio Prezziario Provinciale le voci specifiche del riciclaggio a freddo
della sovrastruttura stradale, sia in sito che in impianto e con le diverse
tipologie di legante bituminoso: emulsione di bitume modificato, emulsione bituminosa sovrastabilizzata, bitume schiumato.
Nel seguito vengono illustrate quattro diverse applicazioni di riciclaggio a freddo eseguite negli ultimi anni sulla rete stradale della Provincia di Ancona.
Il riciclaggio in sito con emulsione di bitume distillato
sulla S.P. n° 2
Figure 3A e 3B - Schema della pavimentazione della S.P. n° 2
Caratteristiche dell’emulsione
Parametro
Norma di riferimento
Valore tipico
Contenuto di bitume [%]
UNI EN 1431
60
Omogeneità [%]
UNI EN 1429
0,1
Sedimentazione a sette giorni [%]
UNI EN 12847
8
pH
UNI EN 12850
3
Indice di rottura [%]
UNI EN 13075-1
180
Stabilità al cemento [g]
UNI EN 12848
<2
Caratteristiche del bitume estratto
Parametro
Norma di riferimento
Valore tipico
Penetrazione [dmm]
UNI EN 1426
70
Punto di rammollimento [°C]
UNI EN 1427
50
Punto di rottura Fraass [°C]
UNI EN 12593
–10
Tabella 1 - Emulsione bituminosa sovrastabilizzata per il riciclaggio in sito
La scelta della miscela ottimale è avvenuta mediante campo prove.
Dopo le opportune verifiche granulometriche e di umidità del materiale granulare presente in sito, sono state realizzate due brevi tratte
con diversi dosaggi di legante: 2% di cemento e 3% di emulsione nella prima, 2% di cemento e 3,5% di emulsione nella seconda. Durante
la fase di impasto con macchina stabilizzatrice sono stati prelevati e
compattati in sito, tramite pressa giratoria (UNI EN 12697-31), i pro-
La S.P. n° 2 “Sirolo-Senigallia”, classificata come extraurbana secondaria di tipo C1, è interessata da un traffico medio giornaliero di circa
4.000 veicoli, di cui il 15% pesanti, corrispondenti a 6 milioni di assi standard da 80 kN a ruote gemellate in 20 anni (livello di traffico 3 del
Catalogo delle pavimentazioni CNR n° 178/95).
La pavimentazione esistente era costituita da 4
cm di usura, 5 cm di binder e circa 35 cm di fondazione in misto granulare. Attraverso specifici
saggi è stato possibile accertare che la fondazione e il sottofondo esistente erano caratterizzati da buoni valori di portanza in virtù della compattazione prodotta dal traffico nel corso dei tanti anni di esercizio. Si è pertanto deciso di fresare tutto il conglomerato bituminoso esistente e di
stabilizzare la sottostante fondazione con emulsione bituminosa e cemento per una profondità
di 20 cm. E’ stato poi steso un nuovo strato di
binder di 5 cm e un tappeto di usura di 4 cm, entrambi con conglomerato bituminoso tradizionale a caldo (Figure 3A e 3B).
E’ stata impiegata un’emulsione bituminosa sovrastabilizzata RIGEVAL MC, classificata come
C 60 B 6 (UNI EN 13808), specificatamente formulata per impastare le frazioni fini e ritardare
la presa del cemento (Tabella 1).
Figura 4 - La macchina stabilizzatrice sulla S.P. n° 2
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Riciclaggio
Figura 5 - Resistenza a trazione indiretta (campo prove)
Figura 6 - Modulo di rigidezza (campo prove)
vini necessari all’esecuzione di prove di resistenza a trazione indiretta (UNI EN 12697-23) e di modulo di rigidezza (UNI EN 12697-26). Sia
le prove di resistenza a trazione indiretta che di modulo sono state eseguite dopo due differenti processi di stagionatura: maturazione accelerata (72 ore a 40°C) e maturazione naturale a lungo termine (60 giorni a 25°C).
Le Figure 5 e 6 mostrano rispettivamente i valori di resistenza a trazione indiretta e di modulo di rigidezza dei provini realizzati in sito e
stagionati secondo le due procedure. I risultati ottenuti fanno rilevare,
per entrambe le miscele, valori inferiori per i provini maturati secondo il processo accelerato.
Considerato che le caratteristiche meccaniche delle due miscele risultavano abbastanza simili (resistenze a trazione indiretta a 25°C superiori a 0,35 MPa e moduli di rigidezza a 20°C superiori a 3.000 MPa),
sulla base di una valutazione economica è stato adottato un dosaggio
del 2% di cemento e del 3% di emulsione bituminosa.
Una volta definita la miscela di progetto, dal punto di vista operativo,
la lavorazione è stata eseguita con un “treno di riciclaggio” costituito
da automezzo spandicemento, autobotte per l’emulsione bituminosa,
macchina stabilizzatrice (Figura 4), rullo monotamburo vibrante, rullo
gommato e macchina livellatrice. Dopo la compattazione lo strato è
stato protetto con la stesa di 1,2 kg/m² di emulsione acida al 55% di
bitume saturata con graniglia.
Il riciclaggio in sito con emulsione bituminosa di bitume
modificato sulla S.P. n° 18
La S.P. n° 18 “Jesi-Monterado”, classificata come extraurbana secondaria di tipo C1, è interessata da un traffico medio giornaliero di
circa 5.000 veicoli di cui il 5% pesanti, corrispondenti a 2,5 milioni di
assi standard da 80 kN a ruote gemellate in 20 anni (livello di traffico
2 del Catalogo delle pavimentazioni CNR n° 178/95).
La vecchia pavimentazione era costituita da 8 cm di conglomerato bituminoso e circa 30 cm di fondazione in misto granulare. Dalle indagini condotte è stato possibile accertare che lo strato di fondazione e
il sottofondo erano ancora in grado di garantire adeguati valori di portanza. Considerato che non esistevano vincoli di quota, si è pertanto
deciso di fresare 5 cm di conglomerato bituminoso, di stabilizzare con
emulsione bituminosa e cemento i sottostanti 15 cm (circa 3 cm di
conglomerato bituminoso e 12 cm della vecchia fondazione), di stendere nuovi strati di binder e di usura con conglomerato bituminoso tradizionale a caldo, rispettivamente di 5 e 3 cm (Figure 7A e 7B).
Figure 7A e 7B - Schema della pavimentazione della S.P. n° 18
In questo caso, con lo scopo di garantire buone prestazioni a fatica, è
stata impiegata l’emulsione di bitume modificato RIGEVAL, di tipo C 60
BP 6 (UNI EN 13808), ideale per il riciclaggio in sito di materiali contenenti fresato, in grado di miscelare le frazioni fini e ritardare la presa del cemento (Tabella 2).
Il dosaggio dei leganti (4% di emulsione e 2% di cemento) è stato determinato con mix design in laboratorio, facendo riferimento alla resistenza a trazione indiretta a 25°C (minimo 0,30 MPa) e al modulo di
rigidezza a 20°C (minimo 3.000 MPa) di provini sottoposti a maturazione accelerata di 72 ore a 40°C.
Le caratteristiche meccaniche sono state riscontrate sulla miscela prelevata e compattata in sito al momento dei lavori e su carote estratte
nove mesi dopo.
Caratteristiche dell’emulsione
Parametro
Norma di riferimento
Valore tipico
Contenuto di bitume [%]
UNI EN 1431
60
Omogeneità [%]
UNI EN 1429
0,1
Sedimentazione a sette giorni [%]
UNI EN 12847
8
pH
UNI EN 12850
3
Indice di rottura [%]
UNI EN 13075-1
180
Stabilità al cemento [g]
UNI EN 12848
<2
Caratteristiche del bitume estratto
Parametro
Norma di riferimento
Valore tipico
Penetrazione [dmm]
UNI EN 1426
60
Punto di rammollimento [°C]
UNI EN 1427
62
Punto di rottura Fraass [°C]
UNI EN 12593
–16
Ritorno elastico [%]
UNI EN 13398
> 60
Tabella 2 - Emulsione di bitume modificato per il riciclaggio in sito
STRADE & AUTOSTRADE 6-2010
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Riciclaggio
Come è possibile rilevare dalla Figura 8,
la miscela prodotta ha ampiamente soddisfatto i requisiti di progetto, mentre le
carote hanno fornito valori addirittura superiori, conseguenza del completamento
del processo di maturazione e della probabile post-compattazione.
Anche la sensibilità termica della miscela prelevata e compattata in sito e delle
carote risulta del tutto paragonabile a
quella di progetto.
Nella Figura 9 sono riportate le curve di
fatica della miscela di progetto, di quella
prelevata e compattata in sito e delle carote prelevate nove mesi dopo. Le curve
risultano quasi sovrapposte confermando la corrispondenza tra il trattamento
realizzato e la miscela di progetto.
Figura 10 - Il riciclaggio in sito sulla S.P. n° 18
Il riciclaggio in impianto con emulsione additivata
con lattice sulla S.P. n° 16
Figura 8 - Influenza della temperatura sul modulo di rigidezza
La S.P. n° 16 “di Sassoferrato”, classificata come extraurbana secondaria di tipo C1, è interessata da un traffico medio giornaliero di circa
4.500 veicoli, di cui il 10% pesanti, corrispondenti a 4,5 milioni di assi standard da 80 kN a ruote gemellate in 20 anni (livello di traffico 2
del Catalogo delle pavimentazioni CNR n° 178/95).
La vecchia pavimentazione era costituita da 3 cm di usura, 4 cm di binder e circa 35 cm di fondazione in misto granulare. Dal rilievo dei dissesti la causa principale di danneggiamento era costituita dall’omaiamento degli strati bituminosi, mentre la fondazione risultava ancora in
buone condizioni. Pertanto, si è deciso di operare interventi localizzati
con la fresatura di circa 15 cm (7 cm di conglomerato bituminoso e 8
cm di vecchia fondazione), la realizzazione di uno strato di base di 12
cm con materiale riciclato a freddo con emulsione bituminosa e cemento, la stesa di nuovi strati di binder (5 cm) e di usura (4 cm) in conglomerato bituminoso tradizionale a caldo (Figure 11A e 11B).
Dovendo intervenire a tratti, in zone a volte piccole, al fine di tenere
sotto controllo l’assortimento granulometrico del fresato, si è scelto
di produrre il conglomerato bituminoso a freddo in impianto. In questo caso, anche in relazione ai volumi di traffico non troppo elevati,
la miscela è stata confezionata con emulsione bituminosa sovrasta-
Figura 9 - Curve di fatica della miscela riciclata a freddo
Anche in questo caso la lavorazione in sito è stata realizzata con automezzo per lo spandimento del cemento, autobotte per l’emulsione
bituminosa, macchina stabilizzatrice (Figura 10), rullo monotamburo
vibrante, rullo gommato e macchina livellatrice.
6
Figure 11A e 11B - Schema della pavimentazione della S.P. n° 16
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Riciclaggio
Caratteristiche dell’emulsione
Parametro
Norma di riferimento
Valore tipico
Contenuto di bitume [%]
UNI EN 1431
60
Omogeneità [%]
UNI EN 1429
0,1
Sedimentazione a sette giorni [%]
UNI EN 12847
6
pH
UNI EN 12850
4
Indice di rottura [%]
UNI EN 13075-1
180
Stabilità al cemento [g]
UNI EN 12848
<2
Caratteristiche del bitume estratto
Parametro
Norma di riferimento
Valore tipico
Penetrazione [dmm]
UNI EN 1426
55
Punto di rammollimento [°C]
UNI EN 1427
62
Punto di rottura Fraass [°C]
UNI EN 12593
–16
Ritorno elastico [%]
UNI EN 13398
> 50
Tabella 3 - Emulsione bituminosa sovrastabilizzata additivata con lattice
di gomma
bilizzata RIGEVAL LX, additivata con lattice di gomma, che garantisce adeguate prestazioni meccaniche e una buona lavorabilità fino
a oltre due ore dall’impasto.
Per l’ottimizzazione della miscela di progetto sono stati confezionati in
impianto tre impasti con differenti dosaggi di legante: 4% di emulsione e 1,5% di cemento, 3% di emulsione e 2% di cemento, 4% di emulsione e 2% di cemento. Le miscele prodotte sono state compattate sul
posto tramite pressa giratoria (UNI EN 12697-31) e sottoposte a prove di rottura a trazione indiretta a 25°C (UNI EN 12697-23) e di mo-
Valori medi di resistenza a trazione indiretta
Figura 12 - Valori medi della resistenza a trazione indiretta
Valori medi del modulo di rigidezza
Figura 13 - Valori medi del modulo di rigidezza
dulo di rigidezza a 20°C (UNI EN 12697-26), dopo una maturazione
di 72 ore a 40°C. Sulla base dei risultati ottenuti, riportati in forma
grafica nelle Figure 12 e 13, è stata adottata la miscela con il 4% di
emulsione e il 2% di cemento, in quanto offriva la migliore combinazione di resistenza a rottura (> 0,30 MPa a 25°C) e di modulo di
rigidezza (> 3.000 MPa a 20°C).
Dal punto di vista operativo, dopo la miscelazione in impianto ed il
trasporto in cantiere, il conglomerato freddo è stato steso con una
macchina vibrofinitrice e compattato con rullo ferro gomma e rullo
gommato.
Il riciclaggio in impianto con emulsione di bitume
modificato sulla S.P. n° 360
La S.P. n° 360 “Nuova Arceviese”, classificata come extraurbana secondaria di tipo C1, è interessata da un traffico medio giornaliero di
circa 5.000 veicoli di cui il 10% pesanti corrispondenti a 5 milioni di
assi standard da 80 kN a ruote gemellate in 20 anni (livello di traffico
3 del Catalogo delle pavimentazioni CNR n° 178/95).
L’intervento è stato eseguito su un
tratto stradale di nuova costruzione, in variante rispetto al tracciato
esistente (bretella Brugnetto-Pianello). Pur trattandosi di una nuova pavimentazione, nel progetto è
stato previsto l’impiego di conglomerato riciclato a freddo per la formazione dello strato di base. Il progetto prevedeva una sovrastruttuFigura 14 - Schema della
ra costituita da 10 cm di fondazio- pavimentazione della S.P. n° 360
ne in misto granulare, 25 cm di misto cementato, 15 cm di base in
conglomerato bituminoso a freddo, 4 cm di binder e 3 cm di tappeto
di usura in conglomerato bituminoso tradizionale a caldo (Figura 14).
Non avendo a disposizione materiale della vecchia pavimentazione
da riciclare, la produzione della miscela è stata realizzata in impianto con impiego di emulsione di bitume modificato RIGEVAL CM
(Tabella 4).
Considerata la tipologia dei materiali da riciclare a disposizione presso l’impianto e l’assortimento granulometrico da perseguire, è stata
Caratteristiche dell’emulsione
Parametro
Norma di riferimento
Contenuto di bitume [%]
UNI EN 1431
Omogeneità [%]
UNI EN 1429
Sedimentazione a sette giorni [%]
UNI EN 12847
pH
UNI EN 12850
Indice di rottura [%]
UNI EN 13075-1
Stabilità al cemento [g]
UNI EN 12848
Caratteristiche del bitume estratto
Parametro
Norma di riferimento
Penetrazione [dmm]
UNI EN 1426
Punto di rammollimento [°C]
UNI EN 1427
Punto di rottura Fraass [°C]
UNI EN 12593
Ritorno elastico [%]
UNI EN 13398
Valore tipico
60
0,1
6
4
180
<2
Valore tipico
55
62
–16
> 60
Tabella 4 - Emulsione di bitume modificato con SBS per il riciclaggio
in impianto
STRADE & AUTOSTRADE 6-2010
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Riciclaggio
adottata una miscela costituita per circa il 50% da misto granulare
proveniente dalla demolizione di strati di fondazione e per il restante
50% da conglomerato bituminoso fresato. Per ottimizzare il dosaggio
dei leganti sono stati prodotti quattro impasti ottenuti dalla combinazione di due quantità di cemento (2 e 2,5%) e due quantità di emulsione (3 e 3,5%). Le miscele confezionate in laboratorio sono state
compattate con pressa giratoria (UNI EN 12697-31) e sottoposte a pro-
ve di rottura a trazione indiretta a 25°C (UNI EN 12697-23) dopo una
maturazione di 72 ore a 40°C. La Figura 15 mostra i risultati medi delle prove di resistenza a trazione indiretta da cui si è deciso di adottare la miscela con il 3,5% di emulsione e il 2,5% di cemento. La produzione in impianto è stata verificata con ulteriori prove di resistenza
a trazione indiretta e con la determinazione del modulo di rigidezza
che, dopo una stagionatura di 72 ore a 40°C, ha sempre fornito valori superiori a 3.000 MPa.
Il conglomerato riciclato a freddo è stato posto in opera con vibrofinitrice e compattato con rullo tandem e rullo gommato (Figura 16).
Conclusioni
Figura 15 - Valori medi della resistenza a trazione indiretta
Alcune recenti applicazioni sulla viabilità provinciale di Ancona hanno
confermato la possibilità di utilizzare conglomerati bituminosi riciclati a freddo anche sulla viabilità secondaria.
Le innovazioni tecnologiche e lo sviluppo di leganti appositamente formulati hanno permesso la confezione di miscele con caratteristiche
meccaniche e operative adeguate alle specifiche esigenze dei diversi
cantieri. In particolare, la taratura degli agenti emulsionanti ha consentito di ottenere emulsioni con tempi di rottura mirati a mantenere
una elevata lavorabilità della miscela fino alla compattazione finale.
Per quanto riguarda la scelta del tipo di emulsione da impiegare è stato confermato che l’emulsione sovrastabilizzata di bitume distillato è
particolarmente adatta per la realizzazione di strati di fondazione o di
sottobase con miscelazione in sito.
Figura 16 - La fase di stesa dello strato di base riciclato a freddo in impianto
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Riciclaggio
L’emulsione di bitume modificato con polimeri, potendo garantire elevate prestazioni a fatica, è ideale per la realizzazione di strati di base
soggetti a sollecitazioni di trazione.
L’emulsione sovrastabilizzata additivata con lattice di gomma si pone
in una posizione intermedia tra le due precedenti, garantendo ampia
versatilità di impiego e comunque buone caratteristiche sotto i carichi
ripetuti.
Va infine evidenziato che le miscele confezionate a freddo con materiali di riciclo possono essere positivamente utilizzate non solo nell’ambito di lavori di manutenzione ma anche nella costruzione di pavimentazioni di nuove strade.
* Professore Ordinario
dell’Università Politecnica
** Dottore di Ricerca
dell’Università Politecnica
del
delle
del
delle
Dipartimento ISAC
Marche
Dipartimento ISAC
Marche
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Ringraziamenti
Gli Autori desiderano ringraziare l’Amministrazione Provinciale, in modo particolare la Presidenza, l’Assessorato alla Viabilità e lo Staff tecnico del Servizio Gestione Viabilità, per la disponibilità e la collaborazione nella realizzazione del programma sperimentale e la Valli Zabban SpA per il supporto del Laboratorio Centrale di Bologna.
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