RICICLAGGIO A FREDDO CON BITUME SCHIUMATO IN SITO
Il conglomerato bituminoso riciclato a freddo consiste nella miscelazione del fresato, eventualmente integrato con inerti vergini per la correzione della curva granulometrica, con emulsioni bituminose o bitumi schiumati e cemento.
Questa tecnica, già nota da alcuni decenni, ha avuto un notevole impulso negli ultimi anni sia per la pressante esigenza di smaltire ingenti quantità di conglomerato bituminoso fresato sia per l'introduzione di leganti innovativi che garantiscono elevate prestazioni a questo tipo di conglomerati.
1.1. Il bitume schiumato
La dicitura "conglomerato schiumato o espanso” fa riferimento ad una miscela di aggregati e bitume schiumato, prodotta tramite un processo in cui il bitume caldo viene investito da una certa quantità d'acqua a temperatura ambiente, assumendo un naturale aspetto schiumoso. Le proprietà fisiche del bitume vengono temporaneamente alterate quando l'acqua iniettata, al contatto con il legante caldo, si trasforma in vapore, trattenuto in migliaia di minuscole bollicine di bitume (figura 10).
Figura 1 – Procedimento di espansione
La schiuma incrementa la superficie specifica del bitume e riduce considerevolmente la sua viscosità, rendendo il legante più adatto alla miscelazione con gli aggregati freddi e umidi. Tuttavia la "schiuma” prodotta si dissolve in meno di un minuto e il legante riacquista le sue proprietà originarie, per cui, nei processi di produzione del conglomerato schiumato, il bitume deve essere incorporato agli aggregati quando è ancora allo stato schiumoso. Il bitume schiumato può essere usato con una grande varietà di materiali, da quelli con differenti granulometrie, materiali derivanti dalla fresatura di sovrastrutture stradali esistenti, a quelli aventi un alto indice plastico.
Le due principali caratteristiche del bitume schiumato sono:
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il rapporto di espansione (ERm): rapporto tra il massimo volume raggiunto allo stato schiumoso e volume finale del legante una volta che la schiuma si è dissipata.
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il tempo di semi-trasformazione (1/2):intervallo di tempo, espresso in secondi, tra il momento in cui la schiuma raggiunge il massimo volume e quello in cui essa si dissipa per metà del volume massimo stesso.
Cambiamenti del rapporto di espansione comportano variazioni di viscosità del bitume durante la miscelazione, con grossa influenza sul grado di dispersione del legante, mentre le variazioni del tempo di semi-trasformazione sono relazionate al tempo ottimale per la miscelazione prima che la schiuma collassi al suo stato originario.
Al variare della percentuale di acqua di schiumatura si ottengono le curve di variazione di ER e , rappresentate nel figura 11. È possibile determinare la percentuale di acqua relativa ad un sistema assegnato attraverso una compensazione fra ERm e 1/2. Per quanto non esistano precise norme a riguardo, le esperienze finora condotte suggeriscono di considerare valori di ERm >10 e 1/2>15
secondi.
Figura 2 - Rappresentazione di ER e in funzione della percentuale di acqua di schiumatura
In seguito ad attenti studi sulle caratteristiche del bitume espanso si è evidenziato che i precedenti due parametri e il modo in cui essi vengono determinati appaiono insufficienti per un'adeguata caratterizzazione delle proprietà della schiuma. Il rapporto di espansione e il tempo di semitrasformazione infatti esprimono solo due istanti del processo di dissipazione della schiuma, mentre viene completamente ignorata la curva che descrive il collasso della schiuma nel tempo, detta curva di decadimento (figura 12).
Figura 3 - Tipica Curva di Decadimento
Per una più completa caratterizzazione della schiuma e per la determinazione delle performance del bitume all'interno della miscela è necessario quindi far riferimento anche ad un parametro che tenga conto di tale curva di decadimento (Indice di Schiuma). I fattori che influenzano la "schiumabilità ” del bitume sono:
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volume di schiuma prodotto;
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quantità di acqua usata;
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temperatura di schiumatura del bitume.
Si evidenzia come le leggi che governano il comportamento del bitume durante la preparazione della miscela siano fisiche, anche se quelle chimiche giocano un ruolo importante.
Tale procedura presenta numerosi vantaggi sotto diversi punti di vista.
1.2.1. Vantaggio ambientale
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Riduzione del materiale di rifiuto, in particolare di fresato di asfalto.
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Riduzione dei trasporti, che vengono limitati alla sola fornitura di inerti di correzione, ed ai leganti.
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Riduzione del consumo energetico: la riduzione dei trasporti porta con sé la riduzione dell'inquinamento, del rumore, del traffico stradale ma soprattutto un risparmio energetico;
inoltre si risparmia il calore di riscaldamento dei materiali.
È da rilevare che 1 kg di materiale prodotto a caldo energeticamente equivale a 9 kg di materiale a freddo .
1.2.2. Vantaggio economico
1.2.3. Vantaggio tecnico
1.2.4. Vantaggio sociale
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La riduzione dei trasporti porta una riduzione di rumore e di inquinamento.
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La velocità d'esecuzione dei lavori e la possibilità di aprire più velocemente al traffico rispetto ad altre lavorazioni portano benefici agli utenti.
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Il mancato conferimento a discarica porta vantaggi sociali immediati e futuri.
1.3. Fasi di realizzazione del riciclaggio a freddo in sito
Si riportano di seguito schematizzate le fasi lavorative previste per l'operazione di riciclaggio a freddo con bitume schiumato per una strada di nuova costruzione.
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Stesura del conglomerato bituminoso fresato.
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Eventuale stesura di materiale inerte vergine per la correzione granulometrica del fresato.
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Stesa del cemento con spandi legante.
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Esecuzione del riciclaggio direttamente in sito tramite treno di macchine composto da: macchina riciclatrice (WR) accoppiata con botte dell'acqua di schiumatura e bitume.
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Compattazione con rullo vibrante liscio e rullo gommato.
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Eventuale livellazione dello strato con moto grader.
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