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La manutenzione stradale è un tema talmente attuale che le implicazioni sono ormai di natura politica. Molto spesso, lo stato di manutenzione si riflette sulla sicurezza delle nostre strade oltre che sul comfort di marcia. In un Paese avanzato non si dovrebbero ammettere deroghe nemmeno su quest’ultimo, ma certamente gli aspetti di sicurezza e responsabilità rendono le scelte improrogabili.
Il concetto di manutenzione è, in un certo senso, il corollario del ben dimostrato teorema della vita utile di una pavimentazione.
In Figura 1, si nota uno dei tanti disponibili in letteratura. Banalmente spiegato, significa che fare domani quello che si dovrebbe fare oggi è molto più oneroso per le Amministrazioni – dunque in ultima analisi per il cittadino – e penalizzante per l’utenza.
I requisiti strutturali di una pavimentazione includono la portanza (necessaria per sopportare i carichi veicolari) e la durabilità, intesa come resistenza ai fenomeni di degrado. I requisiti funzionali includono l’aderenza tra pneumatico e superficie di rotolamento e la regolarità del piano viabile, legati all’interazione pneumatico-pavimentazione, dunque strettamente connessi a comfort e sicurezza di guida.
Per gli addetti ai lavori il concetto non è certo una novità così come il fatto che, sulla viabilità primaria, le manutenzioni funzionali o strutturali siano parte – anche se spesso non nella misura necessaria – del protocollo manutentivo dei Gestori. Ben diverso è il caso della cosiddetta viabilità minore, ove spesso il termine “minore” sta indicare una mera categoria tecnica che, però, non necessariamente riflette la priorità reale della via in seno alla comunità di riferimento.
Ci si è abituati, in sostanza, al fatto che le strade debbano durare poco, essere necessariamente poco confortevoli e con la sicurezza delegata solo alla dovuta prudenza degli utenti.
Ecco allora che si interviene poco e male, solo quando la situazione è ormai insostenibile o pericolosa, contravvenendo al sopra citato teorema della vita utile: il solito asfalto a freddo posato con badile (destinato a durare qualche mese se non settimana) e la totale assenza di sigillature, per poi arrivare alla stesa di un nuovo tappeto su superfici inadeguate o, peggio, su strade con dissesti strutturali profondi.
Interventi, nella migliore delle ipotesi, palliativi e che comunque generano un costo per un risultato davvero modesto. Le tipologie di ammaloramento di una pavimentazione sono molteplici e la fenomenologia è ben descritta nella letteratura tecnica e riassunta anche in ampi cataloghi a disposizione delle Amministrazioni. Di seguito, per esempio, una breve sintesi (https://bit.ly/436x5z2).
Tipologie e cause di ammaloramento
I dissesti tipici delle pavimentazioni stradali flessibili possono essere classificati in varie macro categorie come segue:
- fessurazioni, distinguibili in diverse tipologie a seconda della conformazione e delle cause (tra esse sono identificabili fessurazioni ramificate o “a pelle di coccodrillo”, a blocchi, di bordo, di riflessione dei giunti, trasversali e longitudinali, da scorrimento);
- distorsioni, vale a dire alterazioni della regolarità della pavimentazione (e.g. ormaie, scorrimenti, rigonfiamenti e depressioni, corrugamenti, cedimenti del margine della carreggiata);
- pelature e sgranamenti (e.g. buche, disgregazioni e distacchi);
- alterazioni del piano di rotolamento degli pneumatici (perdite di aderenza: risalita di bitume, levigatura degli aggregati);
Per quanto scontato, occorre infatti rammentare che la pavimentazione è una struttura e non un semplice “nastro” bidimensionale, una struttura sottoposta a carichi e sollecitazioni diversi e, di conseguenza, a deformazioni di varia natura. Purtroppo, questo concetto sembra spesso essere dimenticato quando si osservano le misure di rispristino attuale sulle nostre strade, almeno appunto su quelle secondarie.
È noto che le Amministrazioni abbiano risorse limitate e che pertanto cerchino ripristinare superfici ampie con il poco disponibile, ma – si passi l’espressione – la coperta è corta. Spalmare un budget manutentivo su base areale anziché di priorità tecnica non genera vere soluzioni, al più mitiga e posticipa la problematica.
La proposta: ART 1000, un brevetto Simex
Conscia di queste premesse, Simex ha voluto progettare una attrezzatura in grado di intervenire su risanamenti di tipo funzionale ma che, nello stesso tempo, abbia i seguenti obiettivi difficilmente riscontrabili nelle soluzioni tecniche oggi presenti sul mercato:
- qualità dell’intervento;
- durabilità del ripristino;
- possibilità di riciclare il materiale così prodotto in lavorazioni successive;
- ecocompatibilità della tecnologia.
Si tratta sostanzialmente di ripristini in grado di garantire, per un periodo esteso nel tempo, la sicurezza e il comfort di marcia intervenendo in modo puntuale, ovvero esteso, con una flessibilità non presente sul mercato.
Nello specifico, Simex ha deciso di sviluppare una tecnologia che si inserisca nell’ambito degli interventi superficiali, con profondità variabile tra i 30 e 100 mm.
Partendo dalla consolidata tecnica di fresatura autolivellante delle fresatrici PL, Simex propone un’attrezzatura che, durante la fase di fresatura, sfrutta un additivo chimico ecosostenibile per rigenerare a freddo il granulato di conglomerato bituminoso prodotto.
L’attrezzatura ora disponibile sul mercato è stata presentata in anteprima ad ASPHALTICA nel Novembre 2021 nella forma di prototipo avanzato e poi successivamente a BAUMA 2022 nella sua versione definitiva, con le migliorie derivate dalle ormai numerose esperienze sul campo.
L’operatività del metodo Simex
Con la tecnologia Simex ART è necessaria un’unica attrezzatura nell’ottica di avere un cantiere stradale dinamico e ridotto: non occorre intervenire con macchine di grandi dimensioni, con sensibile riduzione del disturbo al traffico veicolare, dati i pochi addetti e un unico veicolo (camion) che trasporta in cantiere tutte le attrezzature necessarie.
L’attrezzatura avanzando a una determinata profondità di fresatura combina le seguenti fasi:
- fresatura del tratto di strada ammalorata;
- iniezione 1 regolata di liquido rigenerante in camera di fresatura;
- riduzione di pezzatura del fresato;
- miscelazione, per creare il conglomerato riciclato pronto per la ricostituzione della superficie stradale.
1 L’iniezione del liquido rigenerante è controllata da un sistema meccatronico che regola la quantità di rigenerante iniettato in funzione di profondità e velocità di avanzamento in modo da mantenere una percentuale definita di rigenerante rispetto alla massa di asfalto fresato.
Il conglomerato dopo essere rigenerato viene depositato direttamente dalla attrezzatura all’interno della traccia di fresatura ed è pronto per essere pareggiato e compattato con rullo o piastra vibrante.
La metodologia
Fresatura (A) da 30 a 100 mm di profondità (regolazione idraulica) a seconda dell’entità dell’ammaloramento. Il fresato viene miscelato con l’additivo rigenerante contenuto nel serbatoio (B) e nebulizzato (C) ad alta pressione grazie all’apposita pompa.
Il fresato miscelato passa nella seconda camera dove il tamburo frantumatore (D) lo riduce alla corretta granulometria e lo miscela ulteriormente. Una griglia in uscita (E) controlla la pezzatura ottenuta (0-15 mm).
La nebulizzazione è controllata da un sistema Simex che permette di mantenere la percentuale impostata di additivo a seconda della velocità di avanzamento rilevata. Può rendersi necessaria l’irrorazione con acqua mediante il sistema di nebulizzazione integrato (ciò dipende dalla tipologia di additivo utilizzato e dalle condizioni e tipologia dell’asfalto da rigenerare).
Miscelazione (F) del fresato ottenuto tramite tamburo fresante. La camera del tamburo frantumatore viene chiusa con apposita paratia (G). Terminata l’attività di ART 1000, si procede con la compattazione (piastra o rullo). Il risultato finale è un conglomerato bituminoso rigenerato al 100%, che una volta compattato risulta immediatamente transitabile.
I vantaggi operativi
- Ripristino dell’ammaloramento superficiale, in modo veloce e duraturo nel tempo, permettendo una adeguata programmazione degli interventi;
- cantiere stradale ridotto e dinamico: non occorre intervenire con macchine di grandi dimensioni, con sensibile riduzione del disturbo al traffico veicolare. Pochi addetti e un unico veicolo (camion) che trasporta in cantiere tutte le attrezzature necessarie;
- risparmio economico: nessun costo relativo al reperimento e al trasporto di nuove materie prime e inerti vergini, oltre a non dover asportare e smaltire l’asfalto fresato;
- attività adeguata a interventi su superfici di ampiezza limitata (riparazioni).
I vantaggi ambientali
- Impatto zero: si riutilizzano materiali preesistenti, riciclando e riabilitando il conglomerato bituminoso usurato. Questa operazione sarà tecnicamente ripetibile anche in manutenzioni successive;
- impiego di materiali ecocompatibili;
- nessuna movimentazione e gestione di materiali o di rifiuti speciali;
- il riciclo in sito permette di utilizzare molta meno energia rispetto a un sistema tradizionale con posa di conglomerato caldo.
La miscela
Da quanto descritto, si evince che il processo è concettualmente riconducibile a un recupero in sito, in modo del tutto analogo al riciclaggio a freddo ma, tuttavia, con due differenze sostanziali: lo spessore massimo deve essere inferiore ai 10 cm e la superficie deve essere transitabile nell’arco di brevissimo tempo (in relazione alle condizioni di maturazione della miscela) senza fare uso di alcuna stesa di nuovo materiale.
Portare il concetto di riciclaggio a freddo s.l. a livello di tappeto ha richiesto di ripensare completamente la miscela di riferimento e la tipologia di attrezzatura.
La tecnica del riciclaggio a freddo di tipo strutturale, con emulsione convenzionale o bitume schiumato, richiede infatti la successiva ricopertura con strato di usura. Inoltre, richiede di operare con grandi macchine non facilmente gestibili in contesti urbani o residenziali per spessori così ridotti.
Ci si è pertanto indirizzati verso una miscela di pezzatura calibrata (massimo 10/12 mm) addizionata con additivi di tipo rigenerante di nuova generazione, in grado di restituire al conglomerato esistente le caratteristiche perse nel tempo per i processi ossidativi. Peraltro, con questo tipo di prodotto viene assicurata la totale ecocompatibilità della miscela e la possibilità di un suo ulteriore riciclo per eventuali successive manutenzioni.
L’obiettivo di Simex è quello di poter rimanere aperti a una vasta gamma di tecnologie possibili, ma occorreva affidarsi a prodotti ampiamente testati per eliminare la “variabile chimica”.
È nata così nel 2020 una partnership sperimentale tra Simex e Iterchimica, Azienda italiana di riferimento per questa tipologia di prodotti. Si rimanda così alle pubblicazioni Iterchimica per approfondimenti tecnici sull’Iterlene (si veda il fascicolo n° 126 Novembre/Dicembre 2017 a pag. 76 con https://www.stradeeautostrade.it/asfalti-e-bitumi/anche-per-le-buche-esiste-un-rimedio/).
In una fase più avanzata, ART è stata testata da alcune aziende del settore, sfruttando additivi rigeneranti di loro reperimento, con risultati altrettanto soddisfacenti.
La sfida che si è posta tuttavia derivava dall’applicazione in situ, dal momento che le precedenti esperienze erano tutte relative alla miscelazione in impianto o piccola betoniera con tempi e modalità difficilmente riproducibili in cantiere.
Un esempio di applicazione
Al fine di validare la proposta, si sono eseguiti un buon numero di test nel Bolognese concentrandosi in una prima fase su tipologie di strade come ce ne sono tante in Italia. Strade minori ma con un significativo traffico residenziale e agricolo, sviluppatasi su vecchie strade rurali, strade che pertanto mancano di una vera progettazione e che sono state pavimentate su sottofondi spesso incerti.
Inevitabile dunque che, nel tempo, presentino ammaloramenti di varia natura che si riflettono sul conglomerato bituminoso, provocando fessurazioni; da qui la possibilità ad acqua e gelo di svolgere la nefasta azione di disgregazione successiva. Sono stati quindi eseguiti rappezzi di larghezza 1 m e per una lunghezza media di circa 4/6 m ciascuno.
La superficie è risultata transitabile dopo circa 3 ore. Dopo qualche giorno, sono state prelevate delle carote per eseguire delle prove di trazione indiretta.
Tutte hanno dato risultati soddisfacenti e superiori a 0,20 N/mm2: un primo indizio che si fosse sulla buona strada. In una seconda fase più avanzata, si è voluto ulteriormente testare il metodo su strade urbane di medio traffico ma caratterizzate da un significativo transito di mezzi pesanti legati a locali attività industriali.
Esperienze che hanno visto la partecipazione dell’Università di Bologna che ha consentito una rigorosa ed esaustiva verifica dei risultati.
I dati che seguono sono ricavati dalla tesi di Beatrice De Pascale “Innovative cold in-situ recycling of wearing course layers: laboratory and field characterization of 100% RAP asphalt concretes”, per il conseguimento della Laurea magistrale presso il DICAM dell’Università di Bologna nell’anno accademico 2020/2021, che prende in considerazione diversi siti sperimentali.
A titolo di esempio, si riporta qui l’esperienza fatta nel comune di San Giovanni in Persiceto (BO) in Via Astengo. La pavimentazione in oggetto era caratterizzata da un’evidente ragnatela di crepe che interessava l’ampiezza della carreggiata. La larghezza di lavoro è stata di 1 m per una lunghezza di intervento di 8 m.
Per riabilitare un tratto, è stata necessaria 1 ora e mezza con nessuna movimentazione di materiali e esiguo impegno di mano d’opera. Il materiale risultante dalla prima fase di fresatura è illustrato in Figura 7. Trattandosi di un ripristino del solo tappeto d’usura ammalorato la macchina è stata impostata a una profondità di 50 mm.
È stata effettuata una prima valutazione della distribuzione granulometrica, utilizzando il setaccio di riferimento da 1 mm e la percentuale di materiale passante è stato circa del 17%, in accordo con l’obiettivo prefissato in fase di mix design in laboratorio. Questo risultato suggerisce che la macchina è in grado di fornire il materiale secondo una distribuzione granulometrica adeguata.
Prima di iniziare con la seconda fase, quella di miscelazione, è stato steso l’1,5% di cemento Portland 32,5 e la macchina predisposta per un dosaggio di 2,5% di additivo chimico. Il prodotto miscelato dopo il secondo passaggio evidenzia buona omogeneità e buona dispersione dei leganti.
Completata questa fase, il materiale viene livellato manualmente con apposita attrezzatura per garantire una superficie piana.
L’ultima fase è la compattazione con un rullo tandem compatto da 600 kg. La strada può così essere già aperta al traffico. Poche ore per la posa e la maturazione sono sicuramente vantaggiose ma il materiale sviluppa nell’immediato tutte le prestazioni meccaniche necessarie per garantire sicurezza.
A tal fine, è stata anche eseguita la prova di aderenza. La Figura 8 riporta il risultato per il valore di pendolo. I risultati della macrotessitura superficiale sono riportati invece riportati in Figura 13.
I risultati dei carotaggi
Nei vari siti oggetto di sperimentazione sono stati inoltre eseguiti carotaggi. In Figura 14 un esempio di quanto ottenuto in Via Astengo.
Da una prima analisi visiva, è possibile osservare che non vi è alcuna soluzione di continuità tra la nuova usura e la vecchia pavimentazione, indizio che si riesce a creare un nuovo strato di usura che si ammorsa al vecchio sottostante. Il contenuto di vuoti d’aria di ciascun campione di carote è invece riportato di seguito.
I risultati dalle prove di resistenza trazione indiretta sono riportati nella Figura 16. Considerando come valore di riferimento un ITS di 0,35 MPa, si osserva come i valori siano ben oltre il requisito e dunque in grado di garantire una adeguata prestazione per il tipo di intervento.
Conclusioni
Con il metodo Simex si ottengono ripristini con prestazioni significative che si traducono in durabilità e sicurezza. Si opera con un cantiere stradale ridotto e dinamico: non occorre intervenire con macchine di grandi dimensioni, con sensibile riduzione del disturbo al traffico veicolare e con pochi addetti e un unico veicolo contenente le attrezzature necessarie.
Inoltre, si evitano tutti i trasferimenti di fresato da e per il cantiere riutilizzando in toto il materiale della pavimentazione esistente. Una scelta di sostenibilità che semplifica l’iter di gestione del fresato tagliando i costi di intervento, riutilizzando solo materiali preesistenti, riabilitando il conglomerato bituminoso usurato. Questa operazione è peraltro ripetibile anche in manutenzioni successive.
Ad oggi sono state effettuate numerose prove su strada in Emilia Romagna. Grazie alla collaborazione con l’Università di Bologna e il Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali, questi tratti sono stati sottoposti a verifica con carotaggi, prove in campo e analisi in laboratorio.
Le risultanze indicano ottimi valori prestazionali in grado di garantire la durabilità e la sicurezza dell’intervento. Alcuni tratti sono sottoposti al traffico, in talune aree anche pesante, da quasi due anni a riprova della validità del ripristino.
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