Pavimentazioni antighiaccio: una nuova tecnologia cinese

Ing. FABIO ABBRUZZESE

L'Istituto di ricerca in seno al Ministero dei Trasporti Autostradale Cinese ha avviato una ricerca su un tipo di pavimentazione speciale di asfalto in grado di inibire la formazione del ghiaccio e di sciogliere la neve nel caso di precipitazioni nevose non intense.

I dati di questa ricerca sono stati pubblicati da ACS Omega, una rivista scientifica settimanale edita dal 2016 dall'American Chemical Society, la quale ha ripreso i dati diffusi dall'agenzia di stampa AGI.

I ricercatori cinesi hanno effettuato degli studi su conglomerati bituminosi additivati con microcapsule riempite di una particolare miscela di sale. Hanno verificato che questa miscela ha la capacità di sciogliere la neve e il ghiaccio per effetto del rilascio, negli anni, del sale contenuto nelle capsule.

Il sale utilizzato dai ricercatori cinesi è l'acetato di sodio che è privo di cloruri, come si può desumere dalla sua formula chimica CH3COONa.

L'acetato di sodio, è il sale di sodio dell'acido acetico. A temperatura ambiente è un solido cristallino monoclino (caratterizzato dall'avere un solo asse binario e un solo piano di simmetria) igroscopico, incolore e inodore, solubile in acqua e parzialmente solubile in etanolo. E' un composto molto economico, prodotto industrialmente e con una grande gamma di utilizzo, tra cui la conservazione degli alimenti.

L'acetato di sodio è stato combinato con sostanze tensioattive, costituite da biossido di silicio (additivo alimentare anti aggregante), bicarbonato di sodio (meglio noto come bicarbonato, avente una alta reattività nei confronti degli inquinanti acidi inorganici) e scorie d'altoforno. Il prodotto finale, dal punto di vista fisico, è una polvere fine rivestita da una soluzione polimerica, che prende la forma di minuscole capsule.

La particolarità di questo rivestimento consiste nel rilasciare, nel tempo, il sale contenuto all'interno di ciascuna microcapsula, creando così l'effetto disgelante.

I primi esperimenti sono stati effettuati dai ricercatori cinesi su una pavimentazione dello spessore di 5 cm realizzata con il questo additivo. E' stato riscontrato che il punto di congelamento dell'acqua si è abbassato sino a - 21°C e che l'efficacia antigelo si estende per circa 8 anni e quindi dello stesso ordine di grandezza della durata di un tappeto di usura. E' stato condotto anche un test lungo una rampa autostradale. Durante una nevicata la neve che ha interessato questa rampa si è sciolta, mentre su un tratto di strada ubicato nelle vicinanze è stato necessario intervenire con mezzi meccanici per rimuovere la neve.

Considerazioni tecniche ed economiche, oltre alla verifica delle proprietà antighiaccio di queste pavimentazioni, è necessario effettuare test sulle proprietà meccaniche, su quelle prestazionali nonché sulla loro durabilità. Infatti la presenza di un notevole numero di micro capsule potrebbe ridurre la resistenza meccanica di questo conglomerato bituminoso. Solamente con l'acquisizione di questi dati si potrà verificare il campo di applicazione di questa nuova pavimentazione. Inoltre sarebbe interessante verificare la durata dell'efficacia antighiaccio e antineve anche per strati di spessore pari a 3 cm, quello comunemente adottato per i tappeti di usura delle strade extraurbane.

Nel caso in cui tutte le prove dessero risultati favorevoli, questa tipologia di pavimentazione antighiaccio si affiancherebbe alle pavimentazioni drenanti che, da qualche tempo, hanno superato positivamente la fase sperimentale e ora hanno una grande applicazione, specie nelle autostrade, per la dimostrata capacità di eliminare il pericoloso fenomeno di aquaplaning che produce lo slittamento del veicolo.

Per quanto attiene l'aspetto economico, è noto che il costo di una pavimentazione stradale di conglomerato bituminoso è costituito dai seguenti tre elementi:

- il costo dei materiali (inerti, bitume e additivi);

- il costo della miscelazione dei suoi componenti;

- il costo della stesa del conglomera-

1. Pavimentazione stradale antighiaccio (a destra) confrontata con la stessa pavimentazione senza antighiaccio (a sinistra) in Corea del Sud, dall'articolo Iterchimica Soluzioni per Lavori Pubblici n. 105 to bituminoso additivato.

Nel caso della tecnologia cinese, i materiali che compongono gli additivi impiegati sono sostanze poco costose e presenti in grande quantità sul mercato, con la sola esclusione della soluzione polimerica, sulla quale andrebbe fatto qualche approfondimento.

La miscelazione è una fase delicata in quanto dalla sua corretta esecuzione dipende l'efficacia antighiaccio della pavimentazione e quindi il suo costo si stima essere maggiore rispetto a quello delle pavimentazioni comuni.

Il costo della stesa è dello stesso ordine di grandezza della stesa di un normale conglomerato bituminoso impiegato nelle pavimentazioni stradali.

Pertanto da queste prime considerazioni economiche qualitative, si desume che il costo delle pavimentazioni antighiaccio non sembra essere molto più oneroso delle tradizionali pavimentazioni.

Anche dal punto di vista ambientale ed ecologico gli additivi impiegati in queste pavimentazioni non desta particolare preoccupazione, in quanto sono sostanze adottate in farmacia (bicarbonato), nella alimentazione o nei leganti edilizi (scorie d'altoforno). Per quanto attiene l'aspetto meccanico i ricercatori cinesi non hanno fornito dati. Basterebbe effettuare una serie di prove Marshall, che è una misura convenzionale delle proprietà meccaniche (stabilità e scorrimento) dei conglomerati bituminosi confezionati a caldo. Altro aspetto non secondario da verificare, è la resistenza a fatica di questi conglomerati.

Ai fini della sicurezza si ritiene necessario che siano effettuate anche prove di aderenza longitudinale e trasversale, per verificare i valori di questo parametro fisico.

Nella tabella che segue sono riportati i valori dell'aderenza f degli pneumatici rilevati su pavimentazione di conglomerato bituminoso in varie situazioni.

Esiste una correlazione tra il coefficiente di aderenza e la velocità v (m/sec) del veicolo. In particolare a velocità nulla l'aderenza f(0) è massima. Con l'aumentare della velocità f (v) diventa sempre più piccolo con la seguente legge empirica: f(v) = f(0) /(1 + 0,01 v)

La presenza delle microcapsule sulla superficie della pavimentazione, potrebbe far diminuire il coefficiente di aderenza f al di sotto dei valori minimi richiesti dalla attuale normativa.

Possibili applicazioni

I ricercatori cinesi hanno verificato che le capsule rilasciano il sale per la maggior parte della vita della pavimentazione. A loro parere si tratta di una soluzione pratica ed economica alternativa alla rimozione della neve e per evitare la formazione del ghiaccio. Ovviamente la ricerca cinese andrebbe supportata da altre e più estese verifiche su strada e in particolare testare la durabilità di queste pavimentazioni e la loro efficacia antigelo e antineve nel tempo.

Il fattore costo è anche importante ai fini dell'utilizzo di questa pavimentazione speciale. Qualora i risultati di queste prove fossero positivi, si è del parere che questa pavimentazione speciale possa avere una applicazione in primis lungo quei tratti di strada soggetti alla formazione di ghiaccio o peggio della galaverna. E quindi su quei ponti e sui viadotti ubicati nelle zone di montagna soggette a temperature al di sotto di 0°, nei tratti in curva e in pendenza.

Conseguentemente questa nuova tecnologia potrebbe essere un rimedio alternativo ai costosi trattamenti antighiaccio e antisdrucciolo e agli interventi sgombraneve, nel caso di nevicate di lieve entità.

Di contro non si ritiene che questa nuova pavimentazione possa sostituire la rimozione della neve nel caso di nevicate intense e/o di lunga durata anche se il fatto di fondere lo strato di neve posto a contatto della pavimentazione costituisce una facilitazione delle operazioni di sgombero.