Conglomerato bituminoso

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Pavimentazione in conglomerato bituminoso, in ambito aeroportuale

Il conglomerato bituminoso è un conglomerato artificiale costituito da una miscela di aggregati (materiali rocciosi di diversa granulometria quali filler, sabbia e pietrisco) e un legante di tipo bituminoso.

Nei conglomerati cosiddetti a bitume modificato si prevede anche l'aggiunta di polimeri (resine sintetiche) che influenzano le caratteristiche fisiche e/o chimiche del materiale.

Viene utilizzato di norma per la realizzazione delle superfici carrabili (strade, piste di atterraggio, ecc.).

Il conglomerato bituminoso viene chiamato comunemente, anche se erroneamente, asfalto, che invece si può considerare un conglomerato bituminoso naturale.

Inerti[modifica | modifica sorgente]

Nel confezionamento di conglomerati bituminosi vengono impiegati inerti di origine naturale oppure provenienti dalla frantumazione delle rocce, aventi granulometria variabile.

Quelli naturali sono la ghiaia e la sabbia provenienti da depositi naturali, mentre quelli artificiali sono pietrischi e graniglie che si ottengono per estrazione dalle cave e successiva frantumazione.

Si parla inoltre di:

I materiali molto fini che hanno il compito di riempire gli spazi lasciati liberi dagli aggregati più grossi vengono chiamati filler o additivi.

Leganti bituminosi[modifica | modifica sorgente]

Affioramento naturale di bitume.

Come il cemento nei conglomerati cementizi, i leganti bituminosi hanno la funzione di legare gli inerti fra di loro. I leganti bituminosi possono essere:

  • bitumi naturali: si presentano come materiale impregnante di molte rocce sedimentarie (arenarie, calcari,ecc.) oppure sotto forma di vene o sacche nel sottosuolo o ancora come affioramenti superficiali alimentati da vene sotterranee.
  • bitumi artificiali: sono un sottoprodotto della distillazione frazionata del petrolio. Sono meno stabili dei precedenti poiché presentano una minore percentuale di asfalteni che proteggono il bitume dall'invecchiamento provocato dall'ossidazione dell'aria e dalla prolungata esposizione agli agenti atmosferici. Per migliorarne la stabilità i bitumi di petrolio vengono sottoposti a un trattamento (moderata ossidazione) che ne provoca un parziale invecchiamento; in questo caso si parla di bitumi ossidati o soffiati;
  • bitumi liquidi: ottenuti dai precedenti semisolidi con l’aggiunta di solventi;
  • emulsioni bituminose: si ottengono disperdendo bitume puro, in percentuale del 50-65%, in acqua calda addizionata di specifici tensioattivi; venendo a contatto con la superficie da trattare l’acqua evapora e il bitume si coagula formando una pellicola;
  • asfalti: derivano dalla frantumazione di rocce calcaree naturali impregnate intimamente di bitume. Tali rocce sono dette rocce asfaltiche;
  • catrami: si ottengono dal raffreddamento dei vapori che si liberano durante la distillazione secca del litantrace;

Produzione[modifica | modifica sorgente]

I conglomerati bituminosi vengono prodotti in appositi impianti.

I vari ingredienti vengono mescolati a caldo (150 °C circa).

Per primo vengono mescolate le varie pezzature degli inerti fino a ottenere la curva granulometrica richiesta, successivamente si spruzza il bitume e, nel caso di bitumi additivati, le resine sintetiche.

Il conglomerato viene successivamente trasportato fino al luogo di posa mediante macchine stenditrici mantenendo la miscela a una temperatura adatta alla lavorazione.

Modalità di posa[modifica | modifica sorgente]

Come accennato precedentemente il conglomerato bitumioso è un materiale che viene impastato e posato a caldo.

Di norma le temperature che devono raggiungere i conglomerati variano da 130 a 150 °C; nel caso di bitumi modificati tali temperature possono essere maggiori.

I conglomerati bituminosi non vanno sottoposti a temperature eccessivamente elevate poiché si potrebbero danneggiare le proprietà leganti del bitume ma, poiché la lavorabilità del materiale è garantita dalla sua temperatura, questa non deve essere neppure troppo bassa per non compromettere le caratteristiche finali del conglomerato posato. Il periodo ideale di preparazione e di posa della miscela bituminosa è pertanto quello che va da marzo a novembre, a condizione che le condizioni meteorologiche siano buone, ovvero con livelli di umidità non troppo elevati.

Il solido stradale[modifica | modifica sorgente]

Conglomerato bituminoso per la realizzazione di una pavimentazione stradale

Costruttivamente una strada è formata da un solido stradale.

Con questo termine vengono indicati i vari strati con la quale si assicura la trasmissione dei carichi dinamici transitanti dalla superficie della strada al terreno naturale con il minimo di defomabilità e di usura della sede stradale.

Gli strati tipo sono:

  • la fondazione che ha il compito di diffondere i carichi agenti al terreno naturale sottostante con il minimo di deformabilità. Viene realizzato quando lo strato di sottofondo non garantisce idonee capacità portanti. Può essere realizzato in diverse maniere: misto granulare con o senza presenza di cemento (misto cementato);
  • lo strato di base viene realizzato impiegando gli stessi materiali usati per lo strato di fondazione, e anzi può sostituirlo quando lo strato di sottofondo del terreno possiede buone capacità portanti. Nelle pavimentazioni bituminose può essere costituito da un conglomerato bitumioso a struttura aperta e in quelle rigide in misto cementato. È lo strato di supporto della pavimentazione e ha il compito di assorbire la maggior parte delle azioni flessionali indotte dal traffico stradale;
  • la pavimentazione che ha il compito di protezione del corpo stradale dall'usura e di protezione dalle infiltrazioni di acque meteoriche.

Le pavimentazioni possono essere rigide, come quelle in calcestruzzo, o flessibili, come quelle in macadam o in conglomerato bituminoso.

Le pavimentazioni flessibili sono prive di rigidezza flessionale e sotto carico hanno deformazioni anche di alcuni millimetri mentre quelle rigide hanno deformazioni quasi trascurabili.

La pavimentazione bituminosa di norma si suddivide in due strati denominati:

  • tappetino di usura o strato di usura: è la parte superficiale della sovrastruttura stradale ed è, pertanto, quella a contatto diretto con il traffico stradale e con gli agenti atmosferici. La sua funzione è quella di assorbire i carichi superficiali e trasmetterli agli strati sottostanti, offrire aderenza agli pneumatici dei veicoli e allo stesso tempo garantire l'impermeabilità. Normalmente, il tappetino è costituito da conglomerato a struttura chiusa anche se esistono strati di usura drenanti e fonoassorbenti costituiti da conglomerati a struttura aperta con leganti bituminosi modificati;
  • binder o strato di collegamento: è il bitumato più interno, che collega lo strato di base con il tappetino di usura, e ha il compito di trasmettere i carichi verticali alla fondazione senza deformazioni permanenti. È costituito normalmente da un conglomerato a struttura semiaperta.

Nelle pavimentazione a tutto-asfalto si realizza la pavimentazione bituminosa in più strati direttamente sul sottofondo stradale che deve possedere le idonee capacità portanti

Gli spessori di questi strati sono funzione del traffico stradale (molto leggero fino a molto pesante).

Realizzazione di un manto stradale bituminoso[modifica | modifica sorgente]

Realizzazione di un manto stradale.

Il conglomerato bituminoso viene prodotto in impianti e successivamente trasportato in cantiere per la sua posa in opera. Prima della posa del materiale si deve provvedere alla preparazione del piano di posa: questo deve deve essere pulito, asciutto e privo di eccessiva umidità (si devono eliminare eventuali veli d'acqua).

Se si sta provvedendo al rifacimento di un manto stradale, si deve provvedere alla rimozione del vecchio conglomerato mediante fresatrice stradale.

Se invece si sta realizzando una nuova strada il terreno deve essere a granulometria e caratteristiche controllate e deve essere compattato e rullato con rullo compressore fino a raggiungere il grado di compattazione richiesto. Le caratteristiche del terreno possono essere migliorate mediante apporto di materiale stabilizzato granulometricamente e compattato come sopra.

Per garantire l'ancoraggio tra piano di posa e conglomerato bituminoso deve essere spruzzata con macchina spargitrice un'emulsione bituminosa, di regola al 60%. Dopo che lo strato di ancoraggio si è ossidato (10 - 60 min) si può procedere con la stesa del conglomerato mediante macchina vibrofinitrice e successiva compattazione effettuata con un rullo compressore. Questa lavorazione viene effettuata generalmente in uno o più strati per uno spessore totale minimo di 7–10 cm (strade locali e urbane) a 15–25 cm (strade extraurbane e autostrade).

Strada fresata, messa a confronto con la medesima non lavorata

Un'eventuale lavorazione a cui può essere sottoposta questo tipo di strada è la fresatura superficiale, che permette di creare dei solchi che conferiscono delle caratteristiche più simili agli asfalti drenanti.

Fessurazioni a fatica[modifica | modifica sorgente]

Lesioni della sede stradale

Quando sul piano viabile transita un veicolo questo esercita sugli strati bituminosi costituenti una pavimentazione stradale un carico di breve durata.

Poiché l'entità del traffico e le tipologie di mezzi transitanti è variabile nel tempo il piano viario è soggetto a cicli di carico variabili.

A ogni passaggio è associato la formazione di micro-lesioni che poi degenerano in fessure visibili anche a occhio nudo.

Tale tipo di danneggiamento degli strati bituminosi prende il nome di fessurazione per fatica (fatigue cracking) e determina il degrado della sovrastruttura e la sua perdita di funzionalità.

Oltre all'azione del traffico, il decadimento del conglomerato bituminoso può essere amplificato dalle variazioni di temperatura.

Tra le fessure più comuni rientrano quelle identificate col termine inglese bottom-up, cioè lesioni che si innescano alla base dei conglomerati bituminosi, per effetto delle ripetute sollecitazioni flessionali cui è soggetta la trave bituminosa, e si propagano successivamente verso la superficie

Molto comuni sono anche le fessure cosiddette top-down che si generano in superficie, per effetto delle azioni tangenziali (tra queste si ricordano quelle generate dall’adattamento della superficie torica del pneumatico al piano e quelle indotte dagli sforzi di trazione e di frenatura) cui è soggetto il piano viabile, e successivamente si propagano all'interno dello spessore bituminoso.

Al fine di scongiurare tale degrado è necessario studiare opportunamente la miscela specialmente con riferimento al tenore di bitume e di filler.

Normativa di riferimento[modifica | modifica sorgente]

  • Bollettino Ufficiale del CNR Parte IV - Norme tecniche n. 24 - 1971: Norme per l'accettazione dei bitumi per usi stradali.
  • Bollettino Ufficiale del CNR Parte IV - Norme tecniche n. 139 - 1992: Norme sugli aggregati: criteri e requisiti di accettazione degli aggregati impiegati nelle sovrastrutture stradali.
  • UNI EN 13043:2004 - Aggregati per miscele bituminose e trattamenti superficiali per strade, aeroporti e altre aree soggette a traffico
  • UNI EN 13055-2:2005 - Aggregati leggeri - Parte 2: Aggregati leggeri per miscele bituminose, trattamenti superficiali e per applicazioni in strati legati e non legati
  • UNI EN 12697-24:2007 - Resistenza a fatica

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]