Cappa asfaltica: la soluzione più affidabile

Una delle grandi necessità delle opere d’arte stradali in calcestruzzo è sempre stata la protezione dall’acqua e dagli agenti clorurati, entrambi in grado di ridurre la durabilità dell’opera; il materiale impiegato per tale protezione, inoltre, deve essere anche aderente alla soletta e collaborante con la pavimentazione nel dissipare le tensioni dovute alle azioni dinamiche del traffico. Il problema non è mai stato di facile risoluzione ma – senza voler arretrare nel tempo fino ai Babilonesi che con l’asfalto naturale, bitume di Giudea, calafatavano le loro imbarcazioni e limitandoci all’ultimo secolo – non si può non constatare che la cappa di mastice di asfalto abbia avuto un ruolo predominante nei lavori di impermeabilizzazione rispetto a tutte le altre soluzioni.

Negli ultimi anni sono state impermeabilizzate con la cappa asfaltica tante opere d’arte, come ad esempio:

• gli impalcati dei viadotti della variante di valico dell’autostrada A1;

• tutte le opere d’arte della Pedemontana Veneta; • il viadotto Tagliamento della A4 Venezia-Trieste;

• il viadotto Rio Verde dell’A15 (impalcato in lastra ortotropa).

La cappa asfaltica, ben diversa dall’asfalto colato, rappresenta il costituente di sistemi di impermeabilizzazione continua, un materiale povero ma che richiede la sapienza che proviene dalla tradizione per esprimere le sue peculiarità. Cerchiamo, quindi, di conoscerlo meglio.

DEFINIZIONE

Pur se separate da 35 anni la norma UNI 5654 del 1965 e la norma UNI EN 12970 di inizio millennio forniscono nelle linee generali la medesima definizione del prodotto a testimonianza della sua invariabilità: “miscela consistente di aggregati frantumati, e/o sabbia, e/o aggregati fini calcarei, e/o filler e bitume il quale può contenere additivi.

La miscela minerale è composta in modo da avere un basso contenuto di vuoti. Il tenore di bitume è adattato al contenuto di vuoti degli aggregati in modo che questi siano totalmente riempiti e sia disponibile un leggero eccesso. Il mastice di asfalto è colabile e può essere steso a caldo. Non richiede alcuna compattazione all’atto della messa in opera”.

Successivamente la norma UNI EN 12970 suddivide i mastici di asfalto in due categorie: mastice con aggregati fini, principalmente usati per impermeabilizzare, e aggregati grossi che aggiungono alla precedente funzione anche quella di strati di protezione trafficabili. In entrambi i casi tra gli ingredienti appare la polvere di roccia asfaltica (asfalto naturale). La cappa asfaltica rientra, quindi, nella categoria dei mastici di asfalto con aggregati fini e sarà genericamente composta da sabbia, filler, asfalto naturale, bitume e additivi.

La miscela che si ottiene, componendo questi materiali, rappresenta quanto di più simile all’asfalto naturale: bitume arricchito di sostanze minerali raccolte nel suo percorso di risalita dalle profondità della terra. Per assolvere alla principale funzione di impermeabilizzante, la miscela dovrà essere tale da non presentare vuoti, ossia avere un leggero eccesso di bitume rispetto ai vuoti della miscela degli aggregati (VMA) che le norme tecniche di capitolato in uso fissano in una percentuale compresa tra il 7 e il 10% (Vb-VMA=7÷10, con Vb contenuto in volume di legante sulla miscela). Sui dosaggi dei materiali la normativa di capitolato in essere si distacca da quanto indicato invece dalla Norma UNI EN 12970 la quale mantiene delle tolleranze più ampie (vedi tabella a fondo pagina). Va da sé che, ferma restando la legittimità delle richieste di capitolato, queste dovrebbero essere in linea con la normativa europea lasciando allo studio di formulazione la più ampia possibilità di adattamento ai materiali in uso.

CARATTERISTICHE DELLA MISCELA

La cappa asfaltica, oltre a impermeabilizzare, deve essere anche elemento di collegamento tra la struttura dell’impalcato e la pavimentazione soprastante, adattandosi da un lato alla dilatazione termica del calcestruzzo o del ferro, senza fessurare, mentre dall’altro si troverà sottomessa a una parte delle sollecitazioni dovute alle vibrazioni dovute al traffico. Oltre a ciò, dovrà resistere al traffico dei mezzi per la messa in opera degli strati superiori.

La cappa riesce a svolgere questi compiti grazie alle caratteristiche di flessibilità del bitume che la compone in larga parte, il quale ha la proprietà di variare il proprio comportamento da quello di un corpo elastico a quello di un corpo viscoso, assumendo tutte le posizioni elastoplastiche intermedie, accoppiate all’azione irrigidente fornita dall’uso di bitumi duri, dall’asfalto naturale e dalla considerevole quantità di filler presente. Di tutto ciò il mastice deve dare dimostrazione attraverso una prova di consistenza che, secondo la Norma UNI EN 12970, potrà essere scelta tra la prova d’impronta secondo la UNI EN 12697-20 e la prova di rammollimento secondo Wilhelmi come da norma UNI EN 1871

L’APPROCCIO ALLA SOSTENIBILITÀ DELLA CAPPA DI NEW ASPHALT

New Asphalt è da lungo tempo uno dei più apprezzati produttori ed esecutori di lavorazioni con la cappa asfaltica. Negli ultimi tempi si sono affacciati sul mercato altri prodotti impermeabilizzanti, come soluzione più moderna, quando in realtà mostrano alcune criticità.

Partendo da queste considerazioni New Asphalt ha, quindi, dato vita a un progetto interno di ammodernamento del prodotto per renderlo più rispondente alle attuali richieste di sostenibilità dei materiali bituminosi. Il principale stereotipo da combattere è quello che la cappa asfaltica emetta fumi maleodoranti e inquinanti. A tale scopo da qualche anno, in conformità con la direttiva europea Reach, la cappa viene prodotta e messa in opera da New Asphalt a temperature inferiori a 200 °C, che limitano le emissioni di fumo e gas serra.

A questo risultato si è giunti attraverso lo studio delle tecnologie a tiepido utilizzate per i conglomerati bituminosi per uso stradale e attraverso una serie di passaggi successivi che hanno permesso di valutare l’efficacia di diverse soluzioni per poter scegliere di volta in volta quella più efficace. Infatti, la criticità maggiore che presentano i mastici colati è quella di dover essere sufficientemente lavorabili alla stesa e raggiungere le caratteristiche di consistenza alla temperatura di esercizio così da permettere il transito dei mezzi di cantiere addetti alla messa in opera degli strati superiori.

La soluzione tecnica scelta dovrà:

• in fase di produzione permettere l’inserimento del fresato;
• in fase di posa in opera permettere di lavorare a temperature inferiori fino a 30-40 °C, riducendo la fumosità, le emissioni in ambiente e il costo energetico, mantenendo la fluidità necessaria del materiale;
• in fase di esercizio permettere di raggiungere i requisiti prestazionali per garantire la resistenza al punzonamento e alla deformazione.

Altro luogo comune da sfatare è che la cappa dia luogo alla formazione di bolle. La causa delle bolle non è da ricercarsi nel materiale ma nelle condizioni del supporto, infatti, le solette sovente non rispettano le prescrizioni per cui “le superfici di calcestruzzo da impermeabilizzare dovranno essere stagionate e presentarsi sane e asciutte” per cui si creano le condizioni per l’apparire del fenomeno delle bolle, rigonfiamenti che possono raggiungere un diametro di qualche decimetro e un’altezza di alcuni centimetri.

Questi rigonfiamenti derivano dall’espansione dell’umidità inizialmente presente nella porzione corticale della soletta quando si trasforma in vapore acqueo. L’apporto termico necessario allo sviluppo del fenomeno è generalmente prodotto da una forte e prolungata insolazione. L’adesione al supporto dei prodotti bituminosi, anche quelli modificati da polimeri, diminuisce sensibilmente con la temperatura e, quindi, non è più in grado di contrastare il distacco del rivestimento dando luogo alla bolla.

Questo fenomeno che nei diversi tipi di impermeabilizzazione produce problematiche di difficile soluzione, (proviamo a pensare al caso delle guaine prefabbricate o delle membrane polimeriche) nel caso della cappa asfaltica può essere riparato abbastanza facilmente attraverso il punzonamento delle bolle e la loro risagomatura a caldo.

L’indicazione di massima che si può dare è quella di non lasciare esposta la cappa per troppo tempo, ricoprendola con il primo strato di conglomerato bituminoso e, soprattutto, di non effettuare la sua messa in opera quando le solette presentano un elevato grado di umidità (solette poco stagionate o imbibite d’acqua dopo prolungati periodi piovosi). A parte questo inconveniente, per così dire abbastanza “naturale”, la cappa asfaltica, messa al riparo dall’azione ossidante degli agenti atmosferici, svolge il suo compito millenario in maniera egregia mantenendo le sue caratteristiche di flessibilità anche per decenni.

Detto dei pregiudizi, vale la pena di ricordare i vantaggi che l’impiego della cappa permette di ottenere:

• garantisce un’impermeabilità assoluta dello strato con essa formato;
• è autolivellante, quindi in grado di rivestire perfettamente la superficie orizzontale da impermeabilizzare, regolarizzando la superficie della soletta;
• si compenetra e si fonde perfettamente con il conglomerato bituminoso creando uno strato monolitico;
• grazie all’interposizione di un primer idoneo (promotore di adesione), aderisce perfettamente anche alla soletta in calcestruzzo o all’impalcato in lastra ortotropa;
• è riparabile e riciclabile, in quanto può essere fusa più volte senza subire alterazioni qualitative; • siccome racchiusa tra la pavimentazione e la soletta dell’impalcato, la cappa asfaltica è al riparo dagli agenti atmosferici e dunque mantiene nel tempo la duttilità tipica dei materiali bituminosi ad alto contenuto di legante.

New Asphalt ha ampliato il proprio parco macchine (con altre due finitrici per asfalti colati) con la possibilità di raggiungere stese giornaliere fino a 3.000 ÷ 4.000 m2

CONCLUSIONI

La cappa è un materiale molto paziente al quale spesso viene chiesto di rispondere ai più fantasiosi requisiti, alcuni dei quali applicabili alle guaine in opera o a prodotti polimerici, quasi mai al requisito di essere impermeabile.

La cappa è un materiale che esce dai libri di storia, non dai manuali di chimica o dalla ricerca di mercati alternativi. Rappresenta la risposta più sicura al tema delle impermeabilizzazioni delle superfici orizzontali in calcestruzzo. La cappa asfaltica e i conglomerati bituminosi costituiscono, infine, una parte irrisoria dei costi di un’opera d’arte ma sono fondamentali per preservare la durabilità della spesa preponderante necessaria per la sua costruzione.