UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI LECCE - refrasud.com MARIANGELA ARCARDINI.pdf · Le tecnologie connesse con le infrastrutture viarie hanno subito notevole sviluppo del corso dei secoli

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI LECCE FACOLTA’ DI INGEGNERIA

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA GESTIONALE

TESI DI LAUREA IN GESTIONE DEI SISTEMI ENERGETICI

METODI PER LA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI

TOSSICHE DURANTE LA STESA E LA LAVORAZIONE

DELL’ ASFALTO

RELATORI :

Chiar.mo Prof. Ing. DOMENICO LAFORGIA

Ing. TERESA DONATEO

TUTOR AZIENDALE : LAUREANDO :

Ing. LUIGI RUSSO MARIANGELA ARCARDINI

N°. MATR. 10017848

ANNO ACCADEMICO 2004/2005

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INDICE PREFAZIONE …………………………………………………………... pag. 5

CAPITOLO 1 : IL BITUME 1.1 Introduzione ………………………………………………………….. pag. 7

1.2 Origine del bitume ………………………………………………........ pag. 7

1.3 Composizione chimica ……………………………………………….. pag. 8

1.4 Metodi di frazionamento……………………………………………… pag. 10

1.5 I processi produttivi del bitume ……………………………………… pag. 11

1.6 Il conglomerato bituminoso

1.6.1 Impiego stradale………………………………………………. pag. 16

1.6.2 Gli aggregati lapidei………………………………………….. pag. 16

1.6.3 Il filler …………………………………………………………. pag. 17

1.6.4 Il bitume modificato…………………………………………… pag. 17

1.6.5 I modificanti polimerici……………………………………….. pag. 18

1.7 Descrizione del ciclo produttivo dei conglomerati bituminosi

1.7.1 Impianti di produzione………………………………………… pag. 21

1.7.2 Ciclo produttivo……………………………………………….. pag. 21

1.7.3 Approvvigionamento e trattamento degli inerti……………….. pag. 22

1.7.4 Stoccaggio del bitume…………………………………………. pag. 23

1.7.5 Mescolamento degli inerti con il bitume…………………….... pag. 24

1.8 Pavimentazione delle strade………………………………………….. pag. 28

1.9 Emissioni tossiche

1.9.1 Introduzione …………………………………………………... pag. 29

1.9.2 Composizione chimica dei fumi di bitume…………………….. pag. 30

1.9.3 Gli idrocarburi policiclici aromatici………………………….. pag. 32

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1.9.4 Altri tipi di emissioni………………………………………….. pag. 34

1.9.5 Produzione ed esposizione ai fumi di bitume……………......... pag. 35

CAPITOLO 2 : L’ADDITIVO “ CARBONXIDE 010/LPB ” 2.1 Introduzione…………………………………………………………... pag. 36

2.1.1 Fenomeni di dissesto stradale………………………………… pag. 36

2.2 Composizione chimica dell’additivo………………………………..... pag. 38

2.3 Produzione dell’additivo……………………………………………... pag. 39

2.3.1 Impianto di produzione ………………………………………. pag. 39

2.3.2 Ciclo di lavorazione…………………………………………... pag. 40

2.4 Valutazione dell’influenza dell’additivo liquido

sulle prestazioni del legante e del conglomerato……………………... pag. 41

2.4.1 Risultati delle sperimentazioni di laboratorio

sulle proprietà reologiche dei conglomerati bituminosi………………. pag. 41

2.4.2 Sperimentazioni di laboratorio sulle proprietà reologiche

dei leganti……………………………………………………………… pag. 43

2.5 Riepilogo delle proprietà conferite dall’additivo al conglomerato

e al legante…………………………………………………………….. pag. 45

CAPITOLO 3 : ANALISI DELL’INFLUENZA DELL’ADDITI VO LIQUIDO “ CARBONXIDE 010/LPB ” SULLA VISCOSITA’ DEL LEGANTE E CONSEGUENTE RIDUZIONE DELLE EMISSIONI INQUINANTI 3.1 Introduzione………………………………………………………….. pag. 46

3.2 Prove di viscosità…………………………………………………….. pag. 48

3.2.1 Caratteristiche dei bitumi esaminati…………………………. pag. 48

3.2.2 Descrizione delle prove effettuate…………………………….. pag. 49

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3.2.3 Descrizione degli strumenti utilizzati…………………………... pag. 50

3.3 Risultati delle prove…………………………………………………… pag. 53

3.4 Prove alle alte temperature …………………………………………… pag. 53

3.4.1 Prova n. 1……………………………………………………… pag. 53

3.4.2 Prova n. 2……………………………………………………… pag. 56

3.4.3 Prova n. 3……………………………………………………… pag. 58

3.4.4 Prova n. 4……………………………………………………… pag. 60

3.4.5 Prova n. 5 ……………………………………………………... pag. 61

3.4.6 Prova n. 6……………………………………………………… pag. 63

3.4.7 Prova n. 7……………………………………………………… pag. 66

3.4.8 Prova n. 8……………………………………………………… pag. 67

3.4.9 Prova n. 9……………………………………………………… pag. 70

3.4.10 Prova n. 10…………………………………………………….. pag. 72

3.5 Prove alle basse temperature………………………………………….. pag. 74

3.5.1 Prova n. 1……………………………………………………... pag. 74

3.5.2 Prova n. 2……………………………………………………… pag. 75

3.5.3 Prova n. 3……………………………………………………… pag. 76

3.5.4 Prova n. 4……………………………………………………… pag. 78

3.5.5 Prova n. 5……………………………………………………… pag. 79

3.5.6 Prova n. 6……………………………………………………… pag. 80

3.5.7 Prova n. 7……………………………………………………… pag. 81

3.5.8 Prova n. 8……………………………………………………… pag. 82

3.5.9 Prova n. 9……………………………………………………… pag. 83

3.5.10 Prova n. 10…………………………………………………….. pag. 84

3.6 Analisi dei risultati e conclusioni……………………………………… pag. 85

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CAPITOLO 4 : IMPIEGO INDUSTRIALE DELL’ADDITIVO PE R LA PRODUZIONE DEL CONGLOMERATO BITUMINOSO

4.1 Introduzione…………………………………………………………… pag. 89

4.2 Area di stoccaggio e macchinari per la dosatura

del materiale inerte……………………………………………………. pag. 91

4.3 Essiccatore a tamburo…………………………………………………. pag. 94

4.4 Produzione del conglomerato bituminoso e iniezione

dell’additivo…………………………………………………………… pag. 96

4.5 Stoccaggio del bitume ……………………………………………….... pag. 99

4.6 Produzione del primer…………………………………………………. pag.101

CAPITOLO 5 : MISURA DELLE EMISSIONI INQUINANTI DEL BITUME ALLE TEMPERATURE DI INTERESSE PER LE LAVORAZIONI 5.1 Introduzione ………………………………………………………….. pag. 103

5.2 Descrizione delle prove effettuate……………………………………. pag. 103

5.3 Descrizione degli strumenti utilizzati………………………………… pag. 104

5.4 Analisi dei risultati e conclusioni…………………………………….. pag. 106

ALLEGATO A : BREVETTO DELL’ADDITIVO 010/LPB ………. pag. 108

ALLEGATO B : PROVE EFFETTUATE DAL CIRS

DI ANCONA……………………………………….. pag. 109

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PREFAZIONE

La creazione di vie di comunicazione è una necessità primaria dell’uomo fin dai

tempi antichi. I Romani, per esempio, tenevano in grande considerazione la

viabilità esterna per la sua importanza decisiva sia per il controllo dei territori

conquistati sia per lo sviluppo dei traffici commerciali. La struttura delle strade

romane era realizzata con una massicciata di sottofondo in pietre accostate, sulla

quale erano disposti degli strati di ghiaia con un rivestimento superficiale di pietre

piatte poligonali. Un’efficiente rete stradale è uno dei fattori fondamentali per lo

sviluppo di una comunità; come è noto, infatti, influenza fortemente i rapporti

commerciali e culturali, favorendo anche collegamenti tra località distanti.

Le tecnologie connesse con le infrastrutture viarie hanno subito notevole sviluppo

del corso dei secoli permettendo di raggiungere buoni livelli qualitativi del manto

stradale. Nei tempi odierni le strade sono realizzate con il conglomerato

bituminoso, costituito da aggregati lapidei, bitume e additivi. Il bitume è un

sottoprodotto della raffinazione del petrolio, in realtà era gia noto molto tempo

prima dello sfruttamento dei giacimenti petroliferi, essendo anche un prodotto di

origine naturale. Era utilizzato dai Romani nel campo dell’edilizia ed ancor prima i

Sumeri e gli Egiziani lo utilizzavano nelle pratiche di mummificazione.

Per migliorare le caratteristiche fisico-chimiche del manto stradale sono stati

sviluppati, negli anni, particolari additivi in grado di conferire specifiche proprietà

al bitume : maggiore resistenza alle deformazioni permanenti, maggior resistenza

alla propagazione di fessure, ecc.. L’attenzione, sempre crescente, verso

l’inquinamento ambientale e le relative conseguenze per la salute dell’uomo che

esso comporta, ha portato ad effettuare diversi studi relativi alla possibile tossicità

del bitume. Ciò che è emerso è una non pericolosità del bitume tal quale , ma una

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notevole nocività dei suoi fumi quando viene riscaldato alle alte temperature.

Affinché il bitume possa essere utilizzato per la costituzione del conglomerato

stradale e per la stesa dello stesso in sito, è necessario che si trovi a temperature

molto elevate : in questo modo si ottiene una viscosità adeguata alle lavorazioni.

Ciò comporta per i lavoratori addetti un’esposizione notevole ai fumi che come è

stato dimostrato hanno effetti cancerogeni.

Oggetto di studio di questa tesi è la riduzione delle emissioni tossiche provenienti

dall’impasto e dalla stesa del bitume. Come precedentemente detto, sono stati

sviluppati diversi additivi in grado di migliorare le proprietà meccaniche dei

conglomerati. L’impiego di questi modificanti comporta che il bitume sia utilizzato

a temperature molto elevate (circa 180 °C) per avere una viscosità sufficiente per le

lavorazioni.

L’additivo “Carbonxide 010/LPB” qui analizzato, conferisce qualità meccaniche

superiori rispetto agli altri modificanti. L’elemento più importante ai fini di questo

elaborato è, però, il fatto che tale additivo sia in grado di diminuire la viscosità del

bitume di circa il 30%, come dimostrato attraverso sperimentazioni effettuate in

laboratorio durante lo svolgimento di questa tesi. La riduzione della viscosità del

bitume permette di diminuire le temperature di utilizzo dello stesso rispetto allo

standard e di conseguenza le emissioni tossiche.

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CAPITOLO 1

IL BITUME

1.1 INTRODUZIONE

Il bitume è un materiale impiegato per diverse applicazioni dell’ingegneria. È

prevalentemente utilizzato in campo stradale grazie alle sue molteplici proprietà; ha

un ottimo potere legante ed adesivo; è dotato di elevata impermeabilità; presenta

un’alta resistenza alla gran parte degli acidi, degli alcali e dei sali; è facilmente

reperibile a basso costo. Il bitume è un legante organico composto da una miscela

di idrocarburi e loro derivati, ricavati come sottoprodotto della distillazione del

petrolio. Le prestazioni in opera del bitume dipendono dalle sue proprietà

reologiche e fisiche, le quali sono legate alla composizione chimica e strutturale del

bitume stesso. La variazione delle sue proprietà chimico-fisiche è la causa della

modifica delle proprietà meccaniche.

1.2 ORIGINE DEL BITUME

Con il termine bitume si intende il prodotto della distillazione sottovuoto del

petrolio, costituito da una miscela complessa di idrocarburi ad elevato peso

molecolare. La percentuale di componenti presenti varia in funzione della

provenienza del petrolio grezzo e dei metodi di distillazione e lavorazione. I bitumi

che derivano dal processo di raffinazione del greggio di petrolio sono detti

industriali, esistono dei bitumi denominati naturali (originati da un processo di

trasformazione delle piante lungo milioni di anni).Questi ultimi si possono trovare

in molti punti della superficie terrestre come componenti impregnanti formazioni

rocciose , sabbie o carboni , sotto forma di affioramenti (vene,sacche) , allo stato di

soluzioni in molti petroli. Il bitume naturale è un prodotto non più utilizzato

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nell’industria : i processi di raffinazione del petrolio producono attualmente bitumi

di qualità soddisfacente. Il prodotto ottenuto dalla distillazione può essere

sottoposto a processi chimici e fisici che ne variano la composizione al fine di

conferirgli determinate proprietà.

Fig. 1 : Formazione del bitume

1.3 COMPOSIZIONE CHIMICA

Il bitume, quindi, deriva dal petrolio. I costituenti essenziali del petrolio sono gli

idrocarburi , composti binari principalmente formati da carbonio e idrogeno , ma

anche zolfo, ossigeno, azoto e piccole quantità di composti che comprendono

elementi diversi come nichel, vanadio, ferro e rame.

Gli idrocarburi si suddividono in :

- Alifatici

- Aromatici

Gli alifatici possono essere saturi o insaturi: i saturi sono detti alcani o paraffine e

sono costituiti da catene di atomi di carbonio legati tra loro da legami semplici; gli

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insaturi comprendono a loro volta il sottogruppo degli alcheni o olefine ( le catene

di atomi di carbonio contengono uno o più doppi legami carbonio-carbonio) e

quello degli alchini o acetilenici ( contenenti uno o più tripli legami carbonio-

carbonio). Gli aromatici comprendono la classe degli idrocarburi costituiti da uno o

più anelli benzenici. Una delle proprietà peculiari del bitume è quella di essere un

materiale avente le caratteristiche di visco-elasticità. Il bitume è una miscela di

idrocarburi e derivati metallici e non (zolfo, azoto, ossigeno, vanadio, nichel). Si

riportano alcuni dati medi relativi alla sua composizione :

Per interpretare la complessa struttura del bitume si fa riferimento

all’interpretazione del bitume come sistema colloidale, costituito da una

dispersione di micelle in un mezzo oleoso (Nellensteyn,1924).Si ipotizza che le

micelle siano costituite da agglomerati di particelle aventi elevato peso molecolare

dette asfalteni, dispersi all’interno di un mezzo continuo oleoso grazie alla presenza

di agenti peptizzanti di elevato peso molecolare, le resine, adsorbite sulla loro

superficie. L’insieme delle resine e degli oli viene indicato con il termine di

malteni. I rapporti quantitativi tra i vari componenti vengono determinati mediante

metodi di frazionamento che consentono di dividere il bitume in pochi gruppi di

molecole aventi proprietà simili.

ELEMENTO % IN PESO Carbonio 80 Idrogeno 10

Zolfo 0-10 Azoto 0-3

Ossigeno 0-3 Altri p.p.m.

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1.4 METODI DI FRAZIONAMENTO

I metodi attualmente disponibili non permettono di risalire alle singole specie

presenti nel bitume a causa dell’alto peso molecolare dei suoi composti. I metodi

di frazionamento sono fisicamente utilizzati in laboratorio per separare tra loro i

diversi gruppi di idrocarburi, ottenendo così un modello chimico che permette di

interpretare le proprietà fisiche e reologiche del bitume. Il metodo più conosciuto

è quello di Richardson, che distingue nei bitumi quattro gruppi di componenti, in

base alla loro solubilità in determinati solventi :

- Carboidi : sostanze insolubili in solfuro di carbonio CS2.

- Carbeni : costituiscono la parte solubile in solfuro di carbonio CS2, ma

insolubile in tetracloruro di carbonio CCl4 , sono i prodotti della polimerizzazione

degli asfalteni, con i quali costituiscono la fase dispersa.

- Asfalteni : sono solubili nel solfuro di carbonio e nel tetracloruro di carbonio,

costituiscono la fase dispersa e sono quindi il componente fondamentale del

bitume, poiché danno il contenuto in micelle dello stesso. Sono i responsabili

delle proprietà di consistenza e di resistenza alle sollecitazioni meccaniche del

bitume. Una volta isolati, costituiscono una polvere grumosa di colore bruno-

rossastro, atta a formare soluzioni colloidali. Chimicamente sono miscele

complesse di idrocarburi costituite principalmente da composti policiclici saturi,

contenenti ossigeno e zolfo. Le molecole hanno un elevato peso molecolare. La

quantità degli asfalteni relativa ad un certo bitume varia dal 10% al 20%.

- Malteni : costituiscono la fase disperdente con i petroleni. Possono essere

suddivisi in due sottogruppi :

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1) Resine : si ottengono per ultime utilizzando un solvente polare. Dal punto di

vista chimico sono simili agli asfalteni. Fisicamente si presentano come un liquido

molto viscoso o un solido molto plastico, di colore rossiccio-bruno.

Conferiscono elasticità e duttilità.

2) Oli saturi e aromatici : si differenziano in base alla sostanza usata nella

eluizione, con n-pentano i primi e con benzene i secondi. Si presentano come

liquidi di colore bianco dotati di una certa fluorescenza. Hanno peso molecolare

molto basso. Gli oli danno fluidità e sono gli artefici dello scorrimento a caldo del

bitume, che è fondamentale per ricoprire efficacemente e velocemente il materiale

lapideo che forma il conglomerato bituminoso per le pavimentazioni.

I carboidi e i carbeni sono presenti in quantità modeste (0,2-2%) perciò spesso si

trascurano, la normativa impone che la percentuale dei carboidi sia inferiore

all’1%. I malteni possono essere suddivisi con procedimenti cromatografici

.

1.5 I PROCESSI PRODUTTIVI DEL BITUME

Nei processi industriali di raffinazione e lavorazione del petrolio greggio è

riprodotta artificialmente la formazione dei bitumi naturali : la numerosa serie degli

idrocarburi, caratterizzata da differenti strutture e proprietà, viene scissa in un certo

numero di gruppi, ognuno dei quali si compone di idrocarburi aventi simili qualità.

Il processo produttivo in raffineria consta di due fasi : la distillazione e la

lavorazione. Il bitume è ottenuto come prodotto di fondo della torre di distillazione

sottovuoto, preposta alla lavorazione del residuo di una prima distillazione a

pressione atmosferica. La distillazione è un processo fisico durante il quale

vengono separate le fasi di una miscela per effetto delle diverse temperature di

ebollizione e di condensazione che competono a ciascuna di esse. Le frazioni che si

ottengono per distillazione di un greggio di petrolio sono: gas, benzine leggere e

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pesanti, gasolio leggero e pesante, oli combustibili e bitumi. La percentuale di

bitume varia nei diversi casi : è talmente bassa da renderne l’estrazione

industrialmente non redditizia nei greggi sahariani o può arrivare al 70-80% in

alcuni greggi venezuelani. I greggi particolarmente adatti all’ottenimento dei

bitumi stradali sono quelli aromatici-asfaltici (greggi venezuelani e messicani). Le

operazioni di distillazione avvengono in speciali impianti, le torri di distillazione,

poste in genere sottovuoto per raggiungere i diversi punti di ebollizione a

temperature più basse.

In ordine di densità crescente si ottengono :

- un distillato di testa

- benzine leggere e pesanti

- kerosene

- gasolio leggero e pesante

- un residuo detto “residuo atmosferico”

Quest’ultimo viene distillato in unità sottovuoto a pressione ridotta per evitare il

cracking del materiale, dalla sua distillazione si ricavano : oli lubrificanti leggeri e

pesanti non raffinati e un residuo denominato “residuo vuoto”. I residui della

distillazione sottovuoto, in alcuni casi, possono essere utilizzati direttamente come

bitumi. Gli oli lubrificanti vengono raffinati per eliminare componenti nocivi a una

buona lubrificazione, cioè gli idrocarburi aromatici e le paraffine solide. Gli estratti

aromatici sono utilizzati, poi, come flussanti per i bitumi duri.

Il residuo vuoto viene a sua volta sottoposto a due processi di lavorazione :

- la soffiatura

- la deasfaltazione al propano

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Il processo di soffiatura consiste nell’insufflare una corrente d’aria a temperatura

elevata in modo da provocare una modifica della costituzione dei residui : si ha un

aumento del tenore di asfalteni a spese degli altri componenti reattivi, composti

aromatici e resine, mentre i componenti saturi rimangono quasi invariati.

L’operazione di soffiatura può essere di due tipi :

- soffiatura dei residui sino al raggiungimento di prodotti appartenenti a tutte le

classi di penetrazione previste (40/50–180/200)

- soffiatura più spinta per il raggiungimento di un prodotto con penetrazione più

bassa (10/30) , che andrà successivamente rifluidificato per ottenere tutti i bitumi

desiderati.

Il processo di deasfaltazione al propano permette di ottenere la precipitazione dei

componenti più complessi e a peso molecolare più elevato, come gli asfalteni e le

resine; tale prodotto prende il nome di bitume precipitato al propano. Dalla

fluidificazione di tale prodotto con estratti aromatici può ottenersi un’altra serie di

bitumi, poco viscosi a temperature elevate e fragili a quelle basse.

La formazione dei bitumi naturali avviene in seguito all’affioramento del petrolio,

contenuto nelle rocce, in superficie. A contatto con l’aria gli idrocarburi più leggeri

evaporano, mentre quelli più pesanti si ossidano e polimerizzano. Con il tempo, il

petrolio esposto all’aria finisce per trasformarsi in un deposito, in genere solido,

semisolido o molle, di bitume. Nel suo percorso, il petrolio trascina particelle di

limo, sabbia, argilla, cosicché i bitumi naturali contengono sempre materia

insolubile in solfuro di carbonio.

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Fig. 2 : Industria petrolifera in Iran

Fig. 3 : Piattaforma petrolifera

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Fig. 4 : Piattaforma petrolifera

Fig. 5 : Raffineria

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1.6 IL CONGLOMERATO BITUMINOSO

1.6.1 Impiego stradale

I bitumi di petrolio sono utilizzati in campo stradale per formare i conglomerati

bituminosi , che opportunamente stesi in strati di diverso spessore e diversa

composizione costituiscono la pavimentazione stradale. La miscela, oltre che da

bitume, è formata da: aggregati lapidei, vuoti, additivi minerali (filler), altri tipi di

additivi come polimeri, attivanti di adesione, fibre sintetiche,ecc...

Il conglomerato è un materiale polifasico ed è soggetto, durante il suo ciclo di vita

utile, a condizioni ambientali e a sollecitazioni variabili, che incidono

notevolmente sulle caratteristiche meccanico-deformative e sulla durabilità della

pavimentazione stradale.

1.6.2 Gli aggregati lapidei

Gli aggregati lapidei rappresentano la parte più consistente di tutta la miscela. Dal

punto di vista granulometrico possono distinguersi tre classi di aggregati lapidei,

secondo le dimensioni dei grani :

- granulati o frantumati (da 10 a 25 mm)

- sabbie (da 2 a 10 mm)

- fillers (da 0,075 a 2 mm)

Le rocce, in base alla loro origine e natura, trovano diverso impiego negli strati

della pavimentazione stradale. Le miscele bituminose, secondo la diversa

granulometria dell’aggregato, possono distinguersi in diversi tipi che vanno da

quelle cosiddette a masse aperte , con grande volume dei vuoti, fino a quelle a

masse chiuse , in grado di ridurre il volume dei vuoti residui a qualche unità

percentuale. La scelta della tipologia di miscela è legata alla posizione dello strato.

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1.6.3 Il filler

Il filler è un additivo minerale derivato dalla frantumazione di rocce

preferibilmente calcaree e per questo può essere considerato anche come un

aggregato a granulometria finissima. Rispetto al materiale più grande, a parità di

peso, presenta una maggiore superficie specifica e, quindi, un maggior legame con

il bitume.

Il filler si distingue dagli altri aggregati in quanto svolge una duplice funzione:

- Gli aggregati sono ricoperti da una pellicola di bitume il cui spessore è variabile

fra i 10 e i 100 micron, quindi le particelle di filler più piccole di tale spessore

saranno annegate in questa pellicola formando attorno ai granuli di dimensione

superiore uno strato di mastice bituminoso ( in questo caso il filler collabora con il

bitume all’unione degli aggregati ).

- La percentuale di filler con dimensioni maggiori della pellicola si comporterà

come gli altri elementi lapidei contribuendo ad aumentare i punti di contatto tra

essi.

1.6.4 Il bitume modificato

Il legante costituisce solo il 5% della mescola, nonostante ciò dal bitume

dipendono tutte le proprietà meccaniche di un conglomerato.

Le caratteristiche fondamentali di un buon legante sono :

1) Sufficiente rigidità alle alte temperature di esercizio, accompagnata da una non

eccessiva fragilità nel periodo invernale, o nei climi particolarmente freddi. La

suscettività termica è uno dei maggiori pregi ma anche uno dei maggiori problemi

del bitume.

2) Buona adesività al materiale inerte: è forse il fattore principale per contrastare il

deterioramento : favorisce la resistenza meccanica alle sollecitazioni, in quanto le

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caratteristiche viscoelastiche del bitume si trasmettono al conglomerato, e rende la

pavimentazione impermeabile, impedendo all’umidità di penetrare. L’acqua, se

presente nel conglomerato, entra in competizione con il bitume nel legarsi

all’aggregato lapideo e causa ulteriore perdita di adesione.

3) Facilità di miscelamento al materiale inerte: il legante non deve presentare

eccessiva viscosità alle alte temperatura altrimenti ci sarà una miscelazione

incompleta e una difficoltà di messa in opera.

L’esigenza di migliorare le proprietà reologiche dei bitumi ha portato

all’introduzione sul mercato di prodotti modificati con vari additivi. I bitumi sono

modificati con reazioni chimiche, polimeri e additivi non-polimerici. Questi

modificanti conferiscono caratteristiche migliori al conglomerato :

-maggior resistenza alle deformazioni permanenti;

-maggior resistenza alla propagazione di fessure.

L’additivo studiato oltre alle suddette caratteristiche permette di aumentare la

durata del conglomerato di circa il 50% e consente di ridurre la viscosità del bitume

di circa il 30% rispetto allo standard. Il bitume additivato con il “Carbonxide

010/LPB” invecchiando meno rapidamente, mantiene le capacità leganti e adesive

per maggior tempo e il conglomerato sopporta una densità di traffico maggiore. È

evidente come questo si traduce in minori costi di manutenzione, minori disagi

all’utenza per la riduzione degli interventi nel tempo, maggior rispetto per

l’ambiente per la riduzione degli sprechi.

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1.6.5 I modificanti polimerici

L’ utilizzo dei polimeri come modificanti delle proprietà del bitume è iniziato nei

primi anni ’70 e tuttora il mercato e la ricerca sono in continua evoluzione.

I polimeri sono composti chimici complessi derivanti dall’unione di più molecole

semplici, dette monomeri. La polimerizzazione dei monomeri può avvenire in due

modi : per addizione o per condensazione.

I polimeri possono essere naturali (es. gomma naturale) o provenire da processi di

sintesi, principalmente dalla petrolchimica. Possono essere classificati in quattro

categorie estese :

1) plastici;

2) elastomeri;

3) fibre;

4) additivi.

I plastici possono suddividersi in termoplastici e termoindurenti.

Gli elastomeri hanno un’elasticità tale da recuperare totalmente o parzialmente la

loro dimensione iniziale, dopo essere stati soggetti a sforzo o ad un aumento di

temperatura.

La grande maggioranza dei modificanti (circa il 75% ) è costituita dagli elastomeri

termoplastici , i più diffusi sono SBS (Stirene-Butadiene-Stirene ) , SIS (Stirene-

Isopropene-Stirene) e SB (Stirene-Butadiene). Altri polimeri molto utilizzati sono i

plastomeri , mentre una modesta percentuale è riservata ai polimeri reattivi.

Il miglioramento delle caratteristiche del bitume può avvenire in molte direzioni :

gli elastomeri sono scelti per dare una maggiore elasticità e flessibilità alla

pavimentazione, mentre i plastomeri conferiscono alla miscela maggiore stabilità e

modulo di rigidezza.

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Rispetto al bitume tradizionale, quello modificato con polimeri consente un

maggior intervallo di elastoplasticità, un migliore comportamento sia alle alte che

alle basse temperature e una maggiore viscosità associata ad una maggiore

resistenza al carico, alla fatica e all’invecchiamento.

Di seguito si riporta una tabella contenente le specifiche tecniche per

l’individuazione e la scelta dei bitumi modificati per uso stradale suggerite dal

Siteb e in linea con quelle proposte dal CEN (Comitè Europèen de Normalisation),

in ambito europeo per i Paesi dell’area mediterranea.

I parametri riportati in tabella devono essere tutti assolutamente rispettati se si

vuole la certezza che il bitume sia effettivamente modificato e che risponda

perfettamente allo scopo.

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1.7 DESCRIZIONE DEL CICLO PRODUTTIVO DEI CONGLOMER ATI BITUMINOSI

1.7.1 Impianti di produzione

La classificazione degli impianti di produzione dei conglomerati bituminosi si basa

sui seguenti fattori :

- Tipologia delle macchine utilizzate per il mescolamento a caldo del bitume con

gli inerti : tali macchinari possono essere suddivisi in due grandi categorie, a

seconda che la produzione sia realizzata con mescolamento continuo o discontinuo.

Nel primo caso gli inerti, dopo essere stati essiccati, vagliati e pesati, vengono

mescolati tra loro e con il bitume fino ad ottenere un impasto omogeneo; il

conglomerato ottenuto viene poi scaricato dal mescolatore. Nel secondo caso gli

aggregati, dopo i preliminari trattamenti, vengono prelevati direttamente dai silos

mediante saracinesche e alimentatori a nastro ed immessi, insieme al bitume, in un

mescolatore ad azione continua.

- Tipologia dell’impianto : può essere fisso o mobile. Gli impianti di tipo mobile

sono caratterizzati dal fatto di poter avere, a differenza di quelli di tipo fisso, le

varie parti equipaggiate con ruote pneumatiche e freni che ne consentono il

trasporto oppure essere dotati semplicemente di ruote metalliche idonee solo a

piccoli spostamenti. La potenzialità di produzione di un impianto può variare da

poche tonnellate/ora ad oltre 200 tonnellate/ora.

1.7.2 Ciclo produttivo

La gran parte delle lavorazioni per la produzione dei conglomerati bituminosi viene

effettuata per mezzo di un impianto a ciclo chiuso completamente automatizzato e

governato da una centrale di comando posta ad immediato ridosso dell’impianto

stesso. Quest’ultimo si eleva per altezze non inferiori a 10 m, ed è completamente

- 22 -

circondato da passerelle e ripiani per consentire l’ispezione e la manutenzione delle

singole parti che lo compongono. Le unità produttive, solitamente, occupano

superfici molto ampie per la necessità di effettuare lo stoccaggio degli inerti e di

disporre di estesi spazi interni per la movimentazione e il carico delle materie

prime, per lo scarico dei prodotti finiti, nonché per l’allocazione degli impianti di

produzione e dei silos di stoccaggio. L’asfalto è prodotto su richiesta, ma poiché

l’impianto non può essere fermato a causa dei lunghi tempi necessari per il riavvio,

in assenza di richieste è mantenuto al minimo livello di funzionamento. Il processo

di produzione degli asfalti comprende diverse fasi di lavoro di seguito riportate.

1.7.3 Approvvigionamento e trattamento degli inerti

Negli impianti di produzione del conglomerato bituminoso, le materie prime del

ciclo di produzione non sono prodotte in loco ma vengono generalmente comprate

da ditte esterne e stoccate in apposite aree. Da qui vengono trasportate a mezzo di

pale meccaniche e caricate in apposite tramogge, che alimentano, con nastri

trasportatori un forno a tamburo. Tale forno è costituito da un cilindro d’acciaio

rotante, dotato di palettatura interna, che solleva il materiale e lo riscalda fino ad

eliminare l’acqua in eccesso. Dopo il preliminare trattamento di riscaldamento ed

essiccamento, nel quale raggiungono temperature di 140-160°C, i materiali passano

nella parte più alta della torre di mescolamento. I materiali così ottenuti vengono

poi stoccati in una serie di tramogge da cui, attraverso spillamenti successivi,

vengono dosati i quantitativi destinati alla miscelazione con il bitume. Nei casi in

cui si richiede un prodotto finale con un aspetto molto liscio possono essere

aggiunti anche dei filler.

- 23 -

Fig. 7 : Area stoccaggio inerti

Fig. 8 : Dosatura inerti

1.7.4 Stoccaggio del bitume

Il bitume trasportato in stato semisolido da autocisterne, è stoccato in serbatoi

metallici posti in aree ben delimitate. I serbatoi sono coibentati con lana di roccia

ad alta densità e rivestite con un mantello di alluminio; inoltre sono predisposte con

- 24 -

lo scarico di fondo per il collegamento in serie di più cisterne tra loro.

Sono poi previste le prese per effettuare il carico, il prelievo e la circolazione per

mezzo di una pompa a ingranaggi riscaldata.

Il bitume viene riscaldato a 130-150°C dalla caldaia diatermica alimentata con olio

combustibile B.T.Z. (olio denso a basso contenuto di zolfo) e successivamente

mantenuto a temperatura costante con olio diatermico per omogeneizzare la

composizione. Tramite una pompa volumetrica viene poi inviato e dosato nel

mescolatore.

Fig. 9 : Serbatoi di stoccaggio del bitume

1.7.5 Mescolamento degli inerti con il bitume

Il bitume e gli inerti pretrattati sono miscelati in appositi mescolatori, costituiti

generalmente da vasche con il fondo apribile per lo scarico del materiale impastato.

La miscelazione si ottiene per l’azione di alberi paralleli rotanti muniti di palette o

- 25 -

braccia. Le pareti interne del miscelatore, come pure i componenti rotanti, sono di

acciaio al manganese dovendo resistere alla violenta azione dell’usura causata dal

mescolamento. I miscelatori consentono di ottenere, come prodotto finito, un

impasto omogeneo : l’asfalto. Quest’ultimo fuoriesce dalla zona di mescolamento

mediante un apposito convogliatore, può essere trasportato alle tramogge di carico

e, quindi, direttamente agli automezzi, oppure inviato ad un silos per lo stoccaggio

provvisorio. Va detto che da alcuni anni sono in funzione diverse tipologie di

impianto (del tipo Drum Mixer) a mescolamento continuo, in cui mescolatore ed

essiccatore compongono un'unica unità operativa. La loro diffusione trova

motivazione nell’abbattimento dei costi per la maggiore semplicità dell’impianto e

nella diminuzione della spesa energetica di esercizio.

Fig. 10 : Tramogge di carico del conglomerato

- 26 -

Il ciclo produttivo descritto è schematizzato nel seguente diagramma di flusso :

Fig. 11 : Ciclo produttivo del conglomerato

Fig. 12 : Impianto discontinuo

- 27 -

Fig. 13 : Particolari di tipici impianti di produzione dei conglomerati.

- 28 -

1.8 PAVIMENTAZIONE DELLE STRADE

Una piccola squadra di lavoratori (5-9 individui) esegue la pavimentazione delle

strade. Essi sono: addetto alla pavimentazione, screedman, rastrellatore, guidatore

del rullo compressore, camionista , supervisore. Il camionista consegna il

conglomerato caldo, prelevato dall’impianto di produzione, al sito stradale;

l’intervallo di temperatura, in cui la miscela viene trasportata, varia da 140 a

200°C. Il conglomerato è trasferito nella macchina pavimentatrice, dalla quale

viene applicato alla superficie stradale. L’addetto alla pavimentazione è seduto

sulla sommità della suddetta macchina. Lo screedman controlla lo scarico del

conglomerato caldo, esso è posizionato nelle vicinanze della stesa. Il rastrellatore

coopera alla distesa dell’asfalto mediante un rastrello o una pala. Il rullo

compressore, infine, viene usato per pressare il conglomerato bituminoso sulla

superficie stradale.

Fig. 14 - 15 : Stesa dell’asfalto

- 29 -

1.9 EMISSIONI TOSSICHE

1.9.1 Introduzione

La produzione di conglomerato bituminoso ( stoccaggio nei serbatoi, miscelazione

con gli inerti) e l’applicazione del prodotto nei diversi campi delle costruzioni e

delle manutenzioni (stesa dell’asfalto) , comportano l’utilizzo di bitume ad elevate

temperature. Il bitume riscaldato produce fumi a cui possono essere esposti gli

operatori che si trovano nel sito lavorativo. Relativamente agli effetti sulla salute

umana prodotti dai fumi generati dalle sostanze bituminose esistono pareri

contrastanti : sono evidenti e riconosciute le proprietà irritanti (occhi e vie

respiratorie) , dovute principalmente all’esposizione alle ammine alifatiche

(aliphatic amines) , i fumi di bitume contribuiscono inoltre all’aggravamento di

affezioni respiratorie (bronchiti) nei lavoratori esposti.

Lo IARC (International Agency for Research on Cancer) ha valutato gli effetti

cancerogeni dei vapori , classificando questi ultimi come possibili cause dei

carcinomi umani. Da uno studio condotto in Svezia non si evidenziano, invece,

effetti genotossici (alterazioni genetiche) dovuti ai fumi di bitume.

- 30 -

1.9.2 Composizione chimica dei fumi di bitume

Nell’ambito della composizione chimica dei fumi di bitume rivestono particolare

importanza i composti policiclici aromatici (PAC). Questi sono composti costituiti

da anelli aromatici condensati che possono contenere anche eteroatomi (zolfo

soprattutto, ma anche azoto e ossigeno). Quando sono presenti solo carbonio e

idrogeno sono chiamati idrocarburi policiclici aromatici (IPA).

In tabella è riportato l’elenco, ricavato dalla Direttiva 2001/59/CE (recepito in

Italia con il decreto Min. della Salute del 14 giugno 2002), degli IPA classificati

attualmente dall’UNIONE EUROPEA come cancerogeni di categoria 2 con la frase

di rischio R 45 (“ può provocare il cancro” ).

- 31 -

Si riporta inoltre l’elenco degli IPA considerati cancerogeni da altre organizzazioni :

- 32 -

1.9.3 Gli idrocarburi policiclici aromatici

Normalmente il bitume è utilizzato a caldo e le temperature di riscaldamento, in

genere abbastanza alte, variano secondo il tipo di applicazione. Il riscaldamento,

specie se non adeguatamente controllato, può dare origine a processi di cracking,

con la possibile formazione di quantità maggiori di IPA o di altre sostanze non

presenti in genere nel bitume. La composizione chimica dei fumi di bitume è

pertanto variabile. Dipende dal grezzo di partenza, dal processo e dal tipo di

applicazione. Inoltre, i fumi prodotti a temperature più elevate possono generare

più facilmente IPA cancerogeni rispetto a quelli generati a temperature più basse,

sono pertanto più pericolosi. I fumi sono costituiti da due fasi : vapori e particolato

aeriforme, entrambe inalabili.

Gli idrocarburi policiclici aromatici sono dei composti organici costituiti da atomi

di carbonio e di idrogeno raggruppati in due o più anelli aromatici.

Questi idrocarburi possono dividersi in due categorie:

- a basso peso molecolare, composti da meno di quattro anelli aromatici;

- ad alto peso molecolare, con più di quattro anelli aromatici.

La formazione degli IPA avviene in seguito a un processo di pirolisi, a causa

principalmente della combustione incompleta di composti organici, ad esempio in

seguito alle lavorazioni del petrolio alle alte temperature. Gli IPA sono

generalmente fissati al particolato aeriforme, ma possono evaporare e trovarsi

nell’atmosfera sottoforma di vapori.

La classificazione degli IPA nei fumi di bitume si basa sul loro peso molecolare :

nella fase gassosa presentano peso inferiore a 228, mentre la fase di particolato è

costituita dagli IPA più pesanti.

- 33 -

Nella seguente tabella è indicata la percentuale di idrocarburi policiclici aromatici

presenti nella fase di particolato e il loro peso molecolare :

Tre dei composti presenti nella tabella con peso molecolare inferiore a 228

(antracene, fluorantene, benzoantracene) sono stati identificati nelle emissioni dei

bitumi. È importante osservare che la percentuale di componenti emessi dipende

dalla temperatura di riscaldamento, questa influenza, infatti, sia la quantità di IPA

sia la quantità di fumi generati. Da un dossier del CONCAWE si evince che l’entità

dei fumi emessi a 250°C è circa otto volte superiore rispetto a quella che si produce

a 160°C. L’esposizione ai raggi ultravioletti causa, inoltre, la degradazione degli

idrocarburi policiclici aromatici. Questi, infatti, nell’atmosfera possono reagire con

altri agenti inquinati presenti come ozono, ossido di azoto e ossido di zolfo.

- 34 -

1.9.4 Altri tipi di emissioni

Sulfur-substituted hydrocarbons : può essere emesso durante la pavimentazione

delle strade dai conglomerati modificati con “elastomeri”.

Solventi : i solventi organici possono essere usati direttamente e possono diventare

parte del mix di applicazione.

Ammine alifatiche : vengono usate come additivi per i bitumi , sono emesse

durante l’applicazione dei bitumi stessi.

Aldeidi : non sono componenti del bitume ma possono formarsi durante la stesa

dell’asfalto.

- 35 -

1.9.5 Produzione ed esposizione ai fumi di bitume

L’esposizione ai fumi di bitume sui luoghi di lavoro può avvenire sia per inalazione che per assorbimento attraverso la pelle. L’intensità dell’esposizione dipende dalle caratteristiche del luogo di lavoro, dal tipo di applicazione e dalle misure di protezione e prevenzione adottate. Diversi, quindi, sono i fattori che possono influenzare la potenziale esposizione ai fumi. Alcuni di essi sono insiti nell’attività lavorativa, altri casuali. Si possono ricordare :

- il tipo di bitume impiegato (composizione chimica e modificanti usati );

- le condizioni meteorologiche;

- il tipo di mansione svolta e la sua durata (l’operatore addetto alla macchina di pavimentazione è il più esposto alle emissioni di IPA);

- la temperatura dei materiali;

- il tipo di applicazione.

Tra i fattori indicati quello che riveste maggiore importanza è la temperatura di

riscaldamento del bitume. Si raccomanda infatti che la temperatura di applicazione

sia inferiore ai 150°C (da uno studio norvegese sull’esposizione dei lavoratori ai

fumi).

- 36 -

CAPITOLO 2

L’ADDITIVO “ CARBONXIDE 010/LPB ”

2.1 INTRODUZIONE

L’additivo Carbonxide 010/LPB è stato ideato per migliorare le caratteristiche dei

materiali refrattari e dei conglomerati bituminosi per uso stradale. Il legante è il

principale responsabile dell’innesco dei comuni fenomeni di dissesto del piano

viabile. Si è potuto appurare, infatti, che le prestazioni in esercizio e la vita utile

delle pavimentazioni stradali dipendono direttamente da particolari caratteristiche e

dalla durabilità del legante bituminoso. Essenziale è la suscettibilità

all’invecchiamento del bitume, ossia la sua capacità di mutare le proprietà

chimiche, fisiche e reologiche nelle diverse fasi di impiego. Relativamente alle

pavimentazioni stradali, sperimentazioni in laboratorio hanno provato l’efficacia

dell’additivo sui parametri meccanici significativi per il controllo dei fenomeni di

dissesto stradale ( fessurazione da fatica e ormaiamento ). È stata verificata, inoltre,

la facilità di miscelamento al materiale inerte del legante additivato rispetto a

quello non additivato parametro anch’esso fondamentale al fine di migliorare

l’omogeneità dell’impasto.

2.1.1 Fenomeni di dissesto stradale

La rottura per fatica degli strati bituminosi deriva dal fatto che, ad ogni passaggio

dei carichi, gli strati della pavimentazione sono sottoposti per flessione a

deformazioni orizzontali di trazione, per le quali sono consentite solo un limitato

numero di ripetizioni. Superata questa quota, avviene la rottura la quale si presenta

sotto forma di fessure che compaiono, dapprima molto piccole, alla base degli strati

bitumati, dove le deformazioni di trazione sono più elevate e, quindi, il numero di

- 37 -

ripetizioni consentite è minore. Queste fessure poi, continuando i passaggi, si

ampliano e si estendono propagandosi all’interno della massa di conglomerato ed

arrivano in superficie, dando luogo ad una caratteristica fessurazione a ragnatela. A

questo punto, quando la fessurazione ha raggiunto una certa estensione, gli strati

bitumati perdono ogni capacità portante e la pavimentazione si può considerare

rotta.

L’ormaiamento è dovuto a sollecitazioni ripetute che provocano deformazioni

permanenti. Le ormaie si presentano come depressioni longitudinali sul piano

viabile accompagnate da sollevamenti ai lati. Il dissesto si verifica quando la

risposta viscosa dei leganti bituminosi è particolarmente accentuata a causa delle

elevate temperature di esercizio ed è maggiore di quella elastica .

Fig. 16 - 17 : Fenomeni di dissesto stradale

- 38 -

2.2 COMPOSIZIONE CHIMICA DELL’ ADDITIVO

La prima formulazione dell’additivo risale al 1990. Esso appartiene alla famiglia

dei leganti (rif. Brevetto originale). Questi sono sostanze che impastate con acqua

generano una massa plastica, la quale, col tempo, si irrigidisce fino a raggiungere

un’elevata resistenza meccanica. I leganti sono utilizzati per collegare e tenere uniti

altri materiali da costruzione. Si dividono in due grandi categorie : aerei ed

idraulici. L’additivo suddetto è un legante idraulico, con capacità antiossidanti.

Esso è un sistema colloidale altamente stabilizzato, che mescolato a inerti, leganti

di varia natura , materie plastiche e polimeri vari, è in grado di migliorare le

proprietà chimiche, fisiche e meccaniche dei materiali. È costituito da due fasi ben

emulsionate : fase liquida e fase solida.

La fase liquida, di colore beige, rappresenta dal 30% al 40% del volume totale ed è

costituita da tre componenti :

- Polimeri saturi a C15 – C20, in percentuale variabile tra 60% – 80%

- Polimeri insaturi a C18 – C25, in percentuale variabile tra 10% – 30%

- Olio minerale paraffinico, in percentuale variabile tra 10% - 30%

La fase solida, di colore scuro, rappresenta dal 55% al 70% del volume totale ed è

costituita da cinque componenti :

- Frazione carboniosa, in percentuale variabile tra 60% - 85%

- Addensante, in percentuale variabile tra 8% - 20%

- Carbonato di calcio CaCO3 , in percentuale variabile tra 8% - 15%

- Allumina Al2O3 , in percentuale variabile tra 2% - 10%

- Altri Sali , in percentuale variabile tra 0,01% - 5%

L’additivo liquido viene aggiunto in percentuale dell’ 1,2% in peso sulla quantità di

bitume presente nel prodotto finale.

- 39 -

Si riportano in tabella le caratteristiche fisico-chimiche dell’additivo :

PESO SPECIFICO A 25 °C [Kg/ lt] 0,90 +/- 0,05

VISCOSITA’ CINEMATICA [cST ] 0,310 – 0,400

PESO MOLECOLARE 185

2.3 PRODUZIONE DELL’ADDITIVO

L’impianto di produzione dell’additivo è installato all’interno di un capannone di

proprietà dell’azienda REFRASUD s.r.l. Il capannone ha una superficie

complessiva di 1800 mq di cui circa 500 mq sono occupati dall’impianto. Per

motivi di riservatezza non è stato possibile visitare l’impianto, pertanto la seguente

descrizione deriva da un documento fornito dall’azienda.

2.3.1 Impianto di produzione

L’impianto è composto dalle seguenti unità :

- impianto di stoccaggio e dosatura della materia prima, costituito da n° 3

serbatoi di stoccaggio da 5000 lt cad;

- impianto di trattamento, costituito da n° 2 serbatoi di trattamento da 2500 lt

cad. completi di 20 resistenze elettriche da 4000 W cad., corredato da un

sistema automatico per il controllo delle temperature e da un agitatore a pale

con motoriduttore;

- impianto di dosatura delle altre materie prime, costituito da n° 1 serbatoio

completo di agitatore a pale e da una pompa per l’immissione delle altre

materie prime nei serbatoi di trattamento;

- sistema di pesatura automatico, composto da n° 2 piani con celle di carico,

da n° 1 pompa gestita da celle di carico, da coclea gestita da cella di carico e

- 40 -

da pompe per il riempimento del serbatoio di trattamento, complete di sensori

magnetici, misuratori di flusso ed elettrovalvole;

- sistema di scarico, composto da sistema pneumatico di pesatura completo di

filtro separatore e di bilancia analogica programmabile.

La gestione del funzionamento di tutto l’impianto è regolata da un quadro

elettronico ( dotato di PLC ) , che gestisce i cicli di funzionamento, le dosature e le

rampe di temperatura .

2.3.2 Ciclo di lavorazione

Il ciclo produttivo prevede le seguenti fasi :

- una parte di materia prima viene stoccata in tre serbatoi da 5000 lt;

- dai suddetti serbatoi di stoccaggio, attraverso un sistema di dosaggio

automatico costituito da una pompa e da sensori magnetici di flusso, la stessa

viene immessa nei due serbatoi di trattamento della capacità di 2500 lt l’uno;

- le altre materie prime (carbonato di calcio, polveri di allumina, polveri di

magnesite, reagente nonilfenolo 9M tensioattivo, ecc. ) , fornite in fusti o

sacchi, saranno prelevate direttamente dagli imballaggi originali tramite un

sistema automatico di pesatura, inserite in un serbatoio di 600 lt e mescolate

tramite un agitatore interno a pale;

- successivamente, tramite una pompa gestita da un quadro elettronico con

logica programmabile PLC, il composto risultante viene inserito nei serbatoi

di trattamento;

- la miscela ottenuta, a questo punto, subisce il trattamento finale che consiste

nella miscelazione tramite l’agitatore a pale di cui è dotato il serbatoio di

- 41 -

trattamento ad una temperatura prefissata, che si raggiunge tramite delle

resistenze elettriche ad immersione da 4000 W cadauna, gestite dal quadro

elettronico programmabile PLC.

L’impianto è dotato di una cappa aspirante che, durante il ciclo di lavorazione,

aspira i fumi prodotti dal trattamento termico e li convoglia in un filtro ai carboni

attivi. Lo stoccaggio in secchi avviene automaticamente tramite un sistema di

pesatura a celle di carico gestito dal quadro elettronico.

2.4 VALUTAZIONE DELL’INFLUENZA DELL’ADDITIVO LI QUIDO SULLE PRESTAZIONI DEL LEGANTE E DEL CONGLOMERA TO

Le proprietà che l’additivo “Carbonxide 010/LPB” conferisce al legante e al

conglomerato sono già note, grazie a studi effettuati. Si riporta, quindi, di seguito

una breve descrizione delle sperimentazioni condotte e dei risultati ottenuti.

2.4.1 Risultati delle sperimentazioni di laboratorio sulle proprietà reologiche dei

conglomerati bituminosi

Alcune sperimentazioni sono state condotte dal CIRS ( Centro Sperimentale

Interuniversitario di Ricerca Stradale ) presso l’Università Politecnica delle

Marche, con lo scopo di valutare l’influenza dell’additivo liquido per bitumi sulle

prestazioni del legante e del conglomerato. La ricerca effettuata presso il

Laboratorio di Strade e Trasporti può essere schematizzata nei tre punti seguenti :

1) esecuzione in laboratorio delle miscele e dei provini di conglomerato

bituminoso con e senza additivo;

2) valutazione delle caratteristiche meccaniche della miscela mediante prove

di fatica a trazione indiretta eseguite al NAT (Nottingham Asphalt Tester );

3) elaborazione dei risultati e confronto delle caratteristiche della miscela con

e senza additivo.

- 42 -

Il materiale utilizzato nei test è costituito da una miscela di conglomerato

bituminoso comunemente usato nella stesa di strati di usura, confezionata con

bitume normale 70/100.

Il confezionamento dei provini è stato eseguito mediante la pressa giratoria, la

quale permette di addensare le miscele bituminose in modo simile a quanto avviene

con i rulli in sito. I provini realizzati sono di forma cilindrica con diametro di base

di 100 mm ed altezza pari a 63 mm . Su alcuni campioni sono stati effettuati i

trattamenti di invecchiamento per simulare le aggressioni degli agenti atmosferici

sui conglomerati in sito (immersione in acqua , invecchiamento accelerato ) . Per la

determinazione delle principali caratteristiche meccaniche dei conglomerati, come

modulo elastico e resistenza a fatica , si è utilizzata un’apparecchiatura denominata

NAT, la configurazione di prova è quella della trazione indiretta.

Dall’analisi dei risultati si evince che il modulo di rigidezza diminuisce con la

presenza dell’additivo, rendendo la miscela più deformabile. Relativamente al

comportamento a fatica, i provini additivati, pur avendo valori di deformazione

leggermente più elevati, giungono a rottura dopo un numero di cicli maggiore del

47%; questo è dovuto all’influenza dell’additivo che riesce a mantenere la duttilità

necessaria per aumentare il valore ultimo di deformazione a rottura.

2.4.2 Sperimentazioni di laboratorio sulle proprietà reologiche dei leganti

La sperimentazione ha la finalità di accertare gli effetti dell’additivo sui parametri

reologici significativi per il controllo dei fenomeni di dissesto delle pavimentazioni

stradali, come l’ormaiamento e la fessurazione da fatica.

I leganti sono stati dapprima trattati al RTFOT ( Rolling Thin Film Over Test ) in

modo da riprodurre l’invecchiamento a breve termine che avviene nella

- 43 -

miscelazione, trasporto e stesa del conglomerato. Successivamente parte di essi

sono stati trattati al PAV ( Pressure Aging Vessel ) per simulare l’invecchiamento

in sito a lungo termine.fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff fffffffffffffff

Dall’analisi dei risultati si desume che la presenza dell’additivo non influenza la

resistenza all’ormaiamento in quanto la massima temperatura di esercizio rimane

pressoché invariata. Nella seguente tabella si riportano le massime temperature di

esercizio:

Per quanto riguarda il fenomeno della fatica, il legante additivato ha un

comportamento migliore, infatti la temperatura limite di fessurazione (temperatura

al di sotto della quale possono presentarsi problemi di fessurazione ) è inferiore di

oltre 4 °C rispetto al bitume non additivato. La riduzione di questa temperatura

comporta il mantenimento del bitume in stato di regime elastico e quindi

l’allontanamento da deformazioni a fatica. Nella seguente tabella si riportano tali

risultati :

QUANTITATIVO DI ADDITIVO [ % ]

TEMPERATURA LIMITE [ °C]

0 19

1,2 14,7

QUANTITATIVO DI ADDITIVO [ % ]

TEMPERATURA MASSIMA [ °C ]

0 59,8 1,2 59,2

- 44 -

Altre analisi qualitative, condotte in laboratorio sul legante e sul conglomerato in

sito, hanno permesso di constatare la maggiore adesione tra bitume e aggregato,

conferita dall’additivo, e la minore influenza dell’acqua nel diminuire la forza del

legame bitume-aggregato nella miscela additivata. La buona adesività del materiale

è uno dei fattori principali per contrastare il deterioramento, in quanto migliora la

resistenza meccanica alle sollecitazioni. In questo modo le caratteristiche

viscoelastiche del bitume si trasmettono al conglomerato impedendo all’umidità di

penetrare. L’acqua,infatti, se presente nel conglomerato, entra in competizione con

il bitume nel legarsi all’aggregato lapideo e causa ulteriore perdita di adesione.

- 45 -

2.5 RIEPILOGO DELLE PROPRIETA’ CONFERITE DALL’ADDITIVO AL CONGLOMERATO E AL LEGANTE

I requisiti conferiti dall’additivo sono :

- aumento di elasticità;

- aumento delle proprietà antiossidanti;

- miglioramento del comportamento a fatica, con un aumento dei cicli a rottura

di circa il 50% ( si passa infatti da 2000 a 3000 ); ciò comporta una maggiore

durata del conglomerato e quindi minore suscettibilità all’invecchiamento;

- aumento dell’adesività tra i granuli; viene contrastato così il deterioramento

in quanto si impedisce all’umidità di penetrare;

- maggior resistenza all’abrasione;

- aumento dell’ancoraggio al supporto;

- aumento della capacità termica ; ciò permette al conglomerato di mantenere

più a lungo la temperatura più adatta alla sua stesa;

- riduzione della temperatura limite inferiore di fessurazione a fatica del

bitume; si passa da un valore di 19 °C con bitume standard a un valore di

14,7 °C con bitume additivato, ciò comporta la permanenza del bitume nello

stato di regime elastico.

Non si riscontrano effetti significati sulla resistenza all’ormaiamento in quanto le

temperature di esercizio rimangono invariate.

- 46 -

CAPITOLO 3

ANALISI DELL’ INFLUENZA DELL’ADDITIVO LIQUIDO

“ CARBONXIDE 010/LP ” SULLA VISCOSITA’ DEL LEGANTE E RIDUZIONE DELLE EMISSIONI INQUINANTI

3.1 INTRODUZIONE

L’applicazione in campo stradale dei conglomerati bituminosi è connessa con un

insieme di problematiche riguardanti la messa in opera dell’asfalto.

Una delle proprietà più importanti dei bitumi è la termoplasticità, ossia la

variazione dello stato di consistenza in funzione della temperatura, questa

caratteristica influenza fortemente le operazioni di impasto e stesa del

conglomerato. Affinché le suddette operazioni siano eseguite correttamente il

legante deve avere una viscosità bassa, circa 200 cSt, tale da permettere il perfetto

ricoprimento degli aggregati lapidei e tale da agevolare l’applicazione del

conglomerato su strada. La viscosità è la resistenza opposta dalle particelle di una

sostanza al loro reciproco scorrimento, varia in funzione della temperatura e

influenza la termoplasticità di un materiale : da essa ne dipende infatti la

lavorabilità. La riduzione di viscosità si ottiene aumentando la temperatura del

bitume durante il suo impiego. Per i bitumi modificati con additivi tradizionali la

temperatura che permette di ottenere una viscosità di 200 cSt è di 180 °C, per i

bitumi tradizionali ( 50/70 ) alla temperatura di 180 °C si ottiene una viscosità di

150 cSt. La permanenza alle alte temperature causa la rapida evaporazione delle

frazioni leggere e l’ossidazione delle frazioni aromatiche. Questo secondo

fenomeno provoca l’agglomerazione di una parte delle molecole idrocarburiche in

molecole più complesse ad elevato peso molecolare. Il bitume è composto da

elementi diversi tra loro che possono rimanere in equilibrio colloidale solo se sono

- 47 -

rispettati determinati rapporti di quantità : l’esposizione alle alte temperature

favorisce una modifica di tale equilibrio, generando una variazione delle

caratteristiche fisico-meccaniche. Gli effetti di queste trasformazioni sono

l’indurimento, l’irrigidimento e l’invecchiamento precoce del legante, con

conseguente diminuzione della vita utile delle sovrastrutture stradali. La

permanenza alle alte temperature comporta, inoltre, l’aumento delle emissioni

tossiche durante l’impasto e la stesa. Il bitume, infatti, quando viene riscaldato

produce dei fumi che contengono sostanze tossiche come gli idrocarburi policiclici

aromatici : maggiore è la temperatura di lavorazione e di applicazione del

conglomerato, maggiori saranno le emissioni.

L’obiettivo dello studio è di verificare l’influenza dell’additivo sulla viscosità del

legante.

- 48 -

3.2 PROVE DI VISCOSITA’

Le prove sono state condotte presso il laboratorio chimico dell’azienda

REFRASUD s.r.l.. La sperimentazione ha la finalità di verificare l’effetto

dell’additivo liquido Carbonxide 010/LP sulla viscosità del bitume, ossia di

confrontare la variazione della suddetta proprietà nel caso di bitume tradizionale e

nel caso di bitume additivato, al variare della temperatura.

3.2.1 Caratteristiche dei bitumi esaminati

Sono stati analizzati due diversi tipi di bitume : un bitume che viene generalmente

usato nella zona di Taranto e un bitume proveniente da Verona.

Nella seguente tabella vengono riassunte le caratteristiche dei bitumi esaminati :

CARATTERISTICHE BITUME DI VERONA

BITUME DI TARANTO

ASPETTO Solido a temperatura ambiente

Solido a temperatura ambiente

COLORE Nero Nero ODORE Caratteristico Caratteristico SOLUBILITA’ IN ACQUA Non solubile Non solubile SOLUBILITA’ IN ALTRE SOSTANZE

Solubile in solfuro di carbonio, tetracloruro di carbonio e solventi aromatici

Solubile in solfuro di carbonio, tetracloruro di carbonio e solventi aromatici

PUNTO DI RAMMOLLIMENTO [°C]

37 - 56 > 65

PENETRAZIONE A 25 °C [dmm]

50 - 200 50 - 70

PH Non applicabile Non applicabile

- 49 -

3.2.2 Descrizione delle prove effettuate

Le prove sono state condotte analizzando separatamente i due tipi di bitume.

L’analisi si suddivide in due parti : viene prima misurata la viscosità del bitume tal

quale, successivamente si misura la viscosità della miscela composta da bitume e

additivo. Le prove sono condotte in modo analogo per i due tipi di bitume.

Nella prima parte della prova il bitume è riscaldato fino alla temperatura di 180 °C

e si misura la viscosità. Successivamente i rilievi della temperatura e della

corrispondente viscosità vengono effettuati ogni dieci minuti, fino a quando il

bitume non raggiunge temperature al di sotto dei 60 °C in corrispondenza delle

quali lo strumento non è più in grado di leggere con esattezza la viscosità.

La seconda parte della prova è costituita dalle seguenti fasi :

1) l’additivo viene riscaldato fino alla temperatura di 110 – 120 °C e se ne

misura la viscosità;

2) il bitume viene riscaldato fino alla temperatura di 180 °C;

3) si effettua la miscelazione del bitume con l’additivo ; la percentuale di

additivo da aggiungere è pari all’1,2 % in peso sulla quantità di bitume

presente nel prodotto finale, la miscela è generalmente composta da 3 g di

additivo e da 247 g di bitume; questa è una fase molto importante infatti

l’additivo deve essere aggiunto nella percentuale esatta affinché la

sperimentazione sia portata a termine senza errori, l’aggiunta di una

quantità sbagliata di additivo comporta la non efficacia dello stesso.

4) la miscela viene riscaldata fino alla temperatura di 160 °C e se ne misura la

viscosità. Le successive misurazioni vengono effettuate ogni dieci minuti,

rilevando quindi la temperatura e la corrispondente viscosità. Quest’ultima

fase può essere eseguita in due modi diversi : a caldo, facendo riposare la

- 50 -

strumento non è più in grado di leggere con la miscela per circa 1h e 30 minuti

prima delle misurazioni ; oppure dopo 24h, facendo riposare la miscela per 1

giorno.

3.2.3 Descrizione degli strumenti utilizzati

Gli strumenti, in uso nel laboratorio chimico, impiegati per effettuare le prove

sono : una piastra riscaldante, una bilancia elettronica, un termometro, un

viscosimetro. La bilancia elettronica è utilizzata per misurare le quantità di bitume

e additivo da miscelare. La piastra riscaldante è utilizzata per portare la miscela e il

bitume alle temperature desiderate. Il termometro è del tipo a contatto ed è

utilizzato per rilevare le temperature. Il viscosimetro VISCO STAR – R della

FUNGILAB , con il quale è stata misurata la viscosità, è del tipo rotazionale. Il

viscosimetro è costituito da una base sulla quale si applica la girante, la viscosità si

legge sul display presente sul supporto. Lo strumento è dotato di diversi tipi di

girante, con differenti dimensioni del raggio (da R1 a R7 ) del disco inferiore, e

viene scelta in base al tipo di sostanza da misurare : R1 è il diametro maggiore e

viene usato quando l’elemento è molto liquido, R7 è un’asta senza disco

all’estremità inferiore e si usa nel caso di materiale semisolido. Il modello VISCO

STAR – R ha diciannove velocità di rotazione della girante : 0,3 ; 0,5 ; 0,6 ; 1 ;

1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 10 ; 12 ; 20 ; 30 ; 50 ; 60 ; 100 ; 200 r.p.m. La velocità

viene scelta in base alla consistenza della sostanza e si adatta manualmente

attraverso i tasti del display in seguito ad una segnalazione sonora. Il viscosimetro,

attraverso la rotazione della girante montata sul supporto, misura la potenza

torsionale necessaria per superare la resistenza viscosa alla rotazione. Per effettuare

la misurazione il disco inferiore della girante viene immerso nella sostanza da

- 51 -

analizzare. La girante è connessa mediante una molla ad un albero motore che la fa

ruotare alla velocità fissata. L’angolo di deviazione dell’asse è misurato

elettronicamente e da’ la grandezza della potenza torsionale. Il calcolatore elabora i

dati e fornisce direttamente una lettura della viscosità in centipoises

( 1 cp = 1 mPa* s ).

Fig. 18 : Termometro

Fig. 19 : Viscosimetro VISCO STAR - R

- 52 -

Fig. 20 : Display del viscosimetro

Fig. 21 : Serie di rotori R del viscosimetro

- 53 -

3.3 RISULTATI DELLE PROVE

Sono state eseguite n. 10 prove, per rendere i risultati significativi. Di seguito si

riportano tabelle e grafici che rappresentano gli esiti delle prove. La descrizione

delle analisi è suddivisa in due parti : si espongono prima i risultati ottenuti alle

alte temperature e, poi, quelli conseguiti alle basse temperature. In questo modo

risulta più agevole ed immediata la comprensione dei grafici.

3.4 PROVE ALLE ALTE TEMPERATURE

3.4.1 Prova n. 1

La prima prova è stata effettuata utilizzando bitume 50/70. L’additivo impiegato è

del 10/06/2005. La miscela è stata analizzata dopo 24 h di riposo. La prima

misurazione è stata eseguita alla temperatura di 160 °C, successivamente i rilievi di

temperatura e viscosità sono stati effettuati ogni 10 minuti. La velocità iniziale di

rotazione della girante è 200 r.p.m. La temperatura ambiente rilevata è di 23 °C.

- 54 -

BITUME 50/70 MISCELA BITUME 50/70 E

ADDITIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURE

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

TEMPERATURE

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

0 160 140 160 110

10 130,7 440 128,4 250

20 113,2 1020 113 650

30 100,9 2240 96,8 1710

40 93 4620 87,4 3170

50 84,9 10800 82,6 6940

60 75 13730 76 13390

- 55 -

Fig. 22 : Andamento della viscosità in funzione della temperatura

Come messo in evidenza dai valori riportati in tabella, la miscela composta da

additivo e bitume ha una viscosità inferiore rispetto al bitume tradizionale. La

rappresentazione grafica dell’andamento della viscosità in funzione della

temperatura riguarda l’intervallo di temperature e di viscosità di maggior interesse

per le lavorazioni dei conglomerati bituminosi. Si è voluto evidenziare, infatti, il

valore della temperatura nei due casi alla viscosità di 200 cP, essendo questo il

valore ottimale per le lavorazioni. La curva che rappresenta l’andamento del bitume

additivato si trova più in basso rispetto a quella relativa al bitume tradizionale.

- 56 -

3.4.2 Prova n. 2

La seconda prova è stata effettuata utilizzando bitume 50/70. L’additivo impiegato

del 14/06/2005. La miscela è stata analizzata dopo 1h e 30 min di riposo. La prima



rotazione della girante è di 200 r.p.m. La temperatura ambiente rilevata è di 23 °C.


ADDITIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

0 160 140 160 80

10 130,7 440 136,6 210

20 113,2 1020 116 570

30 100,9 2240 103 1540

40 93 4620 92,2 3220

50 84,9 10800 85,4 6950

60 75 13730 80,5 13080

- 57 -


Anche per questa seconda prova, dai valori riportati in tabella, si desume che la

miscela composta da additivo e bitume ha una viscosità inferiore rispetto al bitume

tradizionale. Dal grafico che raffigura l’andamento della viscosità in funzione della

temperatura si evidenzia che la curva che raffigura il bitume additivato si trova più

in basso rispetto a quella del bitume tradizionale.

- 58 -

3.4.3 Prova n. 3

La terza prova è stata effettuata utilizzando bitume 50/70, usato generalmente nella

zona di Taranto. L’additivo impiegato è del 30/06/2005. La miscela è stata

analizzata dopo 24 h di riposo. La prima misurazione è stata eseguita alla

temperatura di 160 °C, successivamente i rilievi di temperatura e viscosità sono

stati effettuati ogni 10 minuti. La velocità iniziale di rotazione della girante è di 200

r.p.m. La temperatura ambiente rilevata è di 28 °C.


ADDITIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

0 160 140 160 80

10 130 460 130 320

20 110 1340 110 1020

30 100 2510 100 2000

40 90 6910 90 4310

- 59 -


Come evidenziato dalla tabella la viscosità della miscela bitume – additivo è

inferiore rispetto alla viscosità del bitume tradizionale. Osservando il grafico si può

giungere alla medesima conclusione, la curva raffigurante il comportamento della

miscela, infatti, è situata più in basso rispetto a quella del bitume non modificato.

- 60 -

3.4.4 Prova n. 4

La quarta prova è stata effettuata utilizzando il bitume50/70. L’additivo impiegato

è del 30/06/2005. La miscela è stata analizzata dopo 24 h di riposo. La prima


temperatura e viscosità sono stati effettuati ogni 10 minuti. La velocità iniziale

della girante è di 200 r.p.m. La temperatura ambiente rilevata è di 28 °C.


ADDITIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

0 160 140 160 110

10 130 460 130 250

20 110 1340 110 850

30 100 2510 100 1500

40 90 6910 90 2770

50 80 12250 80 9480

- 61 -


Come evidenziato dalla tabella la miscela composta da bitume 50/70 e additivo ha

una viscosità inferiore rispetto al bitume 50/70 tradizionale. Dal grafico si

evidenzia che la curva raffigurante la miscela è posizionata più in basso rispetto al

bitume non modificato.

3.4.5 Prova n. 5

La quinta prova è stata effettuata utilizzando bitume di Taranto 50/70. L’additivo

impiegato è del 06/07/2005. La miscela è stata analizzata dopo 1h e 30 min di

riposo. La prima misurazione è stata eseguita alla temperatura di 160 °C,

successivamente i rilievi di temperatura e viscosità sono stati effettuati ogni 10

minuti. La velocità iniziale di rotazione della girante è di 200 r.p.m.

La temperatura ambiente rilevata è di 32 °C.

- 62 -


ADDITIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

0 160 140 160 110

10 130 460 130 260

20 110 1340 110 790

30 100 2510 100 1300

40 90 6910 90 2430

50 80 12250 80 7560

- 63 -


Come messo in evidenza dai valori riportati in tabella la viscosità della miscela

bitume – additivo è inferiore a quella del bitume tradizionale. L’andamento della

curva rappresentante la miscela conferma quanto precedentemente detto, infatti,

tale curva è posizionata più in basso rispetto a quella del bitume non modificato.

3.4.6 Prova n. 6

La sesta prova è stata effettuata con bitume 50/70. L’additivo impiegato è del

06/07/2005. La miscela è stata analizzata dopo 24 h di riposo. La prima



rotazione della girante è di 200 r.p.m. la temperatura ambiente rilevata è di

32 °C.

- 64 -


ADDITIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

0 160 140 160 110

10 130 460 130 390

20 110 1340 110 1120

30 100 2510 100 1730

40 90 6910 90 3980

50 80 12250 80 11250

- 65 -


Come evidenziato dalla tabella la miscela composta da bitume di Taranto e

additivo ha viscosità più bassa del bitume non modificato. Dal grafico si evidenzia

che la curva rappresentante la miscela è posizionata più in basso rispetto a quella

del bitume tradizionale.

- 66 -

3.4.7 Prova n. 7

La settima prova è stata effettuata utilizzando il bitume di Verona. L’additivo

impiegato è del 06/07/2005. La miscela è stata analizzata dopo 1h e 30 min di

riposo. La prima misurazione è stata eseguita alla temperatura di 160 °C,

successivamente i rilievi di temperatura e viscosità sono stati eseguiti ogni 10

minuti. La velocità iniziale della girante è di 200 r.p.m.

La temperatura ambiente rilevata è di 28 °C.

BITUME DI VERONA MISCELA BITUME DI

VERONA CON ADDITIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

0 160 100 160 90

10 107 650 120 240

20 85 4580 91 920

30 75 5680 80 2080

- 67 -


Come messo in evidenza dalla tabella la miscela bitume di Verona – additivo ha

una viscosità inferiore rispetto al bitume. Dal grafico si osserva che la curva

rappresentante la miscela si trova più in basso rispetto alla curva del bitume non

modificato.

3.4.8 Prova n. 8

L’ottava prova è stata effettuata utilizzando il bitume di Verona. L’additivo

impiegato è del 06/07/2005. La miscela analizzata dopo 24 h di riposo.

La prima misurazione è stata eseguita alla temperatura di 160 °C, successivamente

i rilievi di temperatura e viscosità sono stati effettuati ogni 10 minuti. La velocità

iniziale della girante è di 200 r.p.m. La temperatura ambiente rilevata è di 28 °C.

- 68 -

BITUME DI VERONA MISCELA BITUME DI

VERONA E ADDITIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

0 160 100 160 70

10 107 650 114 390

20 85 4580 91 1080

30 75 5680 78,4 3830

- 69 -


Come evidenziato nella tabella la miscela composta da bitume di Verona e additivo

ha viscosità inferiore al bitume non modificato. Dal grafico si osserva che la curva

raffigurante la miscela si trova più in basso rispetto alla curva del bitume

tradizionale.

- 70 -

3.4.9 Prova n. 9

La nona prova è stata effettuata utilizzando il bitume di Taranto (50/70). L’additivo

impiegato è del 08/07/2005. La miscela è stata analizzata dopo 24 h di riposo. La

prima misurazione è stata eseguita alla temperatura di 160 °C, successivamente i

rilievi dite temperatura e viscosità sono stati effettuati ogni 10 minuti. La velocità

iniziale di rotazione della girante è 200 r.p.m. La temperatura ambiente rilevata è di

30 °C.


ADDITIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURE

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

TEMPERATURE

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

0 160 140 160 110

10 130,7 440 129,3 260

20 113,2 1020 113,4 620

30 100,9 2240 96,9 1450

40 93 4620 87 2860

50 84,9 10800 83,2 6650

60 75 13730 74,2 12690

- 71 -


Come evidenziato dalla tabella la viscosità della miscela bitume e additivo è

inferiore alla viscosità del bitume tradizionale. Osservando il grafico si può

giungere alla medesima conclusione, la curva raffigurante il comportamento della

miscela, infatti, è situata più in basso rispetto a quella del bitume non modificato.

- 72 -

3.4.10 Prova n. 10

La decima prova è stata effettuata utilizzando bitume 50/70. L’additivo impiegato è

del 08/07/2005. La miscela è stata analizzata dopo 1 h e 30 min di riposo.

La prima misurazione è stata eseguita a 160 °C, successivamente i rilievi di

temperatura e viscosità sono stati effettuati ogni 10 minuti. La velocità di rotazione

iniziale della girante è di 200 r.p.m. la temperatura ambiente rilevata è di 31 °C.


ADDTIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSITA’

[cP]

0 160 140 160 110

10 130,7 440 132,3 230

20 113,2 1020 116 750

30 100,9 2240 98,1 1850

40 93 4620 90,8 3550

50 84,9 10800 84 7230

- 73 -


Dai valori riportati in tabella si desume che la miscela composta da additivo e

bitume ha una viscosità inferiore rispetto al bitume tradizionale. Dal grafico che

raffigura l’andamento della viscosità in funzione della temperatura si evidenzia che

la curva rappresentante il bitume additivato si trova più in basso rispetto a quella

del bitume tradizionale.

- 74 -

3.5 PROVE ALLE BASSE TEMPERATURE

3.5.1 Prova n. 1

Nella seguente tabella si riportano i valori di viscosità e temperatura ottenuti nella

prima prova. Le condizioni ambientali e di sperimentazione sono quindi coincidenti

con quelle precedentemente descritte.

BITUME 50/70

MISCELA BITUME 50/70

CON ADDITIVO

TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

70 70,2 20400 69,8 24290

80 66,9 24120 66,8 38180

90 60,9 45800 62,2 65820

Come si evince dalla tabella e dal seguente grafico, alle basse temperature la

miscela composta da additivo e bitume ha una viscosità maggiore del bitume

tradizionale.

- 75 -


3.5.2 Prova n. 2

Nella seguente tabella si riportano i valori di viscosità e temperatura ottenuti

durante la seconda prova. Le condizioni di sperimentazione e ambientali sono

coincidenti con quelle precedentemente descritte.

BITUME 50/70 MISCELA BITUME 50/70 E ADDITIVO TEMPO

[MIN] TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

70 70,2 20400 73,8 23030

80 66,9 24120 68 46800

90 60,9 45800 63 67110

- 76 -


Come si evince dalla tabella e dal grafico alle basse temperature la miscela bitume

e additivo ha una viscosità maggiore del bitume tradizionale.

3.5.3 Prova n. 3


durante la terza prova. Le condizioni ambientali e di sperimentazione sono


- 77 -



VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

50 80 12250 80 13820

60 70 20625 70 38600

70 60 49050 60 85470


Come si evince dal grafico e dalla tabella alle basse temperature la miscela

composta da bitume e additivo ha una viscosità maggiore del bitume non

modificato.

- 78 -

3.5.4 Prova n. 4


durante la quarta prova. Le condizioni ambientali e di sperimentazione sono




VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

60 70 20625 70 23940

70 60 49050 60 79040



bitume – additivo ha una viscosità maggiore del bitume non modificato.

- 79 -

3.5.5 Prova n. 5


durante la quinta prova. Le condizioni ambientali e di sperimentazione sono


BITUME 50/70 MISCELA BITUME 50/70 E ADDITIVO

TEMPO [MIN]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

60 70 20625 70 23200

70 60 49050 60 61300



composta da bitume e additivo ha una viscosità più elevata del bitume tradizionale.

- 80 -

3.5.6 Prova n. 6


durante la sesta prova. Le condizioni ambientali e di sperimentazione sono


Fig. 36 : Andamento della viscosità in funzione della temperatura Come si evince dal grafico e dalla tabella alle basse temperature la miscela

bitume – additivo ha una viscosità maggiore del bitume tradizionale.



VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

60 70 20625 70 35750

70 60 49050 60 68210

- 81 -

3.5.7 Prova n. 7


durante la settime prova con bitume di Verona. Le condizioni ambientali e di

sperimentazione sono coincidenti con quelle precedentemente descritte.

BITUME DI VERONA MISCELA BITUME DI VERONA CON ADDITIVO

TEMPO [MIN] TEMPERATURA

[°C] VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

40 70 10200 70 15400

50 60 21420 60 27800


Come si evince dal grafico e dalla tabella la viscosità della miscela alle basse

temperature è più alta di quella del bitume tradizionale.

- 82 -

3.5.8 Prova n. 8


durante l’ottava prova effettuata con il bitume di Verona. Le condizioni ambientali

e di sperimentazione sono coincidenti con quelle precedentemente descritte.

BITUME DI VERONA MISCELA BITUME DI VERONA CON ADDITIVO

TEMPO [MIN] TEMPERATURA

[°C] VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

40 70 10200 70 14300

50 60 21420 60 25210


Come si evince dalla tabella e dal grafico la viscosità della miscela alle basse

temperature è più elevata di quella del bitume tradizionale.

- 83 -

3.5.9 Prova n. 9


durante la nona prova. Le condizioni di sperimentazioni e ambientali sono



TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

70 70,2 20400 70,8 22190

80 66,9 24120 66,4 27740

90 60,9 45800 60,6 58150

Fig. 39 : Andamento della viscosità in funzione della temperatura Come si evince dal grafico e dalla tabella alle basse temperature la miscela

bitume – additivo ha una viscosità maggiore del bitume non modificato.

- 84 -

3.5.10 Prova n. 10


durante la decima prova. Le condizioni di sperimentazione e ambientali sono


Fig. 40 : Andamento della viscosità in funzione della temperatura Come si evince dal grafico e dalla tabella alle basse temperature la viscosità della

miscela bitume – additivo è maggiore del bitume tradizionale.


TEMPO

[MIN]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA [°C]

VISCOSITA’ [cP]

60 75 13730 77 14270

70 70,2 20400 71,3 26680

80 66,9 24120 68,5 46220

90 60,9 45800 60 68210

- 85 -

3.6 ANALISI DEI RISULTATI E CONCLUSIONI

Analizzando i risultati ottenuti dalle prove eseguite alle alte temperature (100-170

°C) e osservando i dati riportati nelle tabelle e l’andamento delle curve di viscosità,

si desume che la miscela composta da bitume e additivo presenta una viscosità più

bassa del bitume tal quale, per le temperature di interesse. Come precedentemente

detto, la viscosità considerata ottimale per le lavorazioni è 200 cP, quindi lo studio

ha lo scopo di verificare a quale temperatura si raggiunge la suddetta viscosità nei

casi di bitume additivato e bitume tradizionale. In particolare si vuole mettere in

evidenza che attraverso l’uso dell’additivo si possono raggiungere temperature di

lavorazione più basse e, quindi, si possono ridurre le emissioni tossiche presenti nei

fumi, perché maggiore è la temperatura di processo maggiori saranno le sostanze

tossiche esalate. Analizzando i dati delle tabelle e l’andamento dei grafici per le

prove effettuate alle basse temperature notiamo, invece, un’inversione del

comportamento della miscela bitume – additivo. Infatti, dalla temperatura di circa

70 °C il bitume additivato presenta una viscosità maggiore del bitume tal quale,

questa tendenza appare più accentuata ogni volta che la temperatura diminuisce

ulteriormente. L’aumento della viscosità alle basse temperature influisce

positivamente sulla durezza del conglomerato. Da questa caratteristica dipendono

le prestazioni in esercizio e la vita utile delle pavimentazioni stradali : maggiore è

la durezza dal conglomerato alle basse temperature (70-60 °C circa), maggiore sarà

la sua capacità di resistere alle ripetute sollecitazioni dovute al passaggio dei

veicoli che provocano deformazioni permanenti. Infatti, quando la durezza del

conglomerato alle basse temperature non è sufficiente si ha il fenomeno

dell’ormaiamento, che si verifica quando la risposta viscosa del legante è maggiore

di quella elastica.

- 86 -

Nel seguente grafico si riporta l’andamento delle curve rappresentanti il bitume

non modificato e il legante additivato, nell’intervallo di temperatura in cui si ha

l’inversione di comportamento della miscela. Attraverso il diagramma si vuole

mettere in evidenza come varia il comportamento del bitume modificato tra le alte

e le basse temperature.

Fig. 41 : Inversione del comportamento della viscosità della miscela

- 87 -

Nella seguente tabella si riassumono i dati di maggior interesse ricavati dalle prove

effettuate alle alte temperature, ossia le temperature a cui si raggiunge la viscosità

di 200 cP nel caso di bitume additivato e nel caso di bitume non modificato.

PROVE

VISCOSITA’ [cP]

TEMPERATURA BITUME CON ADDITIVO [°C]

TEMPERATURA BITUME SENZA ADDITIVO [°C]

1

200

133,5

150

2

200

135

150

3

200

140

150

4

200

135

150

5

200

135

150

6

200

145

150

7

200

130

145

8

200

140

150

9 200

135

150

10 200 135

150

TEMPERATURA MEDIA RILEVATA [°C] 136,35 149,5

- 88 -

Dai risultati ottenuti si desume che l’additivo permette di diminuire la temperatura

di lavorazione del conglomerato. La temperatura media di lavorazione dell’asfalto

con bitume additivato è 136,35 °C. La temperatura media di lavorazione

dell’asfalto con bitume non modificato è 149,5 °C. E’ possibile quindi ottenere un

abbassamento della temperatura media di lavorazione di circa 13,15 °C. La

riduzione della temperatura non influisce sulla resistenza a fatica del conglomerato,

infatti, come precedentemente detto, prove sperimentali effettuate dal CIRS di

Ancona hanno dimostrato la capacità dell’additivo di migliorare i parametri

meccanici significativi per il controllo dei fenomeni di dissesto stradale (vedi

allegato).

- 89 -

CAPITOLO 4

IMPIEGO INDUSTRIALE DELL’ADDITIVO PER LA PRODUZIONE DI CONGLOMERATO BITUMINOSO

4.1 INTRODUZIONE

L’impianto per la produzione del conglomerato bituminoso è situato nella zona

industriale di Taranto. La seguente descrizione è il risultato di una visita effettuata

al suddetto impianto. Nel complesso l’installazione è costituita da :

- area per lo stoccaggio del materiale inerte;

- macchinario per il dosaggio degli inerti;

- essiccatore a tamburo dotato di filtro a manica;

- impianto per la produzione del conglomerato;

- impianto di iniezione dell’additivo;

- zona per lo stoccaggio del bitume e del primer;

Di seguito vengono descritte le diverse parti dell’impianto corredate da foto

realizzate sul posto.

- 90 -

Figg. 42 – 43 : Visione d’insieme dell’impianto ( fronte e retro )

- 91 -

4.2 AREA DI STOCCAGGIO E MACCHINARI PER LA DOSATURA DEL MATERIALE INERTE

Il materiale inerte viene stoccato in un ampia zona retrostante l’impianto per la

produzione del conglomerato. L’inerte utilizzato è di due tipi : sabbia e breccia.

La sabbia può essere nera o bianca. La breccia si suddivide in : piccola, con

diametro di circa 0,3 cm; media, con diametro di circa 1 – 2 cm; grossa, con

diametro di circa 3 – 4 cm. Esiste poi un altro tipo di breccia denominata breccia

vulcanica (basalto), che viene impiegata per la costituzione di asfalti drenati, ma

che è poco utilizzata a causa del suo costo elevato. La dosatura degli inerti, da

usare per la costituzione dell’asfalto, avviene attraverso una serie di tramogge.

Queste vengono riempite dagli operatori mediante una pala prima che il livello

degli inerti scenda troppo. Le tramogge sono cinque : due per la sabbia e tre per la

breccia. La composizione standard dell’inerte è data da un tipo di sabbia e da un

tipo di breccia. La quantità di inerte da utilizzare è definita automaticamente.

Figg. 44 – 45 : Area di stoccaggio del materiale inerte

- 92 -

Figg. : 46 – 47 : Pala per il carico del materiale inerte

Fig. 48 : Tramogge per la dosatura degli inerti : zona di carico (retro)

- 93 -

Fig. 49 : Tramogge per la dosatura degli inerti : visione di insieme (fronte)

Fig. 50 : Tramogge per la dosatura degli inerti : particolare (fronte)

- 94 -

4.3 ESSICCATORE A TAMBURO

Dalle tramogge di dosatura il materiale inerte viene immesso direttamente in un

essiccatore a tamburo. Tramite l’essiccatore gli inerti vengono privati del vapore.

Durante la rotazione del tamburo, il bruciatore a gas (temperature di

funzionamento : 160 – 180 °C) immette, tramite un sistema di ventilazione forzata,

aria calda necessaria per essiccare gli inerti. Sulla sommità dell’essiccatore è posto

un aspiratore che immette i fumi in una canna fumaria dotata di filtro a manica. Il

filtro è necessario per depurare i fumi dalla polvere, in tal modo i gas emessi dalla

canna fumaria saranno costituiti unicamente da vapore acqueo. I fumi emessi

vengono sottoposti annualmente a ispezioni da parte dell’ARPA (Agenzia

Regionale Protezione Ambiente) per verificarne la purezza. La polvere sottratta ai

fumi viene poi reimmessa nel ciclo. Dall’essiccatore a tamburo il materiale inerte

viene immesso in un elevatore a tazza.

Fig. 51 : Essiccatore a tamburo

- 95 -

Figg. 52 - 53 : Canna fumaria

Fig. 54 : Essiccatore a gas e particolare dell’elevatore a tazza

- 96 -

4.4 PRODUZIONE DEL CONGLOMERATO BITUMINOSO E INIEZIONE DELL’ADDITIVO

Dall’elevatore a tazza il materiale inerte viene setacciato attraverso un vibrovaglio.

Da qui una parte dell’inerte vagliato viene immessa direttamente nelle tramogge

dotate di celle di carico, un’altra parte viene immagazzinata in tramogge di

contenimento (n. 5) situate sopra il miscelatore. Mediante valvole l’inerte passa

dalle tramogge dotate di celle di carico al miscelatore. Il miscelatore poggia su un

sistema di pesatura elettronico collegato con le celle di carico della tramoggia posta

a monte. Attraverso questo sistema è possibile definire la quantità di conglomerato

da produrre. Il miscelatore è del tipo a vomeri a doppio albero rotante, ha una

capacità di circa 1600 Kg. Il bitume viene iniettato direttamente nel miscelatore

alla temperatura di circa 180°C (+/- 10 °C). Il tempo di mescolamento di bitume e

inerte, necessario per ottenere il conglomerato, varia a seconda della tipologia di

inerte (più è fino maggiore sarà il tempo) ed è generalmente pari a 5 - 6 minuti.

Attraverso una valvola dal miscelatore l’asfalto viene immesso nelle due tramogge

di scarico. Queste possono essere utilizzate anche per un momentaneo stoccaggio

del conglomerato. Le tramogge di scarico sono dotate di valvole pneumatiche che

vengono azionate dall’operatore mediante il quadro di comando e che permettono

lo scarico dell’asfalto nei veicoli adibiti al suo trasporto. Completa l’impianto per

la produzione del conglomerato un impianto per l’iniezione dell’additivo. Questo è

costituito da due sistemi di pompaggio : uno viene utilizzato per la formazione

dell’asfalto a freddo, l’altro viene utilizzato per la formazione dell’asfalto a caldo.

L’additivo giunge direttamente nel miscelatore contemporaneamente al bitume.

Il sistema di iniezione è costituito da un tubo del diametro di 16 mm circa forato

sulla parte inferiore, i fori sono posizionati a due a due e ogni coppia forma un

- 97 -

angolo di 120°. Adiacente all’impianto si trova un locale che contiene il quadro di

comando attraverso il quale l’operatore aziona le diverse valvole. L’impianto è

quindi del tipo semi - automatico.

Figg. 55 – 56 : Impianto per la produzione del conglomerato e

locale quadro comandi

- 98 -

Fig. 57 : Quadro comandi

Fig. 58 : Serbatoio di contenimento dell’additivo

- 99 -

4.5 STOCCAGGIO DEL BITUME

Il bitume viene stoccato in un serbatoio coibentato e riscaldato attraverso una

serpentina esterna. Nella suddetta serpentina circola olio riscaldato da un bruciatore

a gas (temperatura di esercizio 180 °C). Il bitume attraverso una pompa viene

mandato a bassa pressione in una tubazione che lo trasporta fino al miscelatore. La

tubazione è detta incamiciata e mantiene il bitume a temperatura costante.

Fig. 59 : Serbatoio di stoccaggio del bitume e tubazione di trasporto all’impianto

- 100 -

Fig. 60 : Particolare della tubazione di trasporto

Fig. 61 : Particolare del serbatoio di stoccaggio del bitume

- 101 -

4.6 PRODUZIONE DEL PRIMER

Il primer è un impregnante che viene spruzzato, durante la pavimentazione stradale,

prima dell’asfalto per garantire a questo maggiore aderenza alla superficie della

strada. Il primer è costituito da bitume, acqua e additivo. Il bitume si trova a una

temperatura di 180 °C . L’acqua si trova a una temperatura di circa 60 – 70 °C.

Bitume e acqua sono contenuti in un serbatoio grande. Superiormente a questo è

posizionato un serbatoio più piccolo contenente l’additivo, quest’ultimo viene

immesso nell’acqua. Attraverso due pompe volumetriche il bitume e l’acqua con

l’additivo vengono immessi in un mulino che opera la miscelazione e la

compressione delle due parti. L’additivo viene utilizzato per legare meglio bitume

e acqua. In seguito al passaggio nel mulino il primer viene stoccato. Durante la

pavimentazione delle strade viene steso a temperatura ambiente per mezzo di un

mezzo cisterna.

Fig. 62 : Produzione del primer

- 102 -

Fig. 63 : Serbatoio di contenimento del bitume e dell’acqua prima della Miscelazione

Fig. 64 : Pompe volumetriche e mulino di miscelazione

- 103 -

CAPITOLO 5

MISURA DELLE EMISSIONI INQUINANTI DEL BITUME ALLE TEMPERATURE DI INTERESSE PER LE LAVORAZIONI

5.1 INTRODUZIONE

L’uso dell’additivo permette, come precedentemente detto, di ridurre la

temperatura di lavorazione dei conglomerati bituminosi, pur mantenendo la

viscosità adeguata alle operazioni da effettuare. La riduzione di temperatura è pari

a circa 13,15 °C. Gli inquinanti che si formano durante la lavorazione e la stesa

dell’asfalto sono gli idrocarburi policiclici aromatici, essi si trovano nei fumi

prodotti durante il riscaldamento alle alte temperature. L’obiettivo delle seguenti

prove è di verificare se l’abbassamento della temperatura di processo comporta

realmente una diminuzione delle emissioni tossiche.

5.2 DESCRIZIONE DELLE PROVE EFFETTUATE

Le prove sono state condotte presso il Laboratorio di Meccanica dell’Università

Degli Studi di Lecce. La sperimentazione si divide in due parti : misurazione della

quantità di idrocarburi presenti nel bitume 50/70 e misurazione delle quantità di

idrocarburi presenti nel bitume con additivo, alle temperature di trattamento. Le

prove sono state condotte in modo analogo per i due tipi di bitume. La temperatura

media di lavorazione del bitume 50/70 è di 149,5 °C, si sono quindi misurate le

emissioni prodotte alla temperatura di 150 °C. La temperatura media di lavorazione

del bitume con additivo è invece di 136,35 °C, si sono quindi misurate le emissioni

prodotte alla temperatura di 136 °C. Il bitume (additivato o tradizionale) viene

riscaldato fino al raggiungimento della temperatura di interesse. Quando si giunge a

- 104 -

tale valore, la sonda, collocata sulla sommità del recipiente contenente il bitume,

rileva la quantità di idrocarburi presenti nei fumi. Tale valore viene visualizzato sul

display dello strumento AVL DiCom. Al raggiungimento della suddetta temperatura

il relè, collegato alla piastra riscaldante e al regolatore PID, si mette in funzione

(chiudendo la connessione) per impedire un ulteriore aumento della temperatura.

Anche in seguito alla chiusura del collegamento la temperatura del bitume continua

a crescere fino al raggiungimento di un valore massimo, a causa dell’inerzia termica

della piastra. Successivamente diminuisce fino al valore di interesse. Si rileva

quindi nuovamente la quantità di idrocarburi prodotti. La temperatura continua a

scendere fino ad un valore minimo per poi aumentare nuovamente fino al valore

fissato. Si rileva quindi la quantità di idrocarburi presente. Sono state eseguite n. 10

misurazioni, questo numero è sufficiente per considerare i risultati significativi. Per

simulare le condizioni di lavorazione e di stesa dell’asfalto, durante l’esecuzione

delle prove, il bitume è stato continuamente mescolato manualmente. La durata

complessiva di ciascuna prova è di circa 60 minuti.

5.3 DESCRIZIONE DEGLI STRUMENTI UTILIZZATI

Gli strumenti impiegati per effettuare le prove sono : una piastra riscaldante, un

relè, un regolatore PID, una termocoppia, un misuratore AVL DiCom 4000. La

piastra riscaldante è stata utilizzata per portare i due tipi di bitume alle temperature

desiderate. La termocoppia connessa al PID è stata utilizzata per misurare la

temperatura. Il relè, del tipo a 220 V e a 10 A, è stato utilizzato come interruttore

per chiudere il collegamento e impedire alla piastra di riscaldarsi ulteriormente.

Esso è stato collegato sia al PID sia alla piastra. Il regolatore PID è stato utilizzato

per visualizzare la temperatura misurata dalla termocoppia e per la regolazione

della stessa sul valore desiderato. Il misuratore AVL DiCom 4000 è stato utilizzato

- 105 -

per la misurazione delle quantità di idrocarburi emessi dai fumi di bitume

attraverso una sonda collegata all’apparecchio e posizionata sul contenitore del

bitume. I valori vengono visualizzati sul display e sono misurati in ppm. Il

misuratore AVL DiCom è in grado di leggere gli HC prodotti complessivamente e

quindi non può rilevare le quantità dei singoli HC presenti nei fumi.

- 106 -

5.4 ANALISI DEI RISULTATI E CONCLUSIONI

Nella seguente tabella si riportano i valori di HC ottenuti durante l’esecuzione delle

prove alle temperature di interesse.

BITUME CON ADDITIVO 1,2 % BITUME 50/70 MISURA

TEMPERATURA

[ °C ] HC [ ppm ] TEMPERATURA

[ °C ] HC [ ppm ]

1 136 9 150 24

2 136 9 150 23

3 136 11 150 25

4 136 9 150 24

5 136 12 150 27

6 136 10 150 22

7 136 11 150 18

8 136 11 150 18

9 136 10 150 16

10 136 10 150 16

HC MEDI RILEVATI NEL BITUME CON ADDITIVO 1,2 % [ ppm ]

10,2

HC MEDI RILEVATI NEL BITUME 50/70 [ ppm ] 21,3

- 107 -

Analizzando i dati della tabella si evince che il bitume con additivo alla

temperatura di 136 °C emette una quantità di idrocarburi minore del bitume 50/70

alla temperatura di 150 °C. La quantità media di HC emessi a 136 °C dal bitume

additivato è pari a 10,2 ppm. La quantità media di HC emessi a 150 °C dal bitume

50/70 è pari a 21,3 ppm.

Normalizzando il valore medio di HC per il bitume 50/70 otteniamo : 1

Normalizzando il valore medio di HC per il bitume con additivo otteniamo : 0,48

La riduzione di emissioni che otteniamo è pari : 1 - 0,48 = 0,52

Possiamo quindi concludere che, attraverso l’uso dell’additivo Carbonxide 010/LP

e riducendo quindi la temperatura di lavorazione e stesa dell’asfalto di 13,15 °C, è

possibile ottenere una riduzione media delle emissioni inquinanti pari al 52 %

circa.

Nel seguente grafico si riporta l’andamento delle emissioni alle due differenti

temperature in funzione del tempo.

Fig. 65: Andamento degli HC in funzione del tempo

- 108 -

ALLEGATO A

BREVETTO DELL’ADDITIVO CARBONXIDE

010/LPB

- 109 -

ALLEGATO B

PROVE EFFETTUATE DAL CIRS DI

ANCONA

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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI LECCE - refrasud.com MARIANGELA ARCARDINI.pdf · Le tecnologie connesse con le infrastrutture viarie hanno subito notevole sviluppo del corso dei secoli