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I fattori chiave per una compattazione di alta qualità

Finitrici Voegele e rulli Hamm realizzano le carreggiate in galleria con asfalto tiepido per ridurre le emissioni in atmosfera

Compattazione

Per la stesa nella galleria stradale che passa sotto la Kriegstrasse di Karlsruhe occorreva soddisfare disposizioni molto rigide: per ridurre il carico di emissioni, l’Impresa avrebbe dovuto ricorrere a macchine dotate di filtro antiparticolato diesel e all’uso di conglomerati bituminosi tiepidi.

Con le finitrici Voegele e i rulli Hamm, il Consorzio Tunnel Kriegstrasse delle Aziende Schleith e Züblin è riuscito a soddisfare tali requisiti stendendo il conglomerato in modo efficiente e al contempo con elevata qualità di compattazione.

Dal 2019, la zona circostante la Kriegstrasse nel centro di Karlsruhe è teatro di continue opere di ristrutturazione: dove prima si snodava una larga strada di transito, in futuro troveranno posto un ampio spazio per il traffico pedonale, un tracciato tranviario con aree verdi e viali alberati con piste ciclabili.

Parallelamente a questo progetto sarà realizzata anche una linea della metropolitana e il traffico in transito sarà deviato in un tunnel stradale di 1,6 km di lunghezza.

Per gli interventi di stesa nelle due canne della galleria, di 5,30 e 6,80 m di larghezza, l’obiettivo principale dell’Impresa committente KASIG (Karlsruher Schieneninfrastruktur-Gesellschaft GmbH) era quello di proteggere la squadra di stesa.

Di conseguenza, all’interno del tunnel potevano lavorare unicamente rulli e finitrici dotati di opportuno filtro antiparticolato diesel. Inoltre, era prescritto l’esclusivo utilizzo di conglomerati a freddo: avendo una temperatura di stesa di circa 30 °C in meno rispetto a quella dei conglomerati caldi, l’impatto delle emissioni e delle alte temperature sulla squadra di stesa risulta nettamente inferiore.

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1. La stesa del conglomerato tiepido per tutta la larghezza del tunnel

Gli Esperti, poi, presumono che i conglomerati tiepidi presentino una resistenza alla deformazione particolarmente elevata, un vantaggio enorme nel caso di una strada fortemente trafficata come quella del tunnel di Karlsruhe. 

Ritmi serrati per stesa e compattazione

La lavorazione non ha comportato grandi problemi: nel progetto di Karlsruhe sono state utilizzate cere speciali che hanno permesso di compattare il conglomerato anche a basse temperature.

Non appena si scende oltre una temperatura critica, però, questo tipo di conglomerato bituminoso si solidifica all’istante. Pertanto, è stato necessario stendere e compattare il conglomerato con rapidità e senza interruzioni.

Per questi interventi, l’Impresa esecutrice dei lavori – la Martin Paschmann Asphaltbau GmbH – ha utilizzato due finitrici Voegele tipo Super 1800-3i e tre rulli Hamm, ovvero un rullo combinato tipo DV+ 90i VT-S, un tandem DV+ 70i VV-S e un compatto HD 14i VO.

tagliagiunti
2. Il performante doppia ralla combinato ferro/gomma modello DV+ 90i VT-S, equipaggiato con tagliagiunti laterale

Occorrono finitrici efficienti e altamente performanti

Per lasciare ai rulli più tempo possibile per la compattazione, tutti gli ingranaggi del cantiere dovevano girare perfettamente coordinati: oltre a un trasporto ineccepibile del conglomerato, anche le operazioni di stesa dovevano essere continue ed efficienti.

Per le Super 1800-3i, si è trattata di un’occasione in più per dimostrare tutta la loro forza: con il loro potente sistema di trasporto e di distribuzione non aggressivo per il conglomerato, queste finitrici raggiungono alte capacità di stesa e, quindi, riescono a lavorare anche conglomerati tiepidi ottenendo una stesa di qualità elevata.

Ciò è dovuto soprattutto al cosiddetto supporto della coclea riscaldato, già brevettato da Voegele e ubicato esattamente nel punto in cui il conglomerato cade sulla coclea distributrice per poi essere distribuito trasversalmente.

Sulle finitrici Voegele, la superficie di contatto con il materiale da stendere è uniformemente riscaldata, quindi non vi aderiscono neppure i conglomerati tiepidi. Inoltre, il riscaldamento elettrico del banco di stesa, fa sì che anche gli altri componenti, come piastre rasatrici e gruppi di compattazione, vengano riscaldati in modo costante. Questo assicura una finitura superficiale uniforme riducendo, al contempo, l’imbrattamento dei componenti della macchina.

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3. Il Niveltronic Plus, particolare del sensore ad ultrasuoni multiplo longitudinale made in Voegele

Meno tempo grazie a pre-compattazione elevata e funzioni automatiche

Oltre a una stesa pulita e precisa, anche la pre-compattazione è fondamentale: per il tunnel di Karlsruhe sono stati adottati i banchi estensibili AB 500 e AB 600, entrambi equipaggiati con i gruppi di compattazione a tamper vibranti. Questa configurazione ha permesso alle finitrici di ottenere valori di pre-compattazione elevati riducendo i successivi passaggi di rullatura necessari.

Anche il pannello di comando ErgoPlus3 ha contribuito ad aumentare l’efficienza e la qualità della stesa, visto che la viscosità del conglomerato tiepido, maggiore rispetto a quella del conglomerato bituminoso caldo, incideva anche sulla riduzione del numero di passaggi di rullatura.

Le funzioni automatiche di AutoSet Plus si sono rivelate estremamente utili. Con la funzione “Salva programmi di stesa”, infatti, l’operatore della finitrice poteva salvare i parametri di stesa corretti e già utilizzati con successo e richiamarli il giorno seguente o per il lotto di costruzione successivo, premendo un solo tasto.

Una sfida durante la compattazione finale

Oltre alle problematiche incontrate durante la stesa con la finitrice, si è notato che “rispetto alla stesa a caldo, è molto più complesso ottenere la compattazione finale con la flotta di rulli perché, con i conglomerati tiepidi, la finestra di tempo disponibile per raggiungere la compattazione finale è molto più ristretta” – spiega Sebastian Boldt, Caposquadra della Schleith GmbH.

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4. I parametri di stesa sono automaticamente evidenziati nella schermata dell’Autoset Plus, salvabili e richiamabili in caso di stese di materiali e condizioni omogenee

A causa del poco tempo disponibile, quindi, i rulli devono lavorare estremamente vicini alla finitrice e in passate corte e regolari. “In questo modo, nel ristretto intervallo di tempo a disposizione, i rulli riescono ad apportare una notevole energia di compattazione.

Il conglomerato tiepido può essere compattato in modo omogeneo sull’intera carreggiata anche dinamicamente, ossia per vibrazione o oscillazione” – dice il Dott. Axel Mühlhausen, Esperto di applicazioni della Hamm. Se la flotta di rulli è formata da rulli tandem e rulli combinati, i rivestimenti termici (grembiuli) permettono di evitare che gli pneumatici si raffreddino troppo in fretta.

La stesa dei conglomerati bituminosi nelle canne del tunnel è avvenuta in due tratti d’opera. “Sul primo tratto, molto corto, abbiamo adattato il processo di stesa e lo schema dei rulli al grado di compattazione del conglomerato” – racconta l’Ing. Christian Riede, che ha coordinato tutti i lavori con il conglomerato bituminoso in veste di Supervisore dell’Impresa generale Schleith.

“Il conglomerato bituminoso tiepido utilizzato era sì lavorabile per un tempo relativamente lungo, ma poi si solidificava all’improvviso. Questo aumento imprevedibile di rigidezza ostacola il lavoro di compattazione e costituisce una differenza sostanziale rispetto al conglomerato bituminoso caldo tradizionale.

Ciò dimostra, ancora una volta, che applicare l’intervallo di tempo giusto è un fattore chiave per la riuscita di una compattazione di alta qualità”.

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5. Il quadro di comando Easy Drive Concept, comune a tutti i rulli Hamm, evoluto e di facile utilizzo

Un’applicazione ideale per i rulli combinati

Riguardo la compattazione dello strato di base e binder realizzati con conglomerato bituminoso, il Committente aveva prescritto l’utilizzo di rulli medio pesanti per il primo passaggio.

Di conseguenza, si è optato per un rullo combinato Hamm di circa 9 t di peso del tipo DV+ 90i VT-S che ha compattato inizialmente il conglomerato sensibile alla movimentazione con le ruote di gomma.

Con la loro azione di follatura, le ruote creano un fitto pattern, dopodiché il tamburo assicura la necessaria planarità. L’azione di compattazione della gomma è infatti statica, quindi “comprime” ortogonalmente al piano di posa senza muovere il conglomerato nel momento della sua massima altezza/sofficità, per prepararlo all’azione dinamica della compattazione vibrante/oscillante.

Se il rullo si avvicina alla finitrice in diagonale, è possibile evitare efficacemente la formazione di ondulazioni. Durante la compattazione di conglomerati sensibili alla movimentazione nel binder, nello strato di base o nello strato di base e d’usura, le ruote in gomma amalgamano e follano il materiale senza spingerlo o strapparlo.

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6. La Serie DV+ 70i/90i aumenta la produttività del cantiere

Per questa operazione, il rullo gommato ha bisogno di una trazione elevata. Ecco perché i rulli Hamm sono dotati della regolazione antislittamento, una garanzia in qualsiasi situazione. Inoltre l’intelligente sospensione delle ruote del DV+, dotata di compensazione del livello, fa sì che il peso sia distribuito uniformemente sul manto d’asfalto. 

I rulli tandem in squadra

La compattazione finale è stata effettuata con un rullo tandem HD 14i VO (4,5 t) e un rullo tandem con ralla sterzante DV+ 70i-VV-S in squadra perché, a causa della ristretta finestra temporale disponibile, occorreva apportare l’energia di compattazione quanto prima possibile.

Per stendere un manto bituminoso esposto è necessario premere e compattare in fretta soprattutto le zone marginali non appena il conglomerato bituminoso presenta una sufficiente stabilità di forma. Questo non è stato necessario nel tunnel, perché la stesa è avvenuta tra due canalette di drenaggio già installate. 

Un bilancio positivo

Terminata la posa in opera dell’ultimo tratto di tunnel, le squadre della Martin Paschmann Asphaltbau GmbH e della Schleith GmbH hanno fatto il punto della situazione: “Per molti operatori, la stesa del conglomerato bituminoso tiepido è ancora una novità, di conseguenza mancano l’esperienza e i dati empirici, soprattutto quelli relativi al comportamento del materiale durante la compattazione.

  • Compattazione
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    7. Lo scarico nella capiente tramoggia della Voegele S 1800-3i
  • Compattazione
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    8. La Voegele S 1800-3i in fase di stesa

Per questo motivo, abbiamo monitorato continuamente la densità con una sonda isotropica. Le misurazioni, come le analisi di laboratorio condotte in seguito, hanno confermato che con le finitrici Voegele e i rulli Hamm è stata realizzata una carreggiata di alta qualità e con una compattazione omogenea” – conferma Christian Riede.

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