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Sviluppo di una metodologia empirico-razionale per l'ottimizzazione delle tecniche di compattazione dei conglomerati bituminosi

Informazioni tesi

  Autore: Riccardo Rampini
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Dottorato di Ricerca in Geodesia e Geomatica (Infrastrutture Viarie)
Anno: 2007
Docente/Relatore: Savino Rinelli
Correlatore: MaurizioCrispino
Istituito da: Politecnico di Milano
Dipartimento: D.I.I.A.R.
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 150

La studio si è posto come obiettivo quello di investigare i fenomeni che intervengono durante i processi di compattazione delle pavimentazioni in conglomerato bituminoso, con lo scopo di individuare i mutui legami esistenti tra i parametri caratterizzanti le fasi realizzative e gli effetti che essi producono sui risultati finali in termini di grado di compattazione e macrotessitura.
L’analisi è stata svolta per diversi tipi di miscele, considerando il Carico Statico Lineare in sostituzione al peso operativo della macchina, permettendo per la prima volta di svincolare lo studio della compattazione dai parametri intrinseci relativi a ciascun mezzo compattante. La definizione di alcuni coefficienti correttivi ha consentito quindi di considerare anche l’effetto dinamico dovuto alla vibrazione del tamburo, quantificandone l’efficacia per i diversi tipi di vibrazione in uso.
La definizione di un nuovo parametro, denominato Total Equivalent Static Load (TeSL), ha permesso quindi di determinare le relazioni che legano le modalità di compattazione impiegate con i risultati ottenuti in termini di grado di compattazione e macrotessitura superficiale.
I risultati mostrano una forte dipendenza di tipo logaritmico tra il TeSL ed il grado di compattazione per le diverse miscele, quantificando il contributo prodotto dalle operazioni di stesa e da ciascuna fase della compattazione. Le relazioni ottenute tra il TeSL ed i valori di macrotessitura risultano invece di tipo lineare decrescente, a dimostrare che le operazioni di compattazione influiscono anche sulla rugosità superficiale. I risultati ottenuti dall’elaborazione dei dati sono stati validati mediante l’utilizzo di ulteriori misure sperimentali.
Sulla base delle relazioni individuate è stato quindi creato un modello a elementi finiti (F.E.M.) che ha consentito di simulare la compattazione del conglomerato bituminoso considerando le caratteristiche elasto-plastiche del materiale e la loro evoluzione durante ogni fase della compattazione.
La ricerca svolta ha consentito di dimostrare che è possibile prevedere i risultati in termini di grado di compattazione e macrotessitura superficiale prodotti dalle operazioni di compattazione, e che gli effetti di tale processo sono strettamente correlati al valore di TeSL, un unico parametro che comprende tutte le informazioni relative alle caratteristiche dei rulli utilizzati e delle procedure esecutive impiegate.
I risultati ottenuti consentono di estendere le relazioni virtualmente a ogni macchina e tecnica di compattazione, venendo a rappresentare un utile strumento previsionale per ricercatori e tecnici del settore.

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1. INTRODUZIONE Dai giorni in cui le prime strade legate a bitume vennero realizzate a oggi, la ricerca sui conglomerati bituminosi ha raggiunto livelli di conoscenza inaspettati. I progressi nello studio dei polimeri e delle miscele bituminose, insieme allo sviluppo di nuove tecnologie di laboratorio, hanno consentito di definire nuovi materiali con caratteristiche prestazionali che fino a pochi decenni fa risultavano inimmaginabili. Il vecchio “asfalto”, inizialmente utilizzato come semplice rivestimento per strade polverose, assume oggi un ruolo fondamentale, divenendo parte strutturale della pavimentazione di strade, ferrovie e aeroporti. Dalle proprietà fisico-meccaniche degli strati in conglomerato bituminoso derivano infatti le caratteristiche di portanza, regolarità, aderenza e durabilità delle pavimentazioni, dalle quali dipendono i requisiti fondamentali di sicurezza e comfort di marcia del traffico. Parallelamente agli sviluppi della ricerca sui materiali, anche le tecnologie per la lavorazione e la posa in opera dei conglomerati bituminosi hanno subito negli ultimi anni una notevole evoluzione, che ha consentito di produrre macchinari altamente automatizzati, equipaggiati con sistemi di georeferenziazione e apparati elettronici ed informatici di controllo in tempo reale delle lavorazioni. Non di pari passo è proceduto invece il progresso nel campo delle conoscenze relative fenomeno fisico-meccanico della compattazione dei conglomerati bituminosi, e di tutti quei processi che intervengono durante le lavorazioni e che sono in grado di produrre i risultati finali in termini di addensamento e tessitura superficiale. Forse proprio a causa della difficoltà di comprensione del fenomeno, troppo poca importanza viene ancora attribuita alla definizione razionale delle metodologie e delle tecniche realizzative idonee per ciascuna lavorazione, e tali scelte vengono spesso demandate all’impresa esecutrice dei lavori, che opera come meglio crede esclusivamente sulla base dell’esperienza. L’affermarsi di tale consuetudine ha spesso dato origine a risultati del tutto insoddisfacenti, soprattutto nel caso di lavorazioni con materiali particolarmente pregiati ad elevate prestazioni. L’errata definizione dei mezzi e delle tecniche di compattazione può infatti avere 1

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