Indagine sperimentale sull'impiego di leganti bituminosi e fibre per l'ottimizzazione delle prestazioni dei misti cementati per usi stradali

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Introduzione 
Il presente elaborato è volto a descrivere un’analisi sperimentale condotta nel 
Laboratorio sperimentale stradale del Politecnico di Milano, il cui scopo è stato 
quello di studiare il comportamento di campioni di materiali impiegati per la 
costruzione dello strato di fondazione delle pavimentazioni stradali e aeroportuali 
sottoposti a sollecitazione a rottura. Oggi, la progettazione delle infrastrutture viarie è 
basata su nuovi criteri in rapporto all’aumento del traffico stradale e aeroportuale e 
agli standard di sicurezza sempre piø elevati che sono richiesti dalle normative in 
materia: elevate prestazioni si possono ottenere utilizzando materiali innovativi che 
abbiano un’alta durabilità e affidabilità. 
Il materiale analizzato in questo lavoro sperimentale è il misto cementato, 
solitamente usato come fondazione o sottofondazione delle pavimentazioni stradali e 
aeroportuali. Nel caso specifico al misto cementato sono state aggiunti emulsione 
bituminosa e fibre rinforzanti di due tipi: poliolefiniche e polipropileniche. Inoltre si 
sono utilizzati degli aggregati di riciclo, derivanti dalle demolizioni di opere in 
calcestruzzo, il cui utilizzo comporta dei vantaggi economici e ambientali, come la 
limitazione dello smaltimento dei rifiuti e un minore sfruttamento delle cave di 
estrazione. Prima del loro riuso, anche a fini sperimentali, questi materiali di riciclo 
devono avere requisiti prestazionali ottimali, paragonabili a quelli dei materiali 
nuovi.  
Nei prossimi capitoli saranno descritte le modalità con cui sono stati costruiti i 
campioni di misto cementato e con cui sono stati testati per ottenere la resistenza a 
compressione. La risposta dei campioni realizzati è analizzata in diverse condizioni 
di stagionatura e temperatura, cioè dopo 7,14 e 28 giorni di maturazione alle 
temperature di 5°C, 20°C e 30°C.
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CAPITOLO 1 
Le pavimentazioni stradali 
La pavimentazione stradale è una struttura che s’inserisce tra gli pneumatici di un 
veicolo stradale o di un aeromobile e il sottofondo. Per sottofondo s’intende lo strato 
piø superficiale del terreno compattato della trincea o del rilevato, componenti del 
corpo stradale o dell’impalcato in calcestruzzo o in acciaio di un ponte, oppure 
dell’arco rovescio di una galleria. 
La pavimentazione stradale è costituita da una serie di strati di materiali aventi 
caratteristiche fisico-meccaniche, funzione che assolvono all’interno del pacchetto 
stradale e tipo di sollecitazione a cui possono essere sottoposti differenti. Ognuno di 
questi strati è composto da materiali idonei a sopportare i carichi cui può essere 
sottoposto, cioè deve essere in grado di rispondere alle sollecitazioni derivanti dal 
traffico, che si riducono all’aumentare della profondità; la riduzione dei carichi 
indotti dal traffico dipende sia dalla rigidezza sia dallo spessore di ogni singolo 
strato, il quale è pertanto dimensionato e costruito con i materiali piø adatti. 
1.1 Cenni storici sulla costruzione di strade 
La costruzione di pavimentazioni stradali con diversi strati di materiali eterogenei 
deriva dall’epoca romana, soprattutto dall’età repubblicana, quando s’iniziarono a 
costruire strade usando una successione di materiali non molto diversi da quanto 
utilizzato nelle nostre città. 
I romani iniziavano a costruire le strade scavando due trincee parallele e poco 
profonde, dette sulci, che definivano la larghezza della strada, all’interno delle quali 
venivano costruiti gli umbones, ovverosia due spalle che avevano la funzionalità di 
sorreggere il materiale esterno ad essi. In seguito si proseguiva scavando all’interno
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tra i due umbones, fino a raggiungere uno strato stabile del terreno, sul quale 
s’iniziava la costruzione del primo strato della pavimentazione.  
La pavimentazione era formata da quattro strati, partendo dal piø profondo: 
• lo statumen, lo strato piø profondo, costituito da pietre con dimensioni tali da 
poter essere spostate a mano; 
• la ruderatio, ovvero la base, costituita da aggregato lapideo frantumato e 
calce, per ottenere una certa presa; 
• il nucleus, uno strato composto da aggregati piø piccoli rispetto a quelli dello 
strato precedente e che doveva essere adatto per la posa dell’ultimo strato; 
• il pavimentum, l’ultimo strato, realizzato, per le strade principali, da basoli, 
grandi pietre con superficie piatta e aventi una forma a cuneo, in modo da 
poter penetrare bene nel nucleus e ottenere una certa stabilità. 
 
Figura1.1 - Viae Lapidibus Stratae 
Le strade costruite in questo modo dai Romani erano le piø innovative e le piø 
importanti dell’epoca: esse erano chiamate Viae Lapidibus Stratae (Figura 1.1) e su 
di esse si poteva viaggiare molto velocemente, tanto che l’esercito romano riusciva a 
percorrere anche 38 km al giorno e i carri trainati fino a 120 km.
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Non tutte le strade degli antichi Romani erano costruite seguendo lo schema appena 
descritto, perchØ il trasporto e la posa dei basoli comportavano un lavoro ingente e 
costoso, infatti, venivano costruite anche strade molto piø semplici, come le Viae 
Glareatae Stratae (Figura 1.2), composte dagli stessi strati di fondazione , ma con lo 
strato superficiale costituito solo da ghiaia compattata, detta summa crusta.  
 
Figura 1.2 - Viae Glaratae Stratae 
 
Un terzo tipo di strada, costruita da quest’antico popolo, erano le cosiddette Viae 
Terraneae, realizzate semplicemente compattando la terra che già era presente in 
situ. 
L’eredità lasciataci dagli antichi Romani è molto interessante per le analogie che si 
possono riscontrare con le strade contemporanee, poichØ la maggior parte di esse 
sono costruite con lo stesso procedimento ed addirittura, in alcuni casi di strade 
secondarie, troviamo ancora gli stessi materiali usati nell’antichità. Inoltre, è da 
notare che per le pavimentazioni stradali a elementi modulari, in pietra o in masselli 
viene ancora oggi sfruttata la stessa tecnologia (Figura 1.3).
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Figura 1.3 - confronto tra le strade degli antichi romani e quelle moderne a elementi 
modulari 
 
1.2 Principali funzioni delle pavimentazioni stradali e 
aeroportuali 
La costruzione di una strada o di una pista aeroportuale costituisce un investimento 
economico ingente, quindi richiede molta oculatezza nella gestione delle risorse, e 
impone livelli prestazionali molto elevati, in modo da evitare interventi straordinari e 
aumentare i tempi che intercorrono tra un ciclo di manutenzione e l’altro.  
Queste grandi strutture devono assolvere alcune funzioni particolari come ridurre le 
tensioni trasmesse al sottofondo, in modo che il terreno non subisca deformazioni 
che si possono in seguito trasferire allo strato piø superficiale. Di conseguenza, è 
importante che la struttura sia stabile nel tempo e poco deformabile, quindi deve
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essere in grado di sopportare carichi elevati e ripetuti applicati dai veicoli, e che si 
garantisca la sicurezza degli utenti dei veicoli, in relazione all’aderenza tra 
pneumatico e pavimentazione in presenza di agenti inquinanti, come acqua, fango, 
neve, ghiaccio ecc. Infine è molto importante realizzare una struttura in grado di 
assicurare un adeguato confort agli utenti, riducendo le vibrazioni trasmesse dalla 
strada al veicolo. 
 
1.3 Tipologie di pavimentazioni 
Le pavimentazioni stradali e aeroportuali si possono distinguere in 5 tipologie: 
• Flessibili, sono realizzate da cinque strati (Figura 1.4): 
- Manto in conglomerato bituminoso, composto a sua volta da due 
strati, usura e binder; 
- Base in conglomerato bituminoso o misto bitumato; 
- Fondazione di solito in misto granulare; 
- Sottofondo. 
• Semirigide (Figure 1.5 e 1.6), di solito sono costituite analogamente alle 
pavimentazioni flessibili, tranne per l’aggiunta di uno strato di misto 
cementato in aggiunta o in sostituzione dello strato di base; esse sono di due 
tipi:  
- con strato di base formato da misto cementato;  
- con strato di base formato da misto bitumato. 
• Rigide (Figura 1.7), formate da una lastra in calcestruzzo posata su uno o piø 
strati di fondazione in misto cementato o misto granulare, oppure posate 
direttamente sullo strato di sottofondo. Questa pavimentazione si divide in 
quattro tipologie: 
- Lastre non armate, hanno solamente dei giunti trasversali, il loro 
interasse è di 4,5 – 5 m, ma nel caso ci siano delle barre di 
compartecipazione, l’interasse aumenta fino a 7,5 m;
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- Lastre armate, hanno una lunghezza variabile da 10 a 20 m e sono 
dotate di una leggera armatura distribuita in senso longitudinale e 
trasversale; la funzione di questa armatura è quella di mantenere 
chiuse alcune lesioni che si possono generare all’interno della 
lastra dovute a variazioni termiche; 
- Pavimentazioni ad armatura continua, non hanno giunti trasversali 
oltre a quelli di costruzione e possiedono un’armatura pesante, che 
ha il compito di tener chiuse le fessure che si possono generare per 
effetti igrotermici; 
- Lastre precompresse hanno delle spalle di ancoraggio e la 
precompressione viene assicurata da martinetti piatti o con cavi 
post-tesi. 
• Composite, costituite da una pavimentazione rigida, ricoperta da uno strato di 
conglomerato bituminoso; 
• Modulari, sono costituite da elementi di pietra naturale o manufatti (laterizio 
o calcestruzzo) e poggiati su un letto di sabbia o di malta cementizia, sopra lo 
strato di base e di fondazione.