Come viene realizzato
Il conglomerato bituminoso, più comunemente indicato come asfalto, utilizzato per la pavimentazione delle strade, viene realizzato mescolando a caldo farina di roccia (in gergo filler), sabbia e ghiaie con bitume, un liquido molto viscoso, residuo della raffinazione del petrolio, di colore marrone scuro o nero, composto da oli aromatici, oli saturi, asfalteni e resine. Estratto nell’antichità per distillazione, solo dal XVIII secolo si è cominciato a impiegarlo come materiale da costruzione.
Gli aggregati (sabbie e ghiaie frantumate) vengono riscaldati in appositi forni e mescolati al bitume caldo, la produzione avviene in apposite centrali di produzione ad una temperatura compresa tra 140 e 180 °C.
Un moderno impianto di produzione
Le materie prime
La miscela bituminosa si compone di tre ingredienti principali: gli aggergati (sabbia e pietrischetti), il filler (polvere di roccia) e il bitume (legante derivato dalla distillazione del petrolio).
Negli ultimi anni si è aggiunta un ulteriore materia, che è il granulato di asfalto, ovvero asfalto proveniente dalla demolizione di strade esistenti (vedi sezione riciclo).
L’asciugatura
Gli aggregati sono predosati in funzione del fabbisogno e convogliati nel tamburo essicatore, dove in alcuni minuti vengono asciugati e riscaldati a una temperatura di circa 180 – 200 °C.
In cima alla torre di produzione gli inerti vengono nuovamente vagliati e stoccati separatamente in appositi sili riscaldati pronti per essere impiegati per confezionare il conglomerato bituminoso.
I gas di scarico derivanti dall’asciugatura vengono convogliati in un filtro depolverizzatore, in modo che le emissioni di polvere siano contenute nei limiti imposti dalla legge in vigore (OIAt).
La nuvoletta che esce dal camino della centrale di produzione è quasi esclusivamente vapore acqueo.
La miscelazione
Innanzitutto vengono pesate le diverse componenti del conglomerato bituminoso: gli inerti caldi, il bitume, il filler e se del caso il granulato di asfalto.
Poi, una volta che tutte le bilance sono piene e le singole pesate sono registrate dall’automazione, le diverse componenti vengono inserite nel miscelatore secondo un ordine ben preciso. Prima gli inerti e il filler ed eventualmente il granulato di asfalto. Dopo qualche secondo il bitume.
Una volta riempito il miscelatore occorre attendere almeno 30 secondi prima di potere scaricare la miscela omogenea pronta per essere posata.
Il riciclo
A differenza del calcestruzzo, il passaggio dallo stato plastico a quello solido del conglomerato bituminoso è reversibile e quindi anche dopo averlo utilizzato per decenni nelle nostre strade, possiamo scioglierlo nuovamente e riutilizzare sia gli aggregati che il bitume.
I vantaggi sono importantissimi: da un lato l’impiego di granulato d’asfalto permette un approvvigionamento sostenibile delle materie prime (nessuna nuova risorsa impiegata), una diminuzione dei rifiuti generati dal cantiere (nessuna necessità di discariche) e del traffico indotto (nessun trasporto di materiale nuovo).
Come funziona
Ma come funziona:
Il granulato d’asfalto proviene dalla demolizione di strade esistenti; viene ottenuto dalla lavorazione di croste stradali e/o materiale bituminoso fresato allorquando si rinnova una pavimentazione.
Questo materiale di demolizione viene dapprima assemblato nelle giuste proporzioni (croste e fresato), frantumato con appositi frantoi o granulatori, vagliato e stoccato al riparo dall’umidità su superfici pavimentate. La materia prima così ottenuta viene poi analizzata in laboratorio per controllarne la qualità. Queste analisi sono fondamentali per potere aggiungere nel processo di produzione un bitume sufficientemente molle e/o gli additivi che permettono di rigenerare il bitume già presente nel materiale.
Il granulato d’asfalto prodotto può essere quindi inserito nel ciclo produttivo in due differenti metodi: “a freddo”, inserendo il materiale di riciclo direttamente nel miscelatore e potendo raggiungere in questo caso un tasso di riciclo massimo del 30% oppure "a caldo", dove il granulato d’asfalto viene convogliato in un forno apposito (tamburo parallelo) e riscaldato prima di essere inserito nel miscelatore. Con questa ultima tecnologia è possibile ottenere miscele composte con il 100% di materiale riciclato.
Come è costruita una strada
Le esigenze richieste alle strade sono aumentate negli anni proporzionalmente all’aumento del traffico e dei carichi a cui sono sottoposte.
Se agli inizi della costruzione stradale con materiali bituminosi era sufficiente spruzzare la massicciata con bitume per ottenere una superficie più resistente ed evitare la formazione di polvere, oggi la costruzione di strade è una scienza che deve considerare molti fattori quali la natura del terreno esistente, le condizioni climatiche (caldo e gelo), le sollecitazioni a cui è sottoposta (carico massimo) e il traffico (numero di veicoli). A questi fattori base si sono aggiunti negli anni nuovi parametri legati al confort, alla sicurezza e all’ecologia.
A dipendenza delle caratteristiche di progettazione, una strada può avere differenti conformazioni, ma lo schema di base è sostanzialmente lo stesso, ovvero una serie di strati con differenti caratteristiche.
- Strato di usura (AC), in materiale bituminoso, è quello a contatto con lo pneumatico. Deve avere qualità di confort (fonoassorbenza, planarità), sicurezza (aderenza) oltre che di resistenza all’usura.
- Strato di collegamento (AC B), in materiale bituminoso, detto anche binder, deve avere qualità di resistenza alla deformazione.
- Strato portante (AC T), in materiale bituminoso, deve avere qualità di resistenza ma anche di elasticità (fatica) e strato di fondazione (AC F), in materiale bituminoso. Lo strato di fondazione permette un alto impiego di granulato d’asfalto (fino al 90%).
- Sottostruttura migliorata (terreno costipato o stabilizzazione), in materiale lapideo quale ghiaie o roccia, deve avere qualità di portanza e resistenza al gelo.
- Fondazione naturale, terreno naturale compattato per garantire la portanza iniziale.
La messa in opera
I differenti strati vengono posati separatamente partendo dal sottofondo in misto granulare (ghiaia) salendo fino allo strato di usura.
Il conglomerato bituminoso viene trasportato sui cantieri e posato ad una temperatura compresa tra i 120°C e i 140°C (asfalti convenzionali).
Per stendere l’asfalto si usano speciali macchine dette finitrici, che vengono regolate in funzione del tipo di strato e del tipo di miscela da posare.
Oltre che a definire la geometria della strada, questa macchina permette una prima compattazione del materiale.
La fase successiva è quella della compattazione vera e propria, dove tramite una combinazione di rulli viene compattato lo strato d’asfalto.
Per ogni tipologia d’asfalto esiste una differente metodologia di compattazione, eseguita con tipologie differenti di rulli, il tutto per garantire il rispetto delle normative esistenti.
Se non vengono impiegati degli appositi additivi, una volta che la temperatura della miscela è scesa sotto i 90°C, questa non è più compattabile.
La durata di vita della pavimentazione è proporzionale alla qualità della compattazione in cantiere.
Tecnologie dell’asfalto
La scienza dei materiali sta dando un notevole apporto alla ricerca e sperimentazione d’importanti novità applicate alle tecnologie di asfalto.
I progetti sono tanti sia a livello di materiali, di impianti impiegati per la lavorazione delle materie prime, che di macchinari impiegati nella posa.
La maggior parte delle risorse viene investita nell’ecologia e nell’ambito sostenibilità ambientale per aumentare e migliorare l’impiego di materiali riciclati, per diminuire le emissioni di gas e aerosol, per migliorare l’efficienza energetica e per digitalizzare i vari processi.
