Controlli su conglomerato bituminoso

S.R.T. S.r.l.
Conglomerati bituminosi e bitumi
controlli in laboratorio e controlli in situ
Introduzione
Queste miscele, costituite da aggregati lapidei e legante, sono molto diffuse nell’ambito delle
pavimentazioni stradali in relazione alla grande varietà di prodotti che si possono ottenere
variando le caratteristiche dei componenti: granulometria dell’inerte, qualità del bitume.
I conglomerati bituminosi si possono suddividere in relazione allo strato della pavimentazione alla
quale sono destinati oppure in base alla percentuale dei vuoti.
In relazione alla prima tipologia di classificazione possiamo distinguere:
. Conglomerati bituminosi per strati di usura;
. Conglomerati bituminosi per strati di collegamento (binder)
. Conglomerati bituminosi per strati di base.
Sulla base della percentuale dei vuoti distinguiamo:
. conglomerati bituminosi aperti o drenanti
. conglomerati bituminosi chiusi.
Lo studio preventivo delle miscele ha lo scopo di stabilire la loro composizione in funzione della
destinazione.
Nel seguito del quaderno verranno brevemente indicate le principali procedure di indagine per la
valutazione delle caratteristiche delle miscele. Le prove per la determinazione delle caratteristiche
dei conglomerati bituminosi si possono effettuare sia sui singoli componenti della miscela (inerti e
bitume) e sulla miscela stessa.
LE PROVE DI LABORATORIO
Prove sull’aggregato
Gli aggregati lapidei formano lo scheletro degli strati costituenti la sovrastruttura stradale. Gli
aggregati devono essere non gelivi, duri e durevoli, non devono contenere particelle friabili,
organiche, argillose, limose e soggette a rigonfiamenti. Devono essere costituiti da materiale
lapideo frantumato, spigoloso e poliedrico.
Analisi granulometrica (UNI EN 12697/2 – CNR BU 23)
Consente la valutazione della distribuzione granulometrica dell’inerte attraverso la vagliatura con
setacci di diametro della maglia differente.
Prova Los Angeles (UNI EN 1097/2 – CNR BU 34)
Simula le azioni di rotolamento ed urto fra i granuli della pavimentazione, attraverso l’inserimento
degli aggregati entro un tamburo di acciaio contenente sfere in acciaio. Al termine della prova si
produrrà una certa quantità di materiale fino. La differenza in peso tra il materiale prima e dopo la
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prova rappresenta il quantitativo di materiale che si è deteriorato.
Determinazione della sensibilità al gelo/disgelo (CNR 80/80)
Esprime il comportamento del materiale lapideo (> 4 mm) in condizioni di gelo. Si determina con la
prova Los Angeles dopo aver sottoposto i granuli a cicli di gelo/disgelo e confrontando i risultati
con quelli relativi a condizioni di normalità.
Prova Micro – Deval (UNI EN 1097/1 – CNR BU 109)
Simula l’azione abrasiva indotta sui granuli dalle sollecitazioni dovute al traffico veicolare. Si misura
la percentuale di materiale prodotto dall’azione abrasiva esercitata da sfere d’acciaio in
condizioni standardizzate.
Determinazione dell’equivalente in sabbia (UNI EN 933/8 - CNR BU 27)
La prova, partendo da una sospensione di acqua, aggregato (frazione ≤ 4 mm) e antiflocculante,
consente la valutazione della percentuale di eventuale sedimento argilloso contaminante rispetto
a quello sabbioso.
Prove sul bitume
Le più importanti proprietà di un bitume per gli usi stradali sono adesione, coesione, e consistenza;
su quest’ultima caratteristica ha un’azione di fondamentale importanza la temperatura. Per la
caratterizzazione e la classificazione del bitume si fa dunque riferimento alle prove di seguito
indicate
Prova di penetrazione (UNI EN 1426 – CNR BU n. 24)
Viene utilizzata per distinguere i diversi tipi di bitume; si determina l’entità della penetrazione in
decimi di millimetro di un ago in un campione di bitume posto in apposito contenitore, per un
determinato tempo e ad una determinata temperatura di prova (25° che corrisponde alla
temperatura ambiente). Sulla base dei valori di penetrazione misurati si distinguono:
bitumi duri (penetrazione 40/50),
bitumi semiduri (penetrazione 80/150)
bitumi semimolli (penetrazione 180/200),
bitumi molli (penetrazione 220/300),
bitumi molto molli (penetrazione maggiori 300).
Determinazione del punto di rammollimento (UNI EN 1427 - CNR BU n. 35 )- (Prova pallaanello)
Il punto di rammollimento è la temperatura alla quale il bitume perde plasticità e diventa fluido. Si
cola il bitume in un anello di ottone, sopra si pone una sferetta di acciaio che, con il suo peso,
tende a fare abbassare il bitume. Si fa aumentare la temperatura con gradiente stabilito fino a
che il bitume tocca una lastra posta ad un certa distanza dall’anello; questa temperatura
rappresenta il punto di rammollimento. Nei bitumi non modificati esiste una correlazione diretta tra
punto di rammollimento e penetrazione: all’aumentare del primo diminuisce il secondo.
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Determinazione del punto di rottura Fraass (CNR BU n. 43 )
Misura la fragilità del bitume alle basse temperature. Si verifica la temperatura a cui si formano le
prime fessurazioni su uno strato di bitume posto su lamina sottile di acciaio, sottoposta a cicli di
flessione ed estensione in ambiente a temperatura decrescente controllata.
Come valutare l’efficacia di una pavimentazione?
A) DURANTE LA STESA :
-
Controllo della temperatura del conglomerato bituminoso (Non deve mai scendere sotto i
150°C)
-
Prelievo di materiale per il controllo della granulometria, del contenuto di bitume della
miscela e della stabilità (deformabilità) attraverso la prova Marshall (UNI EN 12697/34) e/o
trazione indiretta (UNI EN 12697/23)
Un controllo in fase di posa in opera è composto da almeno 3 prelievi eseguiti ogni 5000 mq di
materiale steso oppure ogni 350 T di conglomerato.
B) SULLA PAVIMENTAZIONE FINITA:
-
Controllo dello spessore degli strati di pavimentazione mediante carotaggio
-
Controllo della granulometria sul campione carotato (UNI EN 12697/2)
-
Controllo percentuale del bitume sul campione carotato (UNI EN 12697/1)
-
Controllare la percentuale dei vuoti sul campione carotato (UNI EN 12697/8)
-
Prova di trazione indiretta sul campione carotato (UNI EN 12697/23)
-
Prova per la determinazione dell’attrito radente (skid test) (UNI EN 13036/4 - CNR BU 105)
Prova Marshall (UNI 12697 – 34)
La prova di compressione è preceduta dalla determinazione della percentuale dei vuoti della
miscela Si sottopone a carico un provino di conglomerato bituminoso ottenuto in laboratorio
mediante compattatore ad impatto, ad una temperatura funzione del tipo di legante bituminoso
e coincidente con quella di lavorazione della miscela. Si determina il carico di rottura e la
deformazione sul provino precedentemente condizionato in acqua alla temperatura di 60°
(temperatura massima della pavimentazione al sole).
Il massimo carico registrato indica la “Stabilità Marshall”; la deformazione in corrispondenza del
carico massimo lo “Scorrimento Marshall” e il rapporto tra stabilità e scorrimento determina la
“Rigidezza Marshall”.
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Prova con con pressa giratoria
La prova di compressione è preceduta dalla determinazione della percentuale di vuoti della
miscela (UNI en 12697/31)
La pressa a taglio giratorio consente di superarre le limitazioni proprie della metodologia di
costipamento Marshall, di tipo impulsivo unidirezionale, che attualmente è la più utilizzata nel
settore stradale ed indicata nella maggior parte delle Norme Tecniche dei Capitolati. Nel caso
della pressa giratoria viene consentita, infatti, la riorganizzazione dei granuli grazie all’applicazione
di una azione combinata di sollecitazioni normali e tangenziali che mutano continuamente di
direzione a causa della rotazione eccentrica della fustella contenente il materiale e che simulano
quindi più fedelmente le azioni dei mezzi di costipamento di cantiere
Il metodo può essere usato per:
1) Determinare il contenuto dei vuoti per un dato numero di rotazioni
2) Redazione di curva densità/numero di rotazioni
3) Preparazione dei campioni di altezza e densità predeterminate da utilizzare per la
determinazione delle proprietà meccaniche
Dopo la stesa, a pavimentazione ultimata, dovranno essere eseguiti i prelievi mediante carotaggio
o asportazione di tasselli indisturbati, al fine di verificare in particolare:
-
Spessore della pavimentazione (UNI EN 12697/36): un controllo almeno ogni 5000 mq
Densità e percentuale dei vuoti residui del campione carotato (UNI EN 12697/8)
Al termine della compattazione, gli strati di binder e usura dovranno avere densità uniforme non
inferiore al 97% di quella Marshall. Per lo strato di base si dovranno raggiungere densità superiori al
96%
Prova per la determinazione dell’attrito radente (UNI EN 13036/4 – CNR BU 105)
(Skid Resistent Test - SRT)
Consente di definire la scivolosità della superficie stradale attraverso la perdita di energia dovuta
allo strisciamento radente di un pattino gommato montato all’estremità di un pendolo.Il pendolo
viene lasciato cadere da una posizione orizzontale sulla superficie precedentemente bagnata con
acqua. Al termine della prova si rileva la temperatura dell’acqua che ricopre la pavimentazione. I
valori sono espressi in “British Portable tester Number”( BPN) e devono essere standardizzati ad una
temperatura di 15° mediante tabelle presenti nella norma che regola la prova : CNR BU 105 /85.
La prova simula o slittamento della ruota bloccata di un automezzo, che viaggia ad una velocità
di 50 Km orari sullo strato in conglomerato bituminoso in condizioni di bagnato.