Riciclaggio a freddo e materiali stabilizzati a bitume

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RICICLAGGIO A FREDDO

E MATERIALI STABILIZZATI A BITUME

LE PAVIMENTAZIONI STRADALI CON UNO O PIÙ STRATI REALIZZATI CON L’UTILIZZO DI MATERIALI STABILIZZATI A BITUME (BSM) SONO SOSTENIBILI DA UN PUNTO DI VISTA SIA AMBIENTALE CHE ECONOMICO. QUANDO SI UTILIZZANO BUONE TECNICHE COSTRUTTIVE, QUESTE PAVIMENTAZIONI RISULTANO ESSERE MOLTO PERFORMANTI, COME E ANCHE PIÙ DI QUELLE TRADIZIONALI

In tutto il mondo, lo stato delle pavimentazioni stradali è in forte deterioramento e la domanda di risanamento supera di gran lunga la necessità di vere e proprie nuove sovrastrutture. I materiali stabilizzati a bitume sono materiali adatti sia per la costruzione di nuove pavimentazioni sia per il ripristino di pavimentazioni esistenti attraverso tecniche di riciclaggio in situ e/o in impianto. I principali vantaggi dei materiali stabilizzati a bitume sono il fatto che si riescono a riciclare elevatissime quantità di materiale fresato, potendo arrivare anche fino al 100%, ovviando così alla necessità di ricorrere a materiali vergine, e che non si necessiti di energia per riscaldare gli aggregati, quindi queste miscele vengono preparate senza l’aggiunta di calore, tecnica che permette di abbattere quasi totalmente le emissioni di CO2 nell’ambiente.

BITUME SCHIUMATO ED EMULSIONE BITUMINOSA

I materiali stabilizzati a bitume sono composti da fresato di conglomerato bituminoso, internazionalmente conosciuto come RAP, da un legante che può essere sia bitume schiumato che emulsione bituminosa e dal filler che può essere inerte o attivo. I materiali preparati con il bitume schiumato prevedono appunto un processo di schiumatura nel quale il bitume caldo viene iniettato assieme ad acqua fredda e aria direttamente nella camera di miscelazione dove si trova il fresato d’asfalto. Il bitume caldo a contatto con l’acqua subisce un brusco decadimento della tensione superficiale che permette all’aria di generare le bolle che compongono la cosiddetta schiuma di bitume, le bolle non sono altro che un film sottile di bitume che circonda vapore acqueo, siccome questa pellicola di bitume è molto sottile, quando queste bolle entrano in contatto con una pietra si frantumano in migliaia o milioni di piccole “schegge” di bitume. Ogni “scheggia” di bitume però ha dimensioni e viscosità tali sostanzialmente da aderire solo ad una particella di filler, questo processo crea dei veri e propri mastici puntuali formati essenzialmente da materiale fine e bitume. I mastici cosi formati sono il veicolo di distribuzione del bitume all’interno della miscela dove vanno a fornire l’effetto di legante tra gli aggregati (naturali o fresato). L’emulsione bituminosa invece consiste in una dispersione di particelle di bitume in acqua e il processo di riciclaggio attuato con essa consiste nella sua aggiunta diretta alla miscela dove va a creare un rivestimento sulle particelle e sugli aggregati in modo tale da legarli fra loro. Nonostante in questo caso si abbia un rivestimento completo delle particelle di fresato e non tanti legami puntuali come attraverso l’utilizzo del bitume schiumato,

1. Il processo di schiumatura del bitume con aria e acqua fredda

2. L’emulsione bituminosa: particelle di bitume disperse in acqua

se non si procede con un opportuno dosaggio del quantitativo di emulsione, che crei un film di bitume sugli aggregati tale da garantire una totale adesione tra essi, si ottiene anche in questo caso una miscela parzialmente legata [1]. Entrambe le tecniche vengono efficacemente impiegate, ma è opportuno ricordare quali sono le loro caratteristiche peculiari in modo tale da utilizzarle in modo adeguato.

FILLER E FILLER ATTIVI

Come accennato in precedenza un altro fondamentale componente delle miscele stabilizzate a bitume è il filler, in particolare il filler attivo. Filler attivi sono materiali che hanno in primo luogo elevata porosità per poter attrarre il bitume, in secondo luogo sono materiali chimicamente attivi che reagendo contribuiscono a sottrarre acqua alla miscela. La capacità di sottrarre acqua è un requisito fondamentale in quanto accelera il processo di maturazione della miscela. I filler attivi più comunemente usati sono il cemento o la calce idrata, in quanto hanno una elevatissima porosità che agevola l’assorbimento delle particelle di bitume. Entrambi possono essere efficacemente impiegati nella tecnica del riciclaggio a freddo, entrambi però facendo attenzione ad alcuni effetti collaterali. Nel caso del cemento occorre prestare molta attenzione al quantitativo impiegato, in quanto la forte capacità di presa del cemento può rendere la miscela troppo rigida e di conseguenza fragile. Nel caso della calce il rischio dell’infragilimento è molto limitato grazie al fatto che la sua reazione di presa è molto debole, questo però porta ad un minore effetto sulle caratteristiche meccaniche della miscela rispetto a quanto si può ottenere col cemento.

RICICLAGGIO IN IMPIANTO E RICICLAGGIO IN SITO

Ci sono due modalità tecnologiche di eseguire il riciclaggio, la prima è quella che prevede la fresatura del materiale e il successivo trasporto in impianto, che può essere fisso o mobile, per la preparazione della miscela e il successivo trasporto per la stesa, la seconda invece prevede un riciclaggio sul posto, tramite l’utilizzo di macchinari in grado di fresare la pavimentazione esistente e allo stesso tempo miscelare il prodotto ottenuto con il bitume schiumato o l’emulsione bituminosa lasciando alle loro spalle la miscela pronta per essere compattata senza nessuna necessità di trasporto. Le due tecnologie sono entrambe egualmente efficaci ed entrambe hanno pro e contro dal punto di vista logistico ed economico, il riciclaggio sul posto riduce drasticamente le tempistiche siccome non si necessita di nessun tipo di trasporto, al contempo però non permette di avere lo stesso livello di controllo sul materiale, la pavimentazione viene direttamente fresata e miscelata con ridotte possibilità di aggiustare la composizione della miscela di lavoro in accordo con il mix design, per esempio aggiungere aggregati per integrare classi granulometriche che dovessero risultare scarse [2].

I VANTAGGI E LA RICERCA SULLA TEMATICA

Riassumendo i principali vantaggi di questo materiale, chiamato anche con gli appellativi di asfalto a bassa energia o asfalto verde, sono il riutilizzo di percentuali molto prossime al 100% del materiale fresato e il conseguente notevole risparmio in termini di risorse [3], il rispetto dell’ambiente con una produzione inferiore se non azzerata in termini di CO2 grazie al mancato utilizzo di calore, un risparmio economico sui costi di produzione, tempi brevi di costruzione e proprietà meccaniche paragonabili e in alcuni casi migliori a quelle di una miscela tradizionale. La ricerca su questi materiali si sta evolvendo principalmente su tematiche come la caratterizzazione del fresato di conglomerato bituminoso finalizzata al miglioramento del mix design grazie alla conoscenza del grado di attivazione residua del bitume contenuto nella pavimentazione esistente, alla valutazione del miglior filler attivo da utilizzare e in che quantità in modo tale da non compromettere la flessibilità dello strato, fino alle valutazioni delle prestazioni e dei costi del ciclo di vita 4. n

RICICLAGGIO A FREDDO

(1) Ingegnere, Studente di Dottorato del Dipartimento di Ingegneria e Architettura dell’Università di Parma (2) Ingegnere, Ricercatore del Dipartimento di Ingegneria e Architettura dell’Università di Parma (3) Professore Associato del Dipartimento di Ingegneria e Architettura dell’Università di Parma

Bibliografia

[1]. “Wirtgen Cold Recycling Technology manual”, 1st edition 2012. [2]. G. Tebaldi et al. - “Cold recycling of reclaimed asphalt pavements, testing and characterization of sustainable innovative bituminous materials and systems”, pp. 239-296, January 2018. [3]. M. Dal Ben, K. Jenkins - “Performance of cold recycling materials with foamed bitumen and increasing percentage of reclaimed asphalt pavement”, Road Materials and Pavement Design, February 2016. [4]. F. Preti, B.C.S. Gouveia, A. Rahmanbeiki, E. Romeo, A. Carter, G. Tebaldi - “Application and validation of the cohesion test to characterize reclaimed asphalt pavement, road materials and pavement design”.