NUOVE TECNOLOGIE NELLE PAVIMENTAZIONI STRADALI

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1 Convegno Provincia di Reggio Emilia Nuove pavimentazioni stradali per la sostenibilità ambientale e la sicurezza Canali (RE), 03 dicembre 2009 NUOVE TECNOLOGIE NELLE PAVIMENTAZIONI STRADALI Prof. Ing. Felice Giuliani Università degli Studi di Parma

2 Nuove tecnologie nelle pavimentazioni stradali Parte I Pavimentazioni stradali: dal progetto alle prestazioni. Parte II La tecnologia dei conglomerati bituminosi a basso impatto ambientale. Parte III Le applicazioni speciali e gli sviluppi futuri. Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

3 Parte 1 Le pavimentazioni stradali: dal progetto alle prestazioni. L evoluzione nella concezione del progetto I carichi dinamici e la vita utile I carichi statici e le condizioni climatiche Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

4 Il progetto delle pavimentazioni stradali: approccio tradizionale Calcolo dello spessore della sovrastruttura affinchè siano limitate le tensioni agenti sul terreno di sottofondo. Selezione di materiali idonei per la realizzazione di sovrastrutture compatte che non presentino in esercizio soluzioni di continuità o cedimenti. Rivestimenti superficiali non specializzati. Approccio prescrittivo. Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

5 Pavimentazioni flessibili e semirigide Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

6 Il progetto delle pavimentazioni stradali: approccio analitico Modellazione di carichi dinamici Strain (%) -2.0 Modellazione alle sollecitazioni termiche 0 Deformazioni permanenti (lineari e non-lineari) x z Volumetric compression 1 Volumetric tension compression tension 2 Deviatoric 2 Deviatoric Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

7 Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

8 Resistenza a trazione indiretta P(t ) Y R t 2P in h in D/2 P(t ) D/2 X s X Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

9 Modulo complesso e vita a fatica Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

10 I bitumi modificati Conglomerati bituminosi tradizionali migliorati Curve di 25 C 1000 TAL QUALE HARD sx max (kpa) R 2 = R 2 = N - numero di cicli a rottura Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

11 Resistenza alle deformazioni permanenti Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

12 Le massime prestazioni INTERVENTI SULLO STRATO DI BASE Rinforzi strutturali (geogriglie in acciaio, polietilene, fibre di vetro) Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

13 I bitumi modificati Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

14 I bitumi modificati (morfologia) Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

15 Le massime prestazioni INTERVENTI SULLO STRATO DI BASE Conglomerato bituminoso ad Alto Modulo Complesso 1) Elevato traffico veicolare con importante componente di veicoli commerciali. 2) Risposta ai grandi carichi dinamici, fenomeni di fatica e punzonamento. 3) Per strati di base e di collegamento. Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

16 passante (%) Le massime prestazioni Conglomerati bituminosi ad Alto Modulo Complesso ,01 0, diametro nominale (mm) Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

17 Le massime prestazioni Conglomerati bituminosi ad Alto Modulo Complesso Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

18 Le massime prestazioni INTERVENTI SULLO STRATO SUPERFICIALE Conglomerati bituminosi tipo Splitt-Mastix_Asphalt 1) Elevata resistenza alle deformazioni. 2) Elevato spessore del film di legante. 3) Stabile alle elevate temperature. Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

19 passante (%) Le massime prestazioni Conglomerato bituminoso tipo Splitt-Mastix Asphalt ,01 0, diametro nominale (mm) Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

20 Le massime prestazioni INTERVENTI SUGLI STRATI SUPERFICIALI Rinforzi strutturali anti-riflessione: membrane bituminose autoadesive in fibra di vetro: (Stratos ARS 5.0) Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

21 Calerno di Sant Ilario (RE) Stratos ARS 5.0 di Isoltema Parte I le pavimentazioni stradali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

22 Parte 1I La tecnologia dei conglomerati bituminosi a basso impatto ambientale. I conglomerati bituminosi tiepidi I benefici per la salute e per l ambiente I conglomerati bituminosi freddi Le tecniche di riciclaggio a freddo I materiali riciclati ad alto contenuto tecnologico Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

23 SOSTENIBILITÀ DEI CONGLOMERATI BITUMINOSI Riduzione delle temperature di confezionamento e di stesa Approvvigionamento delle materie prime Innovazione MAGGIORE ECOEFFICACIA RISPETTO DEL PROTOCOLLO DI KYOTO MATERIALI RICICLATI E SOTTOPRODOTTI RICERCA E SVILUPPO VALUZIONE CICLO DI VITA Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

24 Consumo di combustibile (kg/t) kg CO 2 / t Le applicazioni ecosostenibili WARM ASPHALT E MEZCLAS TEMPLADAS Conglomerati a caldo Conglomerati semi-caldi Conglomerati tiepidi Conglomerati a freddo H 2 O Zona di Surriscaldamento Zona di Essiccazione Temperatura di confezionamento Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

25 Viscosity - [Pa s] Le applicazioni ecosostenibili LE CERE NEI BITUMI Punto di fusione Stato solido Stato liquido 1 0,1 0, Temperature - T [ C] (F. Giuliani & F. Merusi, 2008) Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

26 viscosity - [Pa s] Le applicazioni ecosostenibili LE CERE NEI BITUMI WAX BITUMEN 10 dg/dt = 6.8 s -1 B1 B % wax mixing range mixing range 2 1 T comp range 0,1 T mix range DTcomp DTmix 0, temperature - T [ C] (F. Giuliani & F. Merusi, 2008) Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

27 Le applicazioni ecosostenibili LE CERE NEI BITUMI: effetti dall impianto alla stesa Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

28 Le applicazioni ecosostenibili LE CERE NEI BITUMI: effetti dall impianto alla stesa Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

29 Le applicazioni ecosostenibili Warm Mix Asphalt WAM Foam (Shell - Kolo Veidekke) Zeolite (Eurovia - Hubbard Construction) Evoterm (MeadWestvaco) Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

30 Le applicazioni ecosostenibili INTERVENTI DI RICICLAGGIO (STABILIZZAZIONI) Riciclaggio a freddo con emulsione bituminosa modificata Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

31 Le applicazioni ecosostenibili INTERVENTI DI RICICLAGGIO (STABILIZZAZIONI) Riciclaggio a freddo con emulsione bituminosa modificata Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

32 Le applicazioni ecosostenibili INTERVENTI DI RICICLAGGIO A FREDDO (STABILIZZAZIONI) Bitume T=180 C Acqua T ambiente Riciclaggio a freddo bitume schiumato Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

33 Le applicazioni ecosostenibili INTERVENTI DI RICICLAGGIO (STABILIZZAZIONI) Riciclaggio a freddo bitume schiumato Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

34 Le applicazioni ecosostenibili INTERVENTI DI RICICLAGGIO A CALDO impianti dotati di sistema di preriscaldamento del fresato Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

35 Le applicazioni ecosostenibili TRATTAMENTI SUPERFICIALI DI IRRUVIDIMENTO O DEPOLVERIZZAZIONE Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

36 Le applicazioni ecosostenibili SLURRY SEALS Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

37 Le applicazioni ecosostenibili SLURRY SEALS Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

38 Le applicazioni ecosostenibili ASPHALT RUBBER Crumb Rubber Modified Binder ASPHALT RUBBER 1. Alto contenuto di polverino (15 22%) ASTM D Tipo e qualità di polverino 0,075<Φ<2 mm. 3. Instabile allo stoccaggio. 4. Conglomerati con tenori di bitume elevati (8 10%) con buone caratteristiche di fonoassorbenza (riduzione fino a 5 6 db). 5. Conglomerati con notevole resistenza a fatica ed alle deformazioni permanenti. 6. Benefici ambientali. 7. Impianto specifico semovente. 8. Costi da valutare su ampia scala. Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

39 Direttiva 91/156/CEE The road constructions, due to the huge quantity of materials employed, provide the opportunity to use the waste products of industry. D.M. 8 maggio 2003, n. 203 Ministero dell Ambiente e della Tutela del Territorio: Gli uffici pubblici e le società a prevalente capitale pubblico coprano il fabbisogno annuale di manufatti e beni con una quota di prodotti ottenuti da materiale riciclato nella misura non inferiore al 30% del fabbisogno medesimo. Circolare , n. 862 Ministero dell Ambiente e della Tutela del Territorio: L'obbligo di copertura del 30% del fabbisogno annuale di oli lubrificanti finiti, combustibili e prodotti bituminosi si genera se i prodotti realizzati con materiale riciclato sono idonei all'uso a cui sono destinati, ancorche' con caratteristiche, ciclo produttivo o additivazione differente, e forniscano prestazioni conformi a quelle degli analoghi prodotti realizzati con prodotti nuovi. Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

40 Le applicazioni ecosostenibili Aggregati artificiali EAF ASPHALT RUBBER 1. Alta resistenza meccanica. 2. Eccellenti caratteristiche superficiali. 3. Poliedricità, ottima spigolosità. 4. Costi da valutare su ampia scala. Parte II la sostenibilità ambientale Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

41 Parte III Le applicazioni speciali e gli sviluppi futuri I leganti trasparenti e colorati L inserimento della strada nell ambiente Le soluzioni anti-icing Le soluzioni anti-fuel Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

42 Le applicazioni speciali CONGLOMERATO CON LEGANTE TRASPARENTE O COLORATO 1) Arredi urbani per piazze e vie di zone centrali e residenziali. 2) Pavimentazioni di strade a basso impatto ambientale. 3) Riconoscibilità di spazi in piattaforma, zone pericolose, piste ciclabili. Parte III le applicazioni speciali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

43 Le applicazioni speciali CONGLOMERATO CON LEGANTE TRASPARENTE O COLORATO La posa in opera ed i controlli. Le implicazioni di carattere tecnico-economico. Le evoluzioni tecnologiche. Parte III le applicazioni speciali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

44 Le applicazioni speciali Problemi con l uso dei fondenti Impatto sulla vegetazione e sul suolo Impatto sugli organismi acquatici Impatto sulle acque di superficie Inquinamento delle falde e acque potabili Danni dovuti agli additivi antiagglomeranti Danni alle strutture Parte III le applicazioni speciali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

45 Le applicazioni speciali ipavimentazioni ANTI-ICING SELF-MELTING (Filler No-Ice di COBIT) Confronto t = 12 min t = 23 min Mastice Mastice con No-Ice Parte III le applicazioni speciali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

46 Le applicazioni speciali BITUMI FUEL RESISTANT T1 KR4 T1 KR4 Prof. Ing. Felice Giuliani Parte III le applicazioni speciali Prof. Ing. Felice Giuliani L Aquila, Canali 21 (RE) settembre

47 Rw Le applicazioni speciali BITUMI FUEL RESISTANT 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 T = 25 C KR1 KR2 KR3 KR4 SBS1 T Kerosene Immersion Time [min] (F. Giuliani & F. Merusi, ISAP 2008) Parte III le applicazioni speciali Prof. Ing. Felice Giuliani Canali (RE)

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50 Convegno Provincia di Reggio Emilia Nuove pavimentazioni stradali per la sostenibilità ambientale e la sicurezza Canali (RE), 03 dicembre 2009 Grazie felice.giuliani@unipr.it