La connessione tra gli strati di pavimentazioni armate
All’EMPA di Zurigo è stata analizzata la connessione tra gli strati di pavimentazioni armate con diversi sistemi e tipi di rinforzo. Uno strato esistente di 6 cm di conglomerato bituminoso è stato fresato per 3 cm. Come primer, prima della posa dell’armatura è stato applicato uno strato di 150-200 g/m² di lacca di bitume. Sono stati posati differenti tipi di reti prebitumate in fibre di vetro e di carbonio, e reti in fibra di vetro non prebitumate. Dopo di che è stato posto in opera un conglomerato bituminoso AC 11 in uno spessore di 3 cm. Infine è stata testata la connessione tra gli strati.
Le modalità di prova e l’interpretazione dei risultati
Per l’esecuzione della prova sono stati estratti mediante carotaggio dalla pavimentazione provini cilindrici di diametro di 150 mm, che sono stati messi in cella climatica a 20 °C per 8 ore. In seguito sono state sottoposte alla prova di taglio diretto secondo il metodo Leutner. La forza taglio (kN) tra gli strati viene presa come riferimento per la valutazione della connessione. Il provino C, armato in monostrato con Carbophalt G, ha la stessa connessione degli strati del provino di riferimento non contenente il rinforzo. Nel punto di sovrapposizione delle reti, la connessione è risultata leggermente ridotta. Il supporto prebitumato non ha influenzato in maniera sostanziale la connessione tra gli strati rispetto al provino di riferimento. Nei rinforzi non prebitumati in fibra di vetro invece (provini G) è stata riscontrata una notevole riduzione della connessione. La rottura di questi provini G non prebitumati è avvenuta all’interfaccia tra lo strato nuovo e la rete: la mano di attacco è stata ricoperta parzialmente dalla rete e, di conseguenza, tra lo strato nuovo e la rete, la superficie incollante è insufficiente. È questa la causa della riduzione del collegamento.
La propagazione delle fessure come conseguenza del gelo
Il Road Research Center in Belgio ha analizzato in diverse occasioni il funzionamento di varie reti di rinforzo contro la propagazione delle fessure. A seguito dell’azione di gelo/disgelo, il fenomeno della propagazione di fessure nei tappeti d’usura appena stesi sopra pavimentazioni fessurate è inevitabile. Con una procedura di prova standard normalizzata, è stato confrontato il funzionamento dei diversi tipi di rinforzo.
I risultati
Nelle applicazioni pratiche, viene consigliato di ricoprire armature in fibra di vetro con uno strato di usura di spessore pari a minimo 5 cm. La rete in carbonio Carbophalt G e una rete zincata posta all’interno di uno Slurry seal hanno impedito completamente la risalita della fessura all’interno dello strato d’usura. Le tensioni vengono assorbite immediatamente dall’armatura e neutralizzate nell’interfaccia come forze tangenziali. Sopra la rete in carbonio è possibile prevedere strati di minor spessore o microstrati.
Il carico dinamico continuo sotto effettivo carico di ruota
Presso i laboratori dell’EMPA sono stati sottoposti alla prova di carico dinamico continuo provini a due strati con e senza armatura in fibra di carbonio. Per simulare un sottofondo cedevole, i provini sono stati applicati su di un supporto di gomma. In seguito sono stati sottoposti alla prova di ormaiamento con 0,5 milioni di passaggi alla temperatura di 25 °C. Sulla parte sottostante dei provini sono stati applicati degli estensimetri sia in direzione longitudinale sia trasversale. I risultati delle indagini sperimentali sono stati rielaborati dall’Empa con un calcolo agli elementi finiti. Il modello e le indagini sperimentali hanno dato risultati confrontabili. Grazie alla fibra di carbonio gli allungamenti trasversali al carico della ruota, sulla superficie inferiore del provino, sono stati abbattuti del 33%. Nel provino armato con rete al carbonio, le tensioni sono trasmesse all’armatura e assorbite dalla stessa. Ecco che lo strato di conglomerato bituminoso è sottoposto a tensioni ridotte. La rete d’armatura prebitumata al carbonio riduce le dilatazioni e di conseguenza anche le tensioni negli strati in conglomerato bituminoso di circa il 30%. La fibra in carbonio migliora inoltre i valori strutturali.
Conclusioni
Le reti in fibra di vetro e di carbonio hanno un vasto campo di applicazione; in particolare, in un periodo in cui la carenza di mezzi finanziari si sta facendo sentire, il ripristino della regolarità delle superfici stradali viene eseguito con risanamenti e non tramite demolizioni e ricostruzioni. Le armature per gli asfalti sono la soluzione per risanare pavimentazioni bituminose in maniera veloce ed economicamente vantaggiosa.
Esperienze fatte in autostrada, su strade statali, aeroporti, ecc. hanno dimostrato che la formazione di fessure di riflessione e di ormaie a seguito di deformazioni è rallentata se non del tutto scongiurata. Ciò che è decisivo è l’elevato modulo elastico, che ha una come conseguenza un minimo allungamento della fibra. I sistemi di rinforzo S&P descritti sono di facile posa e al contrario di sistemi di armatura in poliestere o acciaio, completamente fresabili e riciclabili. La prebitumatura dei sistemi garantisce la necessaria connessione tra gli strati. I prodotti sono stati concepiti per un programma di manutenzione economico e sostenibile e aumentano la vita utile della pavimentazione in maniera decisiva.