Metodi reologici avanzati per l'analisi del comportamento dei bitumi stradali negli stati critici di esercizio

Abstract

L’attività di ricerca è stata essenzialmente dedicata allo studio ed allo sviluppo dei criteri di analisi reologica dei bitumi stradali. In quest’ambito particolare attenzione è stata posta alla definizione di metodi d’analisi finalizzati ad associare specifiche proprietà dei leganti con le prestazioni delle pavimentazioni attese nelle condizioni di esercizio. I modelli costitutivi dei materiali viscoelastici ed i principi della tecnica delle misure reologiche costituiscono pertanto fondamento e materia di base del programma di indagini, le cui conseguenti attività sperimentali sono state svolte principalmente tramite l’utilizzo delle strumentazioni DSR (Dynamic Shear Rheometer). In particolare le indagini si sono focalizzate dapprima sull’analisi delle prove di static creep-recovery proposte in ambito europeo mentre in seguito è stato considerato anche un approccio alternativo, definito repeated creep test (RCT) e divulgato finora per lo più negli Stati Uniti. Una prima conclusione del lavoro svolto in questo senso ha permesso di realizzare un confronto, del tutto originale, fra i due metodi e quello attualmente in uso definito dall’applicazione della metodologia SHRP. Sulla base dei risultati ottenuti, è stata successivamente prevista la predisposizione di criteri per ridefinire l’attuale sistema di qualifica prestazionale dei leganti stradali, applicando metodi di analisi del comportamento in condizioni limite, nelle quali è lecito attendersi una perdita di funzionalità della sovrastruttura stradale. In questo contesto si inseriscono anche le fasi successive dell’esperienza condotta, in cui è stata proposta un’analisi delle procedure di prova e del ruolo ricoperto dai diversi parametri reometrici nella caratterizzazione del comportamento a fatica dei bitumi stradali. Ulteriori indagini hanno integrato i risultati ottenuti tramite l’esecuzione di analisi morfologiche al microscopio a fluorescenza e di test meccanici su conglomerati bituminosi preparati in laboratorio utilizzando bitumi di selezionate proprietà reologiche. L’obiettivo è stato quello di associare le caratteristiche morfologiche della miscela bitume-polimero alle relative proprietà di flusso e fatica, considerando fattori essenziali come la compatibilità e la stabilità della miscela. Nella scala dei conglomerati, attraverso test di creep a lungo tempo di carico (static creep and recovery) e sollecitazioni cicliche sia impulsive che sinusoidali, si sono ottenuti dati particolarmente utili per collegare le prestazioni dei bitumi alle resistenze delle miscele in un contesto di validazione dei metodi reologici studiati.