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Il ruolo dell’attivante di adesione – seconda parte

Esistono additivi per conglomerati bituminosi in commercio da quasi 50 anni che sono molto usati in Paesi esteri ma poco in Italia. Un esempio sono gli attivanti di adesione che possono garantire la vita utile delle pavimentazioni, evitando ammaloramenti come sgranamenti e formazione di buche

I test di laboratorio e le prestazioni meccaniche

Le miscele ottimali delle tre differenti usure sono quindi state sottoposte a verifica meccanica. La compattazione è stata effettuata tramite l’utilizzo di pressa giratoria (UNI EN 12697-31 – Pressione 600 kPa, angolo giratorio 1,25°). Si evidenzia che per ogni miscela i vuoti ottenuti mediamente dopo compattazione a N1 = 10 cicli, N2 = 120 cicli e N3 = 210 cicli rientrano all’interno dei limiti riportati nel Capitolato ANAS:

  • N1 = 11-15%;
  • N2 = 3-6%;
  • N3 > 2%.

Al fine di valutare l’effetto dell’attivante d’adesione sulla vita utile della pavimentazione, le medesime miscele sono state analizzate aggiungendo al bitume l’attivante polifosforico (Iterlene PE 31 F) a diverse percentuali sul peso del bitume (0,20% – 0,25% – 0,30% – 0,35%). Conseguentemente, sono stati valutati i Moduli di Rigidezza dei campioni in due distinti periodi temporali:

  • Tempo 0: che rappresenta il momento della posa in opera della pavimentazione;
  • Tempo 10: che rappresenta l’invecchiamento della pavimentazione per azione dell’acqua, perché è stato simulato tramite l’immersione dei campioni di conglomerato bituminoso in acqua a 20 °C per dieci settimane (metodologia di verifica interna del laboratorio di Iterchimica che segue la procedura della Normativa EN 12697-12 per il calcolo dell’ITSR, ma con un condizionamento in acqua che va ben oltre le sole 68-72 ore previste in tale specifica).

Confrontandoli anche con i valori medi delle miscele senza additivi al tempo zero, i risultati ottenuti mostrano una diminuzione del Modulo di Rigidezza a seguito dell’immersione in acqua. Tuttavia, all’aumentare dell’attivante d’adesione il gap 0-10 si riduce notevolmente rimanendo poco distante rispetto al valore di partenza. Infatti, le variazioni della Rigidezza (T = @ 20 °C; Frequenza = 2 Hz) dopo dieci settimane di immersione sono state:

  • @0,00% attivante = –56%;
  • @0,20% attivante = –48%;
  • @0,25% attivante = –38%;
  • @0,30% attivante = –27%;
  • @0,35% attivante = –13%.

Tale risultato evidenzia il miglioramento del legame bitume-aggregati con l’utilizzo dell’attivante di adesione.

Gli effetti sulla vita utile della pavimentazione

Evidenziato l’effetto meccanico dell’attivante di adesione per una conglomerato bituminoso, bisogna ora capire i relativi effetti dal punto di vista della vita utile della pavimentazione. Prendendo come riferimento un pacchetto standard proposto nel Catalogo delle Pavimentazioni per una strada di tipo strada urbana Principale e Secondaria a forte traffico, sono state fatte le seguenti ipotesi:

1. gli spessori degli strati devono rispecchiare quanto previsto nel relativo Catalogo delle Pavimentazioni:

  • usura = 5 cm;
  • binder = 6 cm;
  • base = 14 cm;
  • misto granulare non legato = 15 cm;

2. le prestazione degli strati di binder, base e misto granulare non legato sono assunti fissi e non variabili, a differenza dello strato di usura (per focalizzare gli effetti dell’attivante):

  • rigidezza usura = variabile in funzione dell’attivante di adesione;
  • rigidezza binder = 3.861 MPa (valore di miscela studiata in laboratorio; T = @ 20 °C; frequenza = 2 Hz);
  • rigidezza Base = 3.077 MPa (valore di miscela studiata in laboratorio; T = @ 20 °C; frequenza = 2 Hz);
  • CBR misto granulare non legato = 30% (ipotizzato);
  • modulo resiliente fondazione = 90 MPa (ipotizzato)

3. il modulo di rigidezza (T = @ 20 °C; Frequenza = 2 Hz) dello strato d’usura è correlato alla percentuale di attivante d’adesione utilizzata.

I dati sopra riportati sono stati quindi utilizzati per sviluppare un’analisi con AASHTO Guide, attraverso la determinazione dei valori di Structural Number (SN) della pavimentazione al variare delle prestazioni meccaniche del solo tappeto d’usura: SN = ai*si*mi. in cui si individua:

  • ai = parametro strutturale che si ricava mediante i nomogrammi presenti nell’AASHTO Guide in funzione del valore di prestazione meccanica;
  • si = spessore dello strato preso in esame;
  • mi = parametro mi che indica la drenabilità.

Si definisce W8,2 il numero di assi standard (asse singolo con ruote gemellate) caratterizzato da un carico di 8,2 t. I parametri, funzione della tipologia di strada considerata, necessari per determinare il numero di assi che la pavimentazione è in grado di sopportare sono i seguenti:

  • affidabilità del metodo = 90%;
  • Zr = –1,282;
  • S0 = 0,45;
  • PSI iniziale (Indice di servizio pavimentazione iniziale) = 4,2;
  • PSI finale (Indice di servizio della pavimentazione finale) = 2,5.

In base ai parametri sopra riportati si è pertanto calcolato il numero di assi standard dopo i quali la pavimentazione presenterà un valore di PSI finale pari a 2,5. Pertanto, tale valore in questo caso varierà in funzione dalla quantità di attivante di adesione utilizzato. Focalizzando l’attenzione sul solo strato di usura, tale risultato evidenzia come, in termini di variazione carichi W8,2, la vita utile cambia sensibilmente in funzione dell’utilizzo dell’attivante di adesione:

  • @0,00% attivante = –34%;
  • @0,20% attivante = –27%;
  • @0,25% attivante = –22%;
  • @0,30% attivante = –13%;
  • @0,35% attivante = –7%.