Pavimentazioni stradali in calcestruzzo: applicazioni sostenibili

L’impiego del calcestruzzo nelle pavimentazioni stradali costituisce una tecnica consolidata all’estero, ma non diffusa in Italia. Le ultime consistenti realizzazioni risalgono a circa trent’anni fa, con la realizzazione di tronchi autostradali in calcestruzzo ad armatura continua ricoperto da un sottile strato di conglomerato bituminoso.

Negli ultimi anni si è però registrato un rinnovato e crescente interesse per questa tecnologia e in questo contesto l’Associazione Italiana Tecnico Economica del Cemento (AITEC), insieme all'ATECAP e all’intera filiera del calcestruzzo (Federbeton) stanno promuovendo l’uso del calcestruzzo come materiale di costruzione del piano di rotolamento, evidenziandone le ottime caratteristiche tecniche e i benefici economici e ambientali di lungo periodo. In particolar modo, la realizzazione di pavimentazioni rigide trova la sua massima opportunità in due contesti: in galleria e nelle rotatorie.
Le pavimentazioni in calcestruzzo in galleria presentano evidenti vantaggi di tipo economico, ambientale e di sicurezza in relazione allo scoppio di incendi.
Il costo totale di una pavimentazione rigida nella vita di esercizio, comprensivo del costo di costruzione e di quello di manutenzione, è inferiore rispetto a quello di una equivalente soluzione in conglomerato bituminoso: le pavimentazioni in calcestruzzo richiedono infatti ridotti interventi di manutenzione, che comportano un limitato impatto sull’utenza stradale e un ridotto rischio per la manodopera coinvolta negli interventi di manutenzione. In Italia, la scarsa diffusione della tecnica, l’assenza di normative specifiche e l’inesperienza causano di fatto costi di costruzione elevati, superiori a quelli delle pavimentazioni flessibili, ma il mantenimento delle caratteristiche strutturali e prestazionali per molti decenni, di solito non meno di tre, e la scarsa frequenza degli interventi manutentivi, fanno sì che le pavimentazioni in calcestruzzo siano un ottimo investimento nel lungo periodo. In particolare, l’indeformabilità del materiale scongiura la formazione di ormaie longitudinali particolarmente frequenti in galleria ove la circolazione è particolarmente canalizzata per l’effetto di bordo dato dalle pareti laterali. L’ambiente di progetto tipico di una lunga galleria stradale, privo di forti escursioni termiche e non esposto agli agenti atmosferici, permette inoltre una riduzione degli spessori della pavimentazione del 20-25% rispetto a quelli necessari per una sovrastruttura rigida da realizzare all’aperto.

Le pavimentazioni in calcestruzzo garantiscono in esercizio una maggiore luminanza rispetto al conglomerato bituminoso. Il coefficiente di riflessione delle pavimentazioni in calcestruzzo è pari a 0.10, mentre per le pavimentazioni bituminose è pari a 0.07. Ciò offre indubbi vantaggi soprattutto in galleria sia per i conducenti che per i gestori dell’infrastruttura: i primi riconoscono meglio eventuali ostacoli e percepiscono correttamente le dimensioni della carreggiata, mentre i secondi riducono i costi per l’installazione, la manutenzione e l’accensione degli impianti di illuminazione. A parità di livello di illuminazione all’interno di una galleria, la costruzione di una pavimentazione in calcestruzzo può garantire durante l’intera vita di esercizio dell’impianto di illuminazione un risparmio complessivo anche del 30% rispetto ai costi necessari in caso di pavimentazione flessibile.
Le superfici in calcestruzzo una volta poste in opera vengono trattate quando sono ancora fresche per migliorarne le caratteristiche di aderenza. In particolare, la tecnica di esposizione degli aggregati in superficie mediante spazzolatura (Exposed Aggregate Surface) ha la capacità di mantenere nel tempo valori elevati del coefficiente di aderenza trasversale. Rispetto alle pavimentazioni flessibili, anche questo aspetto riduce gli interventi manutentivi della superficie per garantire la funzionalità della pavimentazione, abbattendo i costi, i rischi e i disagi correlati alla manutenzione della sovrastruttura.

In Europa nell’ultimo decennio si sono sviluppati incendi di grosse dimensioni in gallerie stradali, con conseguenze pesanti in termini di danni materiali e perdita di vite umane. Al fine di migliorare il livello di sicurezza per la circolazione, sono stati predisposti vari dispositivi di protezione, trascurando però il fattore prevenzione garantito da materiali da costruzione incombustibili e atossici. In caso di incendio il calcestruzzo mostra un comportamento migliore rispetto al conglomerato bituminoso, come sperimentato e approfondito da alcune ricerche. Il conglomerato bituminoso esposto a temperature di 500°C, in pochi minuti emette sostanze gassose tossiche, soffocanti e cancerogene, incendiandosi dà luogo ad una reazione fortemente esotermica e perde le proprie caratteristiche meccaniche. A differenza del conglomerato bituminoso, il calcestruzzo è un materiale inerte rispetto alla combustione, come ampiamente sperimentato nel campo dell’ingegneria strutturale. Il calcestruzzo esposto al fuoco non alimenta la combustione, non emette gas o fumi tossici, non ostacola l’evacuazione degli occupanti e le attività di soccorso. Con riferimento a quest’ultimo aspetto bisogna sottolineare le condizioni di esercizio e sicurezza garantite in caso di incendio in galleria, ove la pavimentazione in calcestruzzo mantiene le proprie caratteristiche funzionali e strutturali anche in caso di esposizione ad elevate temperature.
Le pavimentazioni delle rotatorie e dei tronchi di accesso ad esse sono soggette a sollecitazioni di tipo tangenziale, che generalmente sono superiori a quelle che si avrebbero in un tronco infrastrutturale di tipo corrente. Le corsie di entrata sono zone di frenata e accelerazione, che provocano sollecitazioni di aderenza molto elevate. Sulla pavimentazione della corona rotatoria, l'aumento di tensione è causato dagli sforzi tangenziali determinati dalla rotazione degli assi, singoli o doppi, dei mezzi pesanti, o anche dal moto di pivoting degli assi tridem. Questi sforzi sono tanto più marcati quanto più il raggio della rotatoria è piccolo. Ciò si traduce in un aumento delle tensioni di taglio sulla superficie del rivestimento.
Inoltre poiché le velocità di percorrenza delle rotatorie sono piuttosto basse, il tempo di applicazione del carico è lungo e le traiettorie dei veicoli sono molto canalizzate. La sovrastruttura è inoltre sollecitata prevalentemente in direzione radiale per effetto della forza centrifuga agente sui veicoli. Ciò contribuisce alla formazione di ormaiamento della pavimentazione dovuta alla circolazione estremamente canalizzata e alla rottura per fatica della sovrastruttura in corrispondenza del passaggio delle ruote esterne dei veicoli a causa del sovraccarico su di esse dovuto all’effetto della forza centrifuga. Gli sforzi tangenziali indotti determinano, soprattutto sulle pavimentazioni in conglomerato bituminoso, il distacco degli aggregati e lo scorrimento degli strati superficiali della pavimentazione rispetto a quelli inferiori.

Su rotatoria le pavimentazioni in calcestruzzo sono perciò particolarmente indicate:
• in presenza di traffico intenso e pesante;
• nei casi in cui la curvatura planimetrica molto accentuata produce forze tangenziali centrifughe particolarmente gravose per il rivestimento in conglomerato bituminoso;
• per migliorare la percezione visiva del tracciato, in modo che i conducenti si avvicinino all’intersezione percependone le caratteristiche fisiche e geometriche, soprattutto di notte quando la luminanza del calcestruzzo garantisce una migliore visibilità della strada;
• per limitare gli interventi di manutenzione;
• per garantire una immediata percezione di macchie di idrocarburi, spesso responsabili di perdita di aderenza in curva.