Principi Progettuali per i Pavimenti Drenanti in Calcestruzzo

Il pavimento in calcestruzzo drenante è parte di un sistema complesso

Un pavimento in calcestruzzo drenante, in un progetto di gestione di smaltimento dell'acqua durante importanti fenomeni temporaleschi, è parte di un sistema complesso, quindi non è solo un pavimento fine a se stesso. Esso, infatti, sopporta i carichi del traffico e contemporaneamente permette all'acqua di passare attraverso la superficie. Perché sia ancora più efficace bisogna fare in modo che l’acqua passi verticalmente attraverso il pavimento e non scorra su di esso.  

Il sottofondo, il materiale sotto il pavimento in calcestruzzo, funziona come una vasca di raccolta temporanea per l'acqua mentre al tempo stesso supporta il pavimento. In fase di progettazione è necessario tenere conto del fatto che la pendenza ha un effetto diretto sulla capacità di raccolta dell'acqua; è anche vero che in alcune condizioni non sarà possibile riuscire ad eseguire una pavimentazione perfettamente piana.

Per la progettazione dei calcestruzzi drenanti, e in particolar modo per quelli che devono essere eseguiti sul sottofondo di pendenza, sarà opportuno affidarsi a un ingegnere professionista. I sistemi pendenza sono spesso costruiti usando una serie di bacini di raccolta costruiti su terrazze elevate e separati da muri di contenimento. In tal modo si protegge il sottofondo e il terreno sottostante dalla forza dell'acqua che può causare un'erosione con successiva migrazione delle parti fini. I bacini di raccolta progettati per la raccolta dell'acqua in un sottofondo di aggregato richiedono il corretto uso di barriere verticali in geotessuto^[1] sia permeabili che impermeabili. Le barriere verticali vengono usate per bloccare i movimenti laterali delle parti fini presenti negli aggregati del sottofondo. Sarà importante anche provvedere delle barriere di contenimento laterale per preservare l'integrità del sottofondo preparato. Tendenzialmente è importante far sì che tutto il perimetro del getto sia preparato.

Non va trascurato che queste barriere possono essere anche progettate come un ‘muro’ impermeabile per indirizzare l'acqua degli eventi atmosferici per altri usi: tale sistema è per altro un efficace metodo per prevenire che gli agenti contaminanti passino nel sottofondo.

Il produttore di calcestruzzo che debba fornire il materiale per la progettazione idrogeologica di un pavimento in calcestruzzo drenante deve essere capace di riconoscere non solo gli errori nella progettazione ma anche quelli direttamente correlati al processo di posa e alla performance strutturale del pavimento finito. Oltre a ciò deve anche essere in grado di discutere di queste problematiche con l'ingegnere/progettista di riferimento. Lo stoccaggio dell'acqua all'interno del pacchetto pavimento può essere tenuto in considerazione per le necessità idrologiche ma dovrebbe essere minimizzato soprattutto in regioni dal clima molto freddo. Quest’ultimo, infatti, potrebbe causare disgregazione in conseguenza del congelamento dell’acqua stessa.

L'uso dei cordoli come 'argini' per deflusso dell'acqua

In alcuni casi i cordoli sono utilizzati per definire le aree di parcheggio. Possono essere prefabbricati oppure gettati in opera e possono essere utilizzati per fermare o attutire il ruscellamento dell'acqua durante eventi atmosferici importanti. Possono anche essere utili nel prevenire l'erosione ai margini del pavimento e come barriera per bloccare eventuali detriti provenienti dalle zone non pavimentate. I cordoli migliori sono quelli integrati che si estendono al di sotto della superficie formando una barriera verticale che può costituire un valido argine contro i detriti trasportati dall'acqua.

Il contributo delle aree verdi nel progetto di drenaggio delle pavimentazioni in calcestruzzo drenante

Anche le aree verdi all'interno dei parcheggi possono aiutare la pavimentazione drenante a svolgere la sua funzione diventando parte integrante del progetto per il drenaggio dell'acqua dall'estradosso all'intradosso. Bisognerà, dunque, che il progettista tenga conto che il materiale di riempimento delle vasche contenenti, ad esempio, degli alberi non migri in caso di pioggia forte sulla pavimentazione drenante, inficiandone così la permeabilità.

Il sottofondo nelle pavimentazioni in calcestruzzo drenante

In caso di pavimenti drenanti posati su sottofondo in pendenza sarà fondamentale l'utilizzo di un tessuto non tessuto nei vari strati di sottofondo riportato. È infatti dimostrato che bisogna evitare la migrazione dei fini che avviene in maniera più marcata nelle zone in pendenza a causa dell'incremento della pressione dell'acqua.

Vi sono infine casi particolari in cui il calcestruzzo drenante viene posato direttamente sul terreno sottostante: ciò avviene quando non vi è la possibilità di preparare il terreno a causa delle radici degli alberi. Bisogna ovviamente tener conto che un sottofondo non preparato difficilmente garantirà la giusta permeabilità alla pavimentazione.

I materiali utilizzati per realizzazione di un sottofondo adatto a un pavimento drenate in calcestruzzo

Perché il pavimento possa drenare in maniera appropriata, il supporto e il sottofondo devono essere composti da materiali che rimangano permeabili anche dopo la loro compattazione. La permeabilità del calcestruzzo drenante e del suo supporto deve essere maggiore di quella del terreno sottostante. Gli aggregati utilizzati per il sottofondo preparato devono essere selezionati per la loro capacità di supportare il traffico prima ancora che la pavimentazione in calcestruzzo drenante venga posta in opera: per questa ragione il contenuto di vuoti degli aggregati deve essere sempre tenuto in considerazione durante la fase di progettazione. Gran parte degli aggregati mono granulari^[2], in genere, sanno supportare la pavimentazione e i relativi carichi e hanno un numero di vuoti sufficiente a garantire il drenaggio dell'acqua. Molto spesso uno strato di tessuto non tessuto^[3] oppure uno strato di aggregato di dimensione minore viene utilizzato fra il sottofondo ed il terreno sottostante per evitare la migrazione delle particelle fini, la riduzione di capacità drenante e, in alcuni casi, la disomogeneità nel sottofondo stesso.

Le caratteristiche di percolazione del sottofondo hanno un impatto significativo sulla performance di un sistema di pavimentazione con calcestruzzo drenante perché, all'aumentare della sua compattazione, diminuisce la permeabilità ed è necessario trovare un compromesso. Per gran parte delle applicazioni con traffico leggero la compattazione del sottofondo deve essere minimizzata per garantire un'adeguata percolazione. L'idea generale è di avere un sottofondo compattato, verificato con il test di Proctor^[4], che sia livellato in maniera uniforme e che abbia degli aggregati che soddisfino i requisiti di progetto. Chiaro è che i metodi di misura e i requisiti per la compattazione del sottofondo dipendono dai materiali utilizzati e dalla metodologia di posa. Come abbiamo già detto, per un calcestruzzo drenante il fattore critico è assicurare un bilanciamento ottimale fra un supporto sufficiente alla pavimentazione e una permeabilità adeguata.

Indicazioni sullo spessore del sottofondo a una pavimentazione in calcestruzzo drenante

Il calcestruzzo drenante non necessita di sottofondi importanti per far garantire le sue performances strutturali (generalmente si raccomanda una dimensione minima di 150 mm per il pedonale e 250 mm per il carrabile): il suo spessore al di sotto della lastra deve essere progettato più che altro allo scopo di riuscire a drenare l'acqua di un evento meteorico. Si ha bisogno di un sottofondo più importante quando si pensa che la pavimentazione debba affrontare eventi temporaleschi di una certa importanza e che debba quindi avere una capacità di immagazzinamento dell'acqua più importante. Lo spessore del sottofondo è fondamentale anche quando si eseguono dei pavimenti drenanti in luoghi in cui durante l'inverno le temperature restano sotto lo zero per lunghi periodi.

Spessore del pavimento in calcestruzzo drenante

Con carichi imputabili a traffico veicolare

Lo spessore delle pavimentazioni eseguite deve essere basato sulle performance e sulle esperienze pregresse. Per progettare un parcheggio normale una lastra da 200 mm di spessore ha dimostrato di essere capace di gestire il traffico delle automobili e di qualche camion, anche se sarebbe consigliabile uno spessore di almeno 250 mm. Quest'ultimo può essere valutato per una pavimentazione a traffico leggero e per la progettazione e la costruzione di parcheggi in calcestruzzo. Una sezione superiore a 250 mm invece viene normalmente usata per strade residenziali che hanno un traffico più importante con un passaggio di piccoli camion più frequente.

Capacità di ritenzione dell'acqua di un pavimento in calcestruzzo drenante

Un pavimento in calcestruzzo drenante viene progettato per gestire ed accumulare nei vuoti dell’aggregato, e in altre strutture al di sotto della pavimentazione in calcestruzzo, l'acqua derivante da eventi meteorici straordinari. Il rateo di drenaggio di una pavimentazione, ovviamente, varia a seconda della tipologia degli aggregati, della loro dimensione e del contenuto di vuoti. Basandosi sul rateo di scorrimento dell'acqua attraverso un pavimento drenante, si può stimare che potrebbe gestire un passaggio d'acqua da 5000 a 45.000 mm per ora su una pavimentazione di nuova esecuzione. Questo è sicuramente un ordine di grandezza molto più alto rispetto all’intensità tipica di una normale precipitazione. Nonostante la capacità della pavimentazione drenante sia molto superiore a quello che sarà il volume dell'acqua che la attraverserà, essa può essere inficiata da eventuali detriti o dalla mancanza di manutenzione durante la sua vita utile. È particolarmente importante minimizzare il ristagno dell'acqua nella pavimentazione in calcestruzzo drenante in aree geografiche con climi al di sotto dello zero.

Sistema a pavimento drenante

Come abbiamo già detto la progettazione tipica di un pavimento drenante è 150/250 mm di aggregati compattati per il sottofondo e 100/150 mm di strato di calcestruzzo drenante e, in genere, viene riferito come un design 10/15 o 15/25. Questo standard è utilizzabile per sistemi costruiti su sottofondi con una sufficiente permeabilità dopo la compattazione ed ha un rateo di percolazione di 12/18 mm/ora. Se il sottofondo avrà una sufficiente permeabilità per assorbire l'acqua in un determinato periodo di tempo, il pacchetto sarà perfettamente funzionale e riuscirà a contenere tutta quella prodotta da un evento atmosferico. Tuttavia, se il sistema è costruito su un sottofondo con un rateo di permeabilità insufficiente, la progettazione dovrà tenerne conto: sarà quindi opportuno provvedere a un sistema di scarico dell'acqua che preveda una serie di tombini e di canalizzazioni. Un'altra soluzione per gestire un terreno scarsamente drenante prevede l'esecuzione di un sottofondo più “importante” (per spessore e tipologia di aggregati) al di sotto della pavimentazione in calcestruzzo drenante che ne incrementi la capacità di contenimento. 

I testi contenuti nell'articolo sono stati pubblicati su gentile concessione dell'autore. Si tratta di testi estratti dal cap. 4 del libro:
C. PUPPIO, "La rivoluzione verde del calcestruzzo. L'ecosviluppo delle pavimentazioni", Engage Editore, 2017

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