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LEZIONE 15-16-17-18: CONGLOMERATI BITUMINOSI (CARATTERIZZAZIONE MECCANICA,…

- - - - MODULO DI RIGIDEZZA
        
        parametro fondamentale per determinare il contributo di un C.B. all'interno di un pacchetto di pav. -> trasferire sforzi e deformazioni fino al sottofondo (riducendoli)
        
        FATTORI CHE LO INFLUENZANO
        
        AGGREGATI: elevata angolarità e distribuzione granulare adeguata -> + rigidezza
        
        BITUME: caratteristiche viscosità che influenzano rigidezza del C.B. in termini di risposta ai carichi e alle T°
        
        CARATTERISTICHE VOLUMETRICHE DELLE MISCELE -> basso contenuto vuoti (bassa VMA e alta VFB) -> + rigidezza
        
        altri fattori (ΔT, carichi di traffico, spessore strati, deformabilità sottofondo)
        
        MISURA IN LAB.
        
        con macchine dinamiche dotate di opportuna cella per il controllo della T°
        
        come per i bitumi, le prove hanno un campo di applicazione limitato in termini di forzante e Tprova -> intervallo di osservazione limitato -> superato con le CURVE MAESTRE
        
        STORIA DELLA FORZANTE
        
        legge variazione nel tempo con cui viene applicata medesima forzante
        1- PROVE IN REGIME CONTINUO:
        a) prova di creep -> caratterizzazione alte T° (ormaiamento)
        b) prova di rilassamento -> poco usate per i C.B.
        c) prova in controllo della velocità di def. -> "
        2- PROVE IN REGIME VARIABILE (più usate)
        a) impulsivo (Rt, rest-period)
        b) oscillatorio (sin, frequenza)
        --> natura visco-elastica bitume, le grandezze derivate oscillano con la stessa frequenza ma con ritardo δ (definisco modulo complesso, rigidezza)
        
        MODO DELLA FORZANTE
        tipo di sollecitazione o deformazione. Uso per i C.B. trazione, compressione, traz.-compressione, flessione, raro tangenziali
        
        CONFIGURAZIONE DI PROVA [EN 12697-26]
        
        DI TRAZIONE INDIRETTA (+ usato)
        
        NORMALE
        
        DI FLESSIONE (2,3,4 punti)
        
        determinate con la metodologia già vista -> principio sovrapposizione tempo-T° (bitume=mat. termoreologicamente semplice, ΔT<->Δf)
        log(fr)=log(f)+log(αt)
        αt può essere det. in diversi modi:
        
        spostando i dati sperimentali
        
        con eqz. Arrhenius
        
        con relazione Williams-Landel-Ferry
        Assumendo una T°ref le misure effettuate a T< o > vengono traslate rigidamente lungo le ascisse (log frequenza).
        Vi sono diversi modelli per fittare i dati sperimentali e ottenere curva maestra:
        
        sigmoidale di Medani-Huurman
        
        sigmoidale normativa AASHTO TP-62
        
        sigmoidale Pellinen-Witzack
        
        CONFRONTO RIGIDEZZA BITUME-C.B.
        1- ≠ o.d.g. -> a 20°C e 2Hz ->
        bitume t.q. S=15 MPa
        C.B. S=4000-5000 MPa (aggregati)
        2- forma curve -> sopratutto alle basse frequenze di carico o alte T°
      - RESISTENZA A FATICA
        
        nella prima fase fessure longitudinali, poi la fessurazione si espande assumendo forma a pelle di coccodrillo
        
        principali elementi che la influenzano -> presenza di VUOTI, RIGIDEZZA bitume (invecchia)
        
        fenomeno incrementale distinto in 4 fasi
        
        può essere -> BOTTOM-UP o TOP-DOWN
        
        MISURA IN LAB.
        
        prove eseguite nelle stesse configurazioni e con stesse macchine dinamiche per rigidezza
        
        prove effettuate a T° intermedie di esercizio
        
        eseguite in controllo di deformazione o sollecitazione -> con risultati ≠, le prime durano di più
        
        necessario definire un criterio di rottura (rottura fisica campione, E=50%Einiz.) -> Nf
        
        solitamente si rappresenta il comportamento a fatica come con legame tra ε0 e Nf
        
        data variabilità resistenza a fatica si fanno più prove nella stessa condizione (ε0,Nf) -> approccio di Wohler -> curva di Wohler scala bilogaritmica meglio (retta)
        
        Normativa Europea -> 18 prove di fatica a 6 ≠ stati di def., almeno 3 dei quali con Nf>10^6 cicli -> ottenendo curva a fatica C.B.
        
        nei Capitolati Tecnici per verifica -> ε6>= valore limite
      - ORMAIAMENTO
        
        derivano da effetto combinato traffico veicolare e alte T°
        
        solchi sulle tracce di maggior passaggio dei veicoli
        
        due cause -> cedimento strati profondi pav. (sottofondo), def. permanenti negli strati in C.B. (ATTRITO INTERNO, COESIONE BITUME)
        Due fasi del processo:
        
        deformazione verticale (ΔH) -> fenomeno di post-compattazione
        
        scorrimento mat. negli strati (squeezing, varia forma sup. ma non volume)
        
        MISURA IN LAB.
        
        APPROCCIO SIMULATIVO (Wheel Tracking o Rutting Machine) -> T=40-60°C, circa 10'000 passaggi ruota standard con carico standard -> risultati secondo normativa in funzione del numero di cicli: RD o %RD, pendenza curva ormaiamento
        
        APPROCCIO REOMETRICO (curve di Creep) -> in regime continuo, statico o dinamico -> applicazione sforzo normale su campione cilindrico a T=40-60°C con eventuale confinamento
        Statico
        funzione di Creep J(t)= ε(t)/σ0=inverso rigidezza S
        che nel dettaglio ε(t)=σ0J(t)=σ0(Je+Jp+Jve(t)+Jvp(t))
        se mantengo carico per un tempo sufficientemente lungo -> osservo 3 fasi, creep primario secondario e terziario (≠ incremento di def.)
        dalla derivata in dt -> flow-time (punto min, indicatore resistenza ormaiamento)
        Dinamico
        ad ogni ciclo di carico-riposo C.B. subisce deformazione tot. che recupera solo in parte -> deformazioni permanenti
        anche qui come prima se la prova dura tanto osservo le 3 fasi
        dalla derivata rispetto n. cicli -> flow-number (passaggio tra creep secondario e terziario, indicatore resistenza ormaiamento)
      - RESISTENZA ALLA FESSURAZIONE DI ORIGINE TERMICA
        
        problema basse Tesecizio -> elevato gradiente che genera sforzi traz. per contrazione C.B. impedite
        
        distribuzione trasversale fessure (paaso costante)
        
        fenomeno istantaneo
        
        fattori chiave: AGGREGATI, BITUME
        
        MISURA IN LAB.
        
        con prove a contrazione impedita
        
        campioni snelli
        
        in cella climatica da Triferimento -ΔT (se alto -> prova rapida)
      - RESISTENZA AGLI EFFETTI DI UMIDITÀ
        
        fenomeno stripping
        
        degrado da acqua posizionata tra film di bitume e aggregati -> graduale danneggiamento legame adesione, spogliamento
        
        MISURA IN LAB.
        
        non esiste prova
        
        set di campioni uguali -> uno dei set sottoposto ad immersione -> su entrambi i set stessa prova meccanica (Modulo di rigidezza, RTI)
        
        MDR= performance meccaniche campioni in acqua/performance meccaniche campioni integri
    - - PROVA DI TRAZIONE INDIRETTA
        
        prova di rottura in condizioni quasi-statiche
        
        carico diametrale -> vavanzamento= 50 mm/min
        
        misuro carico applicato e spostamento verticale sitema
        
        RTI= (2P)/(πD*h) [MPa]
        
        effettuata a diverse temperature
        
        osservo superficie di rottura -> info
        
        Capitolati Tecnici Italiani -> CTI= π/2RTID/Δv [MPa]
      - PROVE STABILITÀ MARSHALL
        
        campioni con compattatore Marshall
        
        condizioni di carico quasi statico: condizionamento provino in bagno termostatico (60°C per 30 min) -> provino compattato messo nelle ganasce -> applico carico verticale (intensità crescente 50mm/min) -> Output di Prova: STABILITÀ [Kg], SCORRIMENTO [mm], RIGIDEZZA [Kg/mm]