RELAZIONE TECNICA. Soluzione tipo per manutenzioni e/o ripristino di strade con pavimentazione in conglomerato bituminoso o in granulare stabilizzato

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1 RELAZIONE TECNICA Soluzione tipo per manutenzioni e/o ripristino di strade con pavimentazione in conglomerato bituminoso o in granulare stabilizzato

2 MANUTENZIONE DELLE STRADE VICINALI Le strade vicinali sono generalmente ricoperte con stabilizzato granulometrico o con conglomerato bituminoso steso direttamente sul sottofondo esistente. In queste condizioni, soggette al passaggio dei veicoli ed agli agenti atmosferici, presentano generalmente alcuni o tutti i seguenti ammaloramenti: - avvallamenti e sfondamenti che in caso di pioggia si possono riempire di acqua; - deformazioni della sede stradale; - fratture che ne possono pregiudicare la fruibilità. L intervento di manutenzione generalmente realizzato prevede la stesa di un nuovo strato di stabilizzato granulometrico oppure di un nuovo tappeto in conglomerato bituminoso, con queste tecniche i problemi visti precedentemente si possono ripresentano in breve tempo. Il presente documento descrive una modalità di intervento di manutenzione, che utilizzando differenti tecniche e materiali permette di dilatare i tempi tra le manutenzioni. 1. PROPOSTA DI INTERVENTO Per realizzare un pacchetto stradale in grado di meglio sopportare il passaggio dei veicoli e gli agenti atmosferici, si propone di intervenire come segue: - trattamento in sito con calce e cemento del materiale esistente, ciò permette di creare una vera e propria fondazione stradale su cui poggiare lo strato sul quale andranno a transitare i veicoli; - strato di stabilizzato granulometrico (5-10 cm) ricoperto con un triplo strato di emulsione e graniglia; Questa pavimentazione avrà una vita utile molto superiore rispetto a quella originaria, grazie a: - uno strato di base più rigido e portante, grazie all introduzione di cemento nella miscela; - uno strato superficiale contenente bitume, il quale contribuisce ad impermeabilizzare il pacchetto stradale ed assorbe meglio gli sforzi di trazione trasmessi dalle ruote dei mezzi in curva e/o nelle zone di manovra.

3 Una maggiore vita utile corrisponde a manutenzioni più dilazionate nel tempo e che riguarderanno soltanto la parte superficiale. In presenza di materiali caratterizzati da indici di plasticità dall 8 al 12% in opera possono verificarsi forti cedimenti con conseguente ammaloramento dell opera realizzata. In particolare in costruzioni stradali possono dar luogo al fenomeno dell ormaiamento e delle caratteristiche fratture a pelle di coccodrillo, oltre a cedimenti del corpo stradale. 2. IL TRATTAMENTO DEI TERRENI CON CALCE E CEMENTO Generalmente il sottofondo in una strada vicinale è costituito da terreno in posto. Le sue caratteristiche portanti sono generalmente influenzate dal suo contenuto d acqua. Per migliorarne le caratteristiche, sia per quanto riguarda il comportamento nei confronti dell acqua, sia dal lato delle caratteristiche meccaniche, si può ricorrere ad un trattamento combinato di calce e legante pozzolanico, in quantità tali da modificare la lavorabilità e la resistenza meccanica dello strato trattato. Attraverso la pre-stabilizzazione del suolo con ossido di calcio si ottiene un abbassamento dell indice di plasticità del terreno e dell umidità; può essere opportunamente utilizzato ossido di calce, in quantità tali da modificare attraverso reazioni chimico-fisiche le sue caratteristiche di lavorabilità e di resistenza meccanica in opera. La risposta al trattamento dipende essenzialmente dalla quantità e natura dei minerali argillosi e della silice amorfa presente nel materiale, ciascuno caratterizzato da una propria reattività; dipende altresì dalla quantità di calce aggiunta e dalla modalità di lavorazione della miscela. La reazione tra argilla, acqua e calce è descritta in figura 1. Figura 1

4 Tali fenomeni permettono il successivo utilizzo del legante cementizio che va a legare le particelle più grandi (stabilizzato o asfalto fresato) creando lo scheletro portante della base stradale (figura 2). Figura 2 La lavorazione si effettua in due diversi momenti: il primo giorno si procede all inertizzazione a calce, quindi il secondo si miscela il cemento e si profila lo strato Vantaggi Tale operazione porta i vantaggi descritti in seguito. - Variazioni dell umidità e del volume La calce aggiunta al terreno capta le molecole d acqua per completare l idratazione; ciò comporta una diminuzione dell umidità naturale dello strato. Il fenomeno è particolarmente evidente qualora si impieghi calce viva il cui calore di idratazione provoca una sensibile evaporazione. Il potenziale rigonfiamento delle terre coesive viene fortemente ridotto, grazie sia alla diminuzione dell affinità all acqua delle argille trattate, sia alla formazione di legami stabili nelle miscele i quali si oppongono agli aumenti di volume. Il ritiro connesso alla perdita di umidità nelle miscele terra-calce è un fenomeno di scarso rilievo; la calce migliora le caratteristiche delle argille originarie anche da questo punto di vista. - Caratteristiche del costipamento

5 Gli effetti dell aggiunta della calce al terreno sono: aumento del valore dell umidità ottima di costipamento; diminuzione del valore della densità massima del terreno (per ottenere valori di uguali variando la percentuale di calce è necessaria una maggiore energia di costipamento); appiattimento della curva Proctor (CNR BU 69/78). L entità con cui si manifestano i suddetti fenomeni non ha un andamento proporzionale al contenuto di calce. - Caratteristiche meccaniche L aggiunta di calce modifica la natura del terreno e quindi le sue caratteristiche meccaniche intrinseche. L aspetto principale del trattamento a calce consiste nell azione cementante che essa svolge. L ossido di calcio migliora in generale le caratteristiche meccaniche del terreno sottoposto a trattamento. L entità di tali incrementi dipende dal tipo di materiale trattato, dalla temperatura e dai tempi della stagionatura. - Durabilità sotto l azione dell acqua e del gelo Estese sperimentazioni (soprattutto realizzate negli stati uniti) hanno mostrato che prolungate immersioni in acqua non producono sensibili effetti negativi nelle miscele con calce, al contrario di quanto avviene nei materiali coesivi di partenza. Gli effetti del gelo sui materiali trattati consistono in un aumento del volume e in una diminuzione delle resistenze meccaniche; peraltro, essi sono funzione del tipo di stagionatura del materiale prima del sopravvenire delle temperature inferiori allo zero. Alcuni autori hanno riscontrato che i trattamenti con calce di terre reattive possono dispiegare, se sottoposti al gelo, proprietà di autoriparazione, nel qual caso la terra tende recuperare la portanza con il tempo, quindi i danni prodotti durante il gelo invernale possono essere parzialmente o totalmente recuperati nei periodi in cui si abbiano condizioni climatiche favorevoli allo sviluppo dei legami resistenti. - Funzione anticapillare Il cemento, legandosi alle particelle terreno crea un materiale che contrasta la risalita capillare dell acqua, creando meati di dimensioni troppo ristrette per essere percorsi dal flusso d acqua.

6 - Aumento delle caratteristiche meccaniche L aggiunta di cemento alla miscela genera un incremento notevole delle caratteristiche meccaniche, in particolare della portanza, con conseguente aumento della vita utile dell opera Fasi della lavorazione Condizioni essenziali per ottenere un buon risultato sono: un adeguata polverizzazione della terra, un intima ed omogenea miscelazione della calce e un valore di umidità della miscela prossima a quella ottimale della miscela di progetto. a) Se necessario si può procedere anche alla fresatura di parte del materiale per raggiungere le quote di progetto. Tale materiale può essere recuperato ed essere risteso ad di sopra della base trattata oppure per la sistemazione delle banchine. b) Si procederà poi alla determinazione dell umidità naturale del materiale da trattare. Se il valore trovato risulta troppo elevato rispetto a quella ottimale di progetto, la si erpicherà e la si arieggerà per favorire l evaporazione dell acqua oppure si aggiungerà calce alla miscela di progetto al fine di asciugarla. La calce sfusa sarà consegnata con automezzi che ne consentano lo scarico pneumatico. Nel caso di approvvigionamento allo stato sfuso, in cantiere la calce sarà stoccata in appositi sili o direttamente all interno dello spandilegante. c) In cantiere il dosaggio è riferito al metro quadrato di suolo da trattare; per ottenere il dosaggio in kg/m 2, a partire dal dosaggio in percentuale stabilito in laboratorio con riferimento al suolo secco, bisogna conoscere la densità secca in sito del suolo e la profondità dello strato dopo trattamento e costipazione. Nel caso della calce sfusa, il controllo della quantità distribuita è effettuato posizionando un telo quadrato con superficie di 1,0 m 2 sul terreno prima del passaggio della macchina spandi calce (figura 3) e pesando poi la calce su di esso depositata a passaggio avvenuto (allo scopo risulta utile dotarsi di teli con occhielli ai quattro vertici e di una bilancia a dinamometro con gancio).

7 Figura 3 d) La polverizzazione e la miscelazione devono essere attuate con diverse passate di idoneo macchinario, ad esempio il Pulvimixer, fino a quando la componente limo-argillosa passi interamente attraverso crivelli a maglia quadrata da 25 mm. Figura 4 L aggiunta di acqua si effettua dopo la prima fresata del pulvimixer (figura 4). La botte può essere accoppiata direttamente al pulvimixer, se questo è dotato di pompa volumetrica e barra di spruzzatura. e) Lo strato di terra trattata deve essere compattato successivamente comunque al completamento della reazione esotermica di spegnimento e dopo la verifica che il tenore di umidità sia prossimo all ottimo. La rullatura è effettuata con rullo ferro-gomma vibrante (figura 5), la cui dimensione dipende dallo spessore da compattare e dalla natura del materiale.

8 Figura 5 f) Sullo strato stabilizzato con calce il giorno precedente si procederà alla determinazione in più punti dell umidità ed allo spandimento del cemento, con gli stessi accorgimenti e gli stessi macchinari descritti per la calce ai punti b e c. g) La polverizzazione e la miscelazione devono essere attuate con passaggio di idoneo macchinario, ad esempio il Pulvimixer. La miscela deve presentarsi uniforme. h) Lo strato di terra trattata deve essere compattato senza ritardi dopo la miscelazione. La rullatura è effettuata con rulli con rullo ferro-gomma vibrante. La dimensione del rullo dipende dallo spessore da compattare e dalla natura del materiale. i) Al termine dei lavori precedenti, qualora la superficie dello strato si mostri irregolare, per un ottimizzazione della successiva compattazione, si procederà a un livellamento con grader o altra macchina adatta allo scopo. Sarà quindi terminata la rullatura superficiale. j) Per evitare la formazione di cricche durante le fasi di presa e indurimento del cemento è opportuno procedere ad una o più bagnature superficiali, in funzione anche delle condizioni atmosferiche. k) Poiché la resistenza e la stabilità dimensionale di una terra stabilizzata dipende anche da un accurato periodo di maturazione dopo la rullatura finale, durante il quale l umidità ottima di compattazione deve restare il più possibile costante, immediatamente dopo il completamento dell ultimo strato costipato e sagomato si stenderà uno strato di stabilizzato

9 granulometrico o di emulsione bituminosa a lenta rottura in ragione di 1,8 kg/m 2, in funzione della soluzione scelta per lo strato superiore. 3. IL TRATTAMENTO SUPERFICIALE Questo trattamento consente la pavimentazione delle tradizionali strade bianche mantenendo a vista lo strato superficiale di inerti, quindi con ridotto impatto ambientale. Così riqualificata la strada offre migliori condizioni di sicurezza per i veicoli in transito, una corretta regimazione superficiale delle acque meteoriche ed evita sia i frequenti riporti di misto stabilizzato altrimenti necessari al ripristino delle condizioni di sagoma, che la ricaduta di polvere su veicoli, passanti e vegetazione circostante. Il trattamento consiste, previa bagnatura della strada, nella applicazione di una emulsione da impregnazione cationica, a lenta velocità di rottura, capace di aderire agli strati polverosi e di scendere tra gli interstizi in profondità nella massicciata, in modo da creare uno strato bituminoso di fondazione predisposto a ricevere il successivo trattamento superficiale con emulsione al 69% di bitume modificato con polimeri SBS. 3.1 Finalità Impermeabilizzare la superficie stradale. Creare condizioni di macrorugosità. Eliminare la formazione di polvere al transito dei veicoli. Eliminare i riporti di misto stabilizzato superficiale. 3.2 Vantaggi Basso impatto ambientale in fase di esecuzione, garantito dalla lavorazione a freddo in assenza di fumi ed esalazioni. Ridotti tempi di cantiere con immediata riapertura al traffico. Impatto ambientale predeterminabile dalla colorazione dell inerte impiegato.

10 3.3 Costi Contenuti a confronto degli altri tipi di pavimentazione. Contenuti costi manutentivi. Contenuto impiego di inerti. 3.4 Fasi della lavorazione Abbondante bagnatura della superficie e successiva rullatura con rullo statico da 6-8 Ton. Stesa simultanea di una prima mano di emulsione da impregnazione a lenta rottura in ragione di 2,5 kg/mq. alla temperatura di C e di pietrischetto di pezzatura 12/18 mm, in ragione di litri 15/mq, dati uniformemente a mezzo di apposita macchina combinata semovente (figura 4), in grado di stendere contemporaneamente sia il legante bituminoso, che la graniglia di copertura; dotata di impianto di riscaldamento autonomo, di barra spruzzatrice/spandigraniglia a larghezza regolabile sino a ml 4,00 a sezioni minime di cm 20 ed asservita a computer di bordo per il controllo ed il mantenimento dei parametri di stesa, anche in presenza di variazioni della velocità di avanzamento del mezzo. Tale macchina sarà inoltre equipaggiata di carrello posteriore sterzante, ad evitare possibili azioni di strappo nelle sovrapposizioni nei tratti curvilinei. Successiva immediata rullatura con rullo compressore da 6-8 Ton. Stesa simultanea di una seconda mano di emulsione al 69% di bitume modificato con polimeri SBS in ragione di 1,5 Kg/mq alla temperatura di C; saturazione con graniglia di pezzatura 8/12 mm, dati come sopra in ragione di 10 l/mq e successiva immediata rullatura con rullo compressore da 6-8 Ton. Stesa simultanea di una terza mano di emulsione al 69% di bitume modificato con polimeri SBS in ragione di 1,5 Kg/mq alla temperatura di C; saturazione con graniglia di pezzatura 4/8 mm, dati come sopra in ragione di 6 l/mq e successiva immediata rullatura con rullo compressore da 6-8 Ton.

11 figura 4 Il giorno successivo alla esecuzione del trattamento è opportuno provvedere alla rimozione della graniglia eccedente mediante motospazzatrice aspirante per l ottenimento di un risultato finale, vedi (figura 5). figura 5 4. SCHEDE TECNICHE DEI MATERIALI 4.1 Inerti

12 Il materiale lapideo, ottenuto da frantumazione, dovrà essere di forma poliedrica, ben pulito ed esente da ogni traccia di argilla e sporco in genere. CARATTERISTCHE METODO DI PROVA VALORI Los Angeles (%) CNR 34/73 II 20 Coefficiente di frantumazione max Perdita per decantazione - 1 max Coefficiente di levigabilità accelerata CLA CNR 140/92 > 0,40 Coefficiente di forma CNR 95/84 3 SETACCI A.S.T.M. mm PIETRISCO 12/18 PIETRISCHETTO 8/12 GRANIGLIA 4/8 GRANIGLIA 3/6 PASSANTE AL SETACCIO (%) 3/4 19, /2 12, /8 9, /4 6, , , , , ,075 LITrI/MQ. 15 LITrI/MQ. 10 LITrI/MQ. 6 5

13 4.2 Emulsione da impregnazione Temperatura di spruzzatura C. In caso di stoccaggio prolungato agitare periodicamente. CARATTERISTICHE METODO DI PROVA VALORI Contenuto di H2O [%] EN Contenuto di flussante C.N.R. n Viscosità a 25 C foro 4 mm [sec.] EN Omogeneità a 0,500 mm [%] EN ,2 Omogeneità a 0,160 mm [%] EN ,25 Sedimentazione a 5 gg EN Indice di rottura EN > 120 Carica delle particelle EN 1430 Positiva ph (grado di acidità) EN CARATTERISTICHE DEL LEGANTE Penetrazione a 25 C [dmm] EN Viscosità a 160 C [Pa.s] A.S.T.M. D 4402/87 0,060 0,160 Punto di rammollimento [ C] EN Punto di rottura (Fraass)[ C] EN < Emulsione cationica 69% di bitume modificato con polimeri SBS. Temperatura di spruzzatura C. In caso di stoccaggio prolungato agitare periodicamente. CARATTERISTICHE METODO DI PROVA VALORI Contenuto di H2O [%] EN Contenuto di flussante C.N.R. n Viscosità a 25 C foro 4 mm [sec.] EN Omogeneità particelle [%]: più grandi di 0,500 mm EN ,2 Omogeneità particelle [%]: tra 0,500 e 0,160 mm EN ,25 Sedimentazione a 5 gg [%] EN Indice di rottura EN Carica delle particelle EN 1430 Positiva ph (grado di acidità) EN CARATTERISTICHE DEL LEGANTE Penetrazione a 25 C [dmm] EN Viscosità a 160 C [Pa.s] A.S.T.M. D 4402/87 0,200 0,800 Punto di rammollimento [ C] EN Ritorno Elastico a 25 C EN > 75 Punto di rottura (Fraass)[ C] EN

14 4.4 Cemento REQUISITI CHIMICI REQUISITI FISICI REQUISITI MECCANICI solfati (come SO3) 3,5 % tempo di inizio presa 75 min resistenza a compressione iniziale (2 giorni) 10,0 MPa cloruri 0,10 % resistenza a compressione normalizzata (28 giorni) 32,5 stabilità (espansione) 10 mm MPa e 52,5 MPa 5. VOCI DI CAPITOLATO A.1) Stabilizzazione a calce e cemento di strada consistente nella miscelazione del materiale in sito con macchina stabilizzatrice Wirtgen, stesa di calce nella quantità massima pari al 2% sul peso a secco del terreno da stabilizzare, che deve avvenire con spanditori di legante equipaggiati con sistema di proporzionamento e distribuzione tale da assicurare omogeneità al variare della consistenza, conformazione del terreno e velocità di stesa; spessore dello strato cm. 50 La polverizzazione e miscelazione termineranno quando tutte le zolle passeranno attraverso crivelli a maglia quadrata da mm 20. Si procede alla stabilizzazione a cemento per uno spessore di cm 30 dei materiali precedentemente stabilizzati a calce, consistente nella scarifica, polverizzazione e miscelazione del terreno in sito con macchina stabilizzatrice a cemento. La stesa di cemento nella quantità massima pari al 3% sul peso a secco del terreno da stabilizzare deve avvenire con idoneo spanditore di legante con sistema di proporzionamento. La procedura terminerà quando il legante sarà intimamente mescolato con il terreno. L impasto sarà livellato con l impiego di apposita macchina livellatrice, è compresa altresì la bagnatura fino all umidità ottima (da prova Proctor Modificata) più acqua d integrazione alla miscela terreno/calce e cemento per tutta la durata della reazione pozzolanica, la compattazione sarà effettuata con l azione di rullo di tipo adeguato al terreno. A.2) Esecuzione di pavimentazione stesa, a mezzo di apposita macchina combinata spanditrice/spandigraniglia simultanea, dotata di carrello posteriore sterzante ad evitare azioni di strappo nelle sovrapposizioni in tratti curvilinei, previa bagnatura del piano da trattare costituito da una strato di misto granulare stabilizzato opportunamente costipato con spessore medio di cm.7/10, di una mano di emulsione bituminosa a lenta rottura in ragione di 2,5 kg/mq e pietrischetto di pezzatura di mm in ragione di l/mq e successiva immediata rullatura con rullo gommato da 6-8 Ton. Stesa simultanea della seconda mano di emulsione cationica modificata tipo ECR 69 SBS in quantità non inferiore a 1,5 Kg/mq e del pietrischetto di pezzatura 8/12 mm in ragione di 10 l/mq con le modalità di cui sopra. Stesa simultanea della terza mano di emulsione cationica modificata tipo ECR 69 SBS in quantità non inferiore a 1,5 Kg/ mq e saturazione con graniglia di pezzatura 4-8 mm stesa in ragione di 6 l/mq con le modalità di cui sopra e successiva immediata rullatura con rullo gommato da 6-8 Ton. Pulizia finale con motospazzatrice per rendere la superficie perfettamente esente da graniglie mobili.

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