Le pavimentazioni in conglomerato cementizio drenante permettono all’acqua piovana di percolare nella pavimentazione riducendo lo scorrimento superficiale e favorendo i fenomeni naturali di evapo-traspirazione del suolo; hanno inoltre dimostrato ottime potenzialità di riduzione del rumore da traffico, un miglioramento dell’aderenza ed un abbassamento delle temperature superficiali.
Tuttavia, l’utilizzo di calcestruzzo drenante per pavimentazioni è stato finora principalmente limitato ad aree e/o strade con scarso volume di traffico. Ai fini di un’applicazione più diffusa, si ritengono necessarie ulteriori indagini sulle prestazioni meccaniche di questo tipo di materiale. Il presente studio si occupa di investigare le caratteristiche di diverse miscele di calcestruzzo drenante ad uso stradale con l’aggiunta di fibre di rinforzo.
Il materiale
Nei calcestruzzi drenanti, il conglomerato cementizio risultante, non contiene parte fina, la curva granulometrica è particolarmente discontinua, il contenuto di vuoti interconnessi è elevato mentre sono bassi il contenuto di cemento rispetto al peso degli aggregati ed il contenuto d’acqua.
I materiali utilizzati nella sperimentazione possono essere così riepilogati:
- miscela di aggregati composta da due pezzature, 3-6 mm e 6-10 mm;
- cemento tipo CEM II 42.5R;
- additivi fluidificanti, aeranti e modificatori di viscosità in proporzioni fisse;
- fibre polipropileniche fibrillate e poliolefiniche in quantità pari a 1 kg/m3 di miscela.
Si fa presente come siano state scelte due tipologie di fibre di rinforzo con peculiarità estremamente diverse; mentre le polipropileniche fibrillate hanno caratteristiche non strutturali ma vengono prodotte con una metodologia costruttiva che consente loro di allargarsi per formare una rete, le poliolefiniche sono fibre strutturali monofilamento.
La sperimentazione
L’analisi di laboratorio è stata svolta su due miscele “base” ad ognuna delle quali sono state poi aggiunte le due tipologie di fibre. Ogni miscela, compattata mediante metodo impulsivo Marshall, ha visto la realizzazione di provini utilizzando diversi livelli di energia di compattazione.
Per ogni miscela sono state poi effettuate prove volte a valutare le caratteristiche meccaniche (modulo di rigidezza e resistenza a trazione indiretta) e volumetriche (contenuto di vuoti effettivi e coefficiente di permeabilità); lo scopo della sperimentazione consiste infatti nel trovare il giusto connubio tra resistenza e permeabilità, al fine di poter utilizzare pavimentazioni in calcestruzzo drenante anche su strade con elevato traffico.
Le caratteristiche delle miscele sono state valutate dopo sette giorni di maturazione dei provini in condizioni controllate di umidità e temperatura.
Le analisi delle caratteristiche volumetriche
Il contenuto dei vuoti è stato determinato mediante il metodo diretto di misura della porosità effettiva mentre le prove per la determinazione del coefficiente di permeabilità sono state effettuate con un permeametro a carico variabile secondo la Norma UNI EN 12697-40. L’analisi dei risultati evidenzia come, nel caso della miscela con elevato contenuto d’acqua, l’apporto di fibre non provochi apprezzabili cambiamenti sulla percentuale dei vuoti effettivi e sul coefficiente di permeabilità dei provini.
Nel caso invece di medio-bassi contenuti di acqua di impasto, l’apporto di fibre riduce il contenuto dei vuoti effettivi così come la capacità drenante. Si sottolinea inoltre come le fibre poliolefiniche, diminuendo di circa il 20% i vuoti effettivi, provochino maggiori riduzioni delle capacità drenanti rispetto a quelle polipropileniche.
Le analisi delle prestazioni meccaniche e strutturali
I risultati hanno identificato per entrambe le miscele, con e senza fibre, una sostanziale uniformità nelle resistenze a trazione indiretta per basse energie di compattazione mentre, per livelli di costipamento superiori, entrambe le fibre incrementano la resistenza del materiale.
Le fibre poliolefiniche in particolare sono quelle che forniscono un contributo migliore sulla resistenza ultima del materiale (+10-15% circa). Per basse energie di compattazione le fibre non riescono ad esplicare la loro funzione di rinforzo. L’energia di compattazione ed il rapporto a/c rappresentano quindi due parametri fondamentali per valutare l’efficacia delle fibre di rinforzo nei calcestruzzi drenanti.
Conclusioni
Le due tipologie di fibre collaborano soprattutto per energie di compattazione medio-alte, diminuendo il contenuto di vuoti effettivi e le proprietà drenanti ma incrementando le resistenze a trazione indiretta del materiale.
La metodologia proposta evidenzia altresì come la compattazione dei calcestruzzi drenanti sia una caratteristica fondamentale durante la posa in opera; lo stesso materiale può infatti dar luogo, in sito, a caratteristiche funzionali e strutturali molto diverse in base alle energie di costipamento. Si raccomanda, infine, la valutazione di ulteriori tipologie di fibre e in diverse quantità per una completa comprensione della loro influenza sulla miscela originaria.