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Soluzioni tecnologiche a favore dell’ambiente – prima parte

L’impiego di bitumi marcati CE, additivati con ringiovanenti per la rigenerazione a caldo o a tiepido di elevate quantità di fresato nella produzione di miscele di conglomerato bituminoso, che garantiscono costanza nelle prestazioni e durabilità

Pavimentazione con miscela Bitem

Con piacere vi ripresentiamo questo articolo, già pubblicato lo scorso martedì 28 Giugno inerente a soluzioni tecnologiche a favore dell’ambiente in quanto particolarmente interessante. Magari all’epoca della pubblicazione vi è sfuggito, quindi… buona lettura!

La seconda parte dell’articolo è sul fascicolo n° 154 Luglio/Agosto 2022 a pag. 88 e online su https://www.stradeeautostrade.it/asfalti-e-bitumi/soluzioni-tecnologiche-a-favore-dellambiente-seconda-parte/.

Il BITROAD N/R Plus

Il BITROAD N/R Plus è un innovativo bitume che permette di reimpiegare alte percentuali di fresato nelle miscele bituminose e di adottare le tecnologie a tiepido (warm-mix).

L’idea di base che ha portato alla estensione della linea di bitumi BITROAD® è stata quella di risolvere due principali tipi di problematiche: limitare i danni e l’impatto ambientale causato dall’uomo durante la costruzione e la manutenzione di grandi opere stradali (l’emissione di grandi quantità di CO2, l’aumento del riscaldamento globale che porta a diversi mutamenti climatici e soprattutto al discioglimento dei ghiacciai, ecc.) e iniziare a smaltire e reimpiegare i grandi cumuli di fresato che oggigiorno si vedono sempre più comunemente presso gli impianti di produzione di conglomerato bituminoso, anche in virtù dell’aumento delle manutenzioni stradali.

  • Il cumulo in impianto
    1A Il cumulo in impianto
    1A. Il fresato come cumulo in impianto
  • Fresato rigenerato con Bitroad
    1B Fresato rigenerato con Bitroad
    1B. Il fresato in strada, rigenerato con bitume BITROAD Plus

Infatti, a livello nazionale, i quantitativi di fresato sono aumentati a partire dall’entrata in vigore del DM 69/2018, per cui cessa di essere qualificato come “rifiuto” e diventa un End of Waste denominato “granulato di conglomerato bituminoso”.

Da un punto di vista strettamente tecnico, d’altronde, il conglomerato bituminoso di recupero (RAP, Reclaimed Asphalt Pavement) è a tutti gli effetti un elemento fondamentale nei processi produttivi delle miscele bituminose, che consente per lo più di raggiungere gli obiettivi connessi a ecocompatibilità e Circular Economy.

Il fresato, dunque, deve essere considerato sempre di più una risorsa, un’ottima materia prima da usare per la formulazione e la produzione di miscele di nuovo e ottimo conglomerato bituminoso, secondo uno standard tecnologico ormai consolidato in molte parti del mondo, dove, grazie all’impiego di rigeneranti e di impianti di produzione innovativi, si riesce a recuperare fino al 100% di materiale fresato, senza andare a discapito della qualità.

La miscela con bitume additivato e additivazione nel mescolatore
2. Le differenze tra miscela con bitume additivato e additivazione nel mescolatore dell’impianto di produzione

Un piccolo passo indietro: la linea bitumi Bitroad®

La linea Bitroad® è una gamma di bitumi polifunzionali per miscele a caldo (HMA) e a tiepido (WMA) ad elevata lavorabilità e ridotte emissioni odorigene. Tutti i bitumi Bitroad® conferiscono, inoltre, una maggiore compatibilità e adesività con gli inerti e permettono, per l’appunto, il corretto reimpiego del fresato.

Sono adatti alla realizzazione di conglomerato bituminoso per la costruzione e manutenzione di strade, autostrade e piste. Marcati CE in conformità alle indicazioni della EN12591 (bitumi tradizionali) e EN14023 (bitumi modificati con SBS), hanno una caratteristica distintiva nel fatto che sono “già additivati”.

Il veicolo degli additivi, cioè, è già un bitume con caratteristiche e prestazioni note e garantite dalla Marcatura CE: tutte le miscele hanno dunque le stesse caratteristiche definite nella fase di mix design e il tempo in impianto di miscelazione resta fisso.

L’etichetta CE BITROAD NR Plus
3. L’etichetta CE BITROAD N/R Plus

Una serie di “garanzie” di costanza, omogeneità e standardizzazione in più, come è intuibile, rispetto a soluzioni che prevedono l’additivazione direttamente nel mescolatore.

Le caratteristiche del BITROAD N/R Plus

Il BITROAD N/R Plus è un bitume contenente additivi aventi la proprietà di poter realmente rigenerare il bitume ossidato contenuto nel fresato, ripristinandone le proprietà chimiche, fisiche e reologiche.

Tali caratteristiche permettono di poter impiegare alte percentuali di fresato in impianto di produzione all’interno delle miscele di conglomerato bituminoso, senza comprometterne le caratteristiche di lavorabilità, le emissioni odorigene (durante la produzione e posa in opera) e le caratteristiche meccaniche in esercizio (ottenendo durabilità uguali a quelle della miscela 100% vergine).

Tale bitume si può impiegare per la formulazione di miscele per strati di base, binder (collegamento) e usura e consente la produzione a temperature inferiori rispetto alle standard. Tale comportamento è garantito per via chimica e non fisica del legante (Figura 4).

Le curve di viscosità
4. Le curve di viscosità a confronto

Durante lo studio che ha portato alla sua formulazione si sono ricercate materie prime che durante l’impiego e lo stoccaggio del bitume non cambino o varino le sue caratteristiche.

Dai risultati (Figura 5 sotto) si evince l’ottima termostabilità, che si traduce in garanzia di qualità e costanza nel processo produttivo.

Molti additivi presenti attualmente sul mercato hanno infatti il “difetto” di perdere il loro effetto e le loro proprietà durante la miscelazione e/o posa in opera, perché non resistono a lungo alle alte temperature.

Si riportano in forma sintetica e tabellare (Figure 6A e 6B sotto) i risultati ottenuti su una miscela di conglomerato bituminoso per strato di usura (ANAS fuso B) prodotto in impianto con il 40% di fresato (inserito a temperatura ambiente).

Si evincono i benefici legati alla lavorabilità (compattazioni ottime anche a bassa temperatura) e le prestazionali che ne derivano dall’impiego del bitume già dosato con il rigenerante a caldo.

Il BITROAD NR Plus
5. Il BITROAD N/R Plus: la verifica della termo-stabilità della formulazione del bitume

Le caratteristiche rigeneranti… e non flussanti

In merito alla definizione della formulazione del bitume, la sfida più complessa in Laboratorio è stata quella di verificare che le prestazioni donate al conglomerato bituminoso siano legate ad effetti “ringiovanenti” e non “flussanti” del bitume invecchiato nel fresato.

Negli ultimi anni, infatti, la tendenza nel panorama italiano è stata quella di utilizzare oli di recupero (flussanti), i quali consentono semplicemente di abbassare la viscosità del bitume invecchiato (rammollendolo), garantendo la facilità di miscelazione e di posa in opera dei conglomerati bituminosi riciclati.

Tuttavia, gli oli flussanti presentano un grosso problema: non implementano le componenti chimiche mancanti nella molecola del bitume ossidato e di conseguenza non sono in grado di garantire adeguate prestazioni e durabilità alla nuova pavimentazione. In poche parole, il bitume vecchio era, e vecchio è rimasto.

Gli additivi rigeneranti contenuti nel BITROAD Plus permettono di interagire in maniera effettiva ed efficace con il bitume ossidato contenuto all’interno del fresato stradale, ripristinandone le caratteristiche reologiche iniziali.

  • I test volumetrici e meccanici
    6A I test volumetrici e meccanici
    6A. I test volumetrici e meccanici sulla miscela per strato di usura con 40% di fresato
  • I test volumetrici e meccanici
    6B I test volumetrici e meccanici
    6B. I test volumetrici e meccanici sulla miscela per strato di usura con 40% di fresato

Per dimostrare ciò sono state eseguite centinaia di prove sui leganti estratti (sia empiriche che prestazionali) dalle miscele contenenti fresato.

Se si caratterizza il bitume estratto dalla miscela (contenente fresato) senza un vero rigenerante, con le classiche prove empiriche (penetrazione e punto di rammollimento, ad esempio), come si nota in Figura 7 sotto, i suoi valori vanno ampiamente al di fuori da quelli della specifica tecnica del bitume (vergine).

Le classiche prove empiriche dei bitumi non permettono di caratterizzare e indagare completamente sulla natura viscoelastica.

In virtù di ciò, alle prove tradizionali sono state affiancate quelle reologiche di nuova generazione impiegando il DSR (Dynamic Shear Rheometer), che permettono di verificare la variazione dei diversi parametri rappresentativi della reologia e della viscoelasticità del legante in funzione della temperatura, della frequenza e dell’ampiezza del carico, al fine di indagare il comportamento del bitume nelle diverse condizioni operative.

Nella prossima parte dell’articolo, che sarà proposta sul fascicolo n° 154 Luglio/Agosto 2022, tratteremo tali analisi e risultati.

Il confronto con test
7. Il confronto con test su bitumi estratti da miscela con 40% RAP

Conclusioni

Al fine di realizzare sovrastrutture stradali a regola d’arte e ad elevata vita utile e che siano al contempo ecosostenibili e soddisfino la Circular Economy, è fondamentale sin dalla fase di progettazione considerare la possibilità di impiegare sempre di più materiale riciclato in dosaggi sempre più elevati.

Impiegando il BITROAD N/R Plus, un apposito bitume appositamente formulato e marcato CE per rigenerare il bitume invecchiato e ossidato del fresato, si riescono a soddisfare tutti i requisiti prestazionali atti a garantire la vita utile di progetto della nuova infrastruttura realizzata.

In genere, infatti, il recupero del RAP (e quindi del bitume all’interno contenuto) ha il grosso vantaggio economico di ridurre il quantitativo di inerti da cava, ma soprattutto di diminuire la percentuale di bitume vergine da impiegare nella ricetta dell’impianto.

La soluzione BITROAD permette a chi la impiega di produrre con costanza in qualità (in fase di accettazione è possibile verificare e caratterizzare il bitume ricevuto) e in sicurezza (perché vi sono prodotti non nocivi per la salute).

La seconda parte dell’articolo è sul fascicolo n° 154 Luglio/Agosto 2022 a pag. 88 e online su https://www.stradeeautostrade.it/asfalti-e-bitumi/soluzioni-tecnologiche-a-favore-dellambiente-seconda-parte/.

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