ITMI20120976A1

ITMI20120976A1 - Conglomerati bituminosi comprendenti sabbie bituminose naturali sostanzialmente "monogranulari"

Info

Publication number: ITMI20120976A1
Application number: IT000976A
Authority: IT
Inventors: Emanuele Gianmaria Fusi; Alessandra Merzagora
Original assignee: Generalstrade S P A
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-12-06
Also published as: EP2671923A1

Description

“CONGLOMERATI BITUMINOSI COMPRENDENTI SABBIE BITUMINOSE NATURALI SOSTANZIALMENTE “MONOGRANULARI” ”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a conglomerati bituminosi per la costruzione di strati di usura, di base o di collegamento di pavimentazioni stradali, preferibilmente per manti superficiali d’usura.

Più in particolare la presente invenzione si riferisce a tali conglomerati bituminosi comprendenti sabbie bituminose naturali, prive o private di argilla, aventi una granulometria uniforme e sostanzialmente “monogranulari”, provenienti principalmente da depositi naturali in Albania.

Ancor più in particolare la presente invenzione si riferisce a tali conglomerati bituminosi per manti di usura dotati di migliorate proprietà meccaniche quali stabilità in opera e resistenza alla deformabilità (resistenza a trazione indiretta).

Le sabbie bituminose naturali sono sostanzialmente depositi di sabbia e argilla, sature di bitume allo stato solido o semi-solido. Questo tipo di sabbie si trova principalmente in Canada e Venezuela dove sono presenti vasti giacimenti, anche se esistono giacimenti di minor entità in Siberia, negli Urali e Utah.

Tali sabbie che hanno un contenuto di bitume anche fino al 50% vengono normalmente utilizzate per estrarre dalle stesse il bitume per trasformarlo successivamente in petrolio.

L’utilizzo delle suddette sabbie in applicazioni differenti dall’estrazione di petrolio, ad esempio nella costruzione di pavimentazioni stradali, non è praticamente previsto nell’arte poiché la loro elevata quantità di argilla (fillers), che deve essere invece sostanzialmente assente negli strati delle pavimentazioni stradali, e la loro disomogeneità granulometrica renderebbero svantaggioso tecnicamente ed economicamente il loro impiego in conglomerati bituminosi per pavimentazioni stradali.

Come è noto un conglomerato bituminoso è generalmente costituito da una miscela di aggregati (inerti) di materiali lapidei rocciosi quali sabbia, pietrisco, pietrischetto e graniglia, di differente pezzatura (distribuzione granulometrica) e da filler, i quali sono tutti legati tra loro attraverso un legante di tipo bituminoso e/o di tipo polimerico. Il legante di tipo bituminoso (bitume) generalmente impiegato nei conglomerati bituminosi è ottenuto dalla raffinazione del petrolio.

Operando sulla distribuzione granulometrica dei vari inerti, sulla quantità dei differenti tipi di inerte, sulla quantità e qualità del bitume è possibile ottenere una varietà di miscele opportune (mix-design) atte a rispondere alle diverse esigenze costruttive di pavimentazioni stradali e a soddisfare alle prestazioni in esercizio previste dai vari capitolati costruttivi a seconda del tipo di strato e di pavimentazione da realizzare.

Al fine di semplificare i passaggi produttivi della preparazione di un conglomerato bituminoso e i relativi costi di produzione è desiderabile poter impiegare, nella sua produzione, aggregati naturali già contenenti naturalmente un legante così da evitare l’aggiunta di elevate quantità di bitume risparmiando nel contempo anche sui costi complessivi e sui tempi di produzione del bitume derivante dal petrolio.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un conglomerato bituminoso per uso come strato di usura, strato di base o strato di collegamento di pavimentazioni stradali che comprenda materiali naturali bituminosi aventi una composizione e granulometria adatta (mix-design) per ottenere un fuso granulometrico in grado di fornire le prestazioni richieste per il suddetto uso finale dai vari capitolati costruttivi di pavimentazioni stradali.

Ulteriore scopo è di fornire un tale conglomerato bituminoso che non necessiti di elevate ulteriori aggiunte di bitume per ottenere il corretto mix-design in grado di soddisfare ai requisiti richiesti da detti capitolati costruttivi.

Questi scopi sono raggiunti dal conglomerato bituminoso in accordo all’invenzione avente le caratteristiche elencate nella annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il materiale secondo l’invenzione consiste in una gamma di conglomerati bituminosi da impiegarsi per pavimentazioni stradali nella costruzione di strati di base e/o di collegamento e/o d’usura, che comprendono sabbie bituminose naturali, generalmente provenienti dall’Albania.

In particolare il presente conglomerato bituminoso è ottenuto dalla miscelazione, in opportune quantità e secondo specifiche granulometriche riferite al fuso della miscela ottenuta, di sabbie bituminose di origine naturale e di inerti.

Contrariamente ad altre sabbie bituminose note, le sabbie bituminose di origine naturale dell’Albania sono caratterizzate da una evidente uniformità granulometrica tale da poterle definire monogranulari e, qualora fosse presente, esse vengono opportunamente trattate per privarle dall’argilla ed eventualmente da altri elementi considerati inquinanti per il confezionamento del conglomerato bituminoso.

Infatti tali sabbie passano il setaccio da 1 mm per il 99,5% e passano il setaccio da 0,063 mm per il 5,7%.

In particolare, dette sabbie bituminose sono frammentate in granelli di pezzatura conforme ad una curva granulometrica data dai seguenti setacci: setacci da 4 e da 2 mm con materiale passante 100%, setaccio da 1 mm con materiale passante 99,5%, setaccio da 0,5 mm con materiale passante 94,0%, setaccio da 0,4 mm con materiale passante 57,6%, setaccio da 0,25 mm con materiale passante 16,8%, setaccio da 0,125 con materiale passante 8,0%, setaccio da 0,063 con materiale passante 5,7%.

Viene qui riportata per completezza la curva granulometrica delle sabbie

naturali dell’Albania, riferita alla percentuale passante attraverso la

serie di setacci UNI ISO 3310-1 e UNI ISO 3310-2.

Apertura (min) Passante (%)

125 100.0

63 100.0

31.5 100.0

25 100.0

19 100.0

16 100.0

12.5 100.0

8 100.0

6.3 100.0

4 100.0

2 100.0

1 99.5

0.500 94.0

0.400 57.6

0.250 16.8

0.125 8.0

0.075 5.9

0.063 5.7

In pratica dette sabbie sono dotate di una specifica distribuzione

granulometrica che ne definisce esattamente la percentuale di ogni frazione, cioè la

percentuale di un dato insieme di granuli le cui dimensioni sono comprese in un

determinato intervallo granulometrico.

Il contenuto di bitume in tali sabbie varia a seconda del giacimento di

provenienza ma è di norma compreso tra 1 e 50% sul peso totale della sabbia,

generalmente uguale o inferiore al 30%, e/o in particolare uguale o superiore al

7%.

La Richiedente ha infatti condotto prove di laboratorio sulle sabbie

bituminose naturali per la determinazione del contenuto di legante, parametro

fondamentale ai fini della successiva calibrazione del mix-design ideale del

conglomerato bituminoso.

La prova per la determinazione del contenuto di legante delle sabbie bituminose è stata condotta con il metodo “Soxhelet riferendosi alla normativa CNR BU 38/73, ed ha portato alla identificazione dei seguenti intervalli rappresentativi di sabbie derivanti dai giacimenti Albanesi analizzati

Contenuto dì bitume (%) Sabbia bituminosa

Riferito agli aggregati 8.00- 30.00

Riferito alla miscela 7.00-25.00

In particolare la suddetta prova ha portato alla determinazione dei seguenti valori, calcolati come media tra i valori dei campioni utilizzati nella fase di ricerca e derivanti dai giacimenti Albanesi analizzati

Contenuto di bitume (%) Sabbia bituminosa

Riferito agli aggregati 8.00-15.00

Riferito alla miscela 7.00-14.00

Il conglomerato bituminoso della presente invenzione prevede inoltre l’utilizzo dei seguenti aggregati o inerti, preferibilmente inerti vergini

- Filler o additivi minerali (quali ad esempio quelli provenienti da macinazione di rocce calcaree)

- Sabbia

- Pietrisco

- Ghiaia

Con il termine “aggregati” (normalmente utilizzato come sinonimo di “inerti”) di qui si intende identificare materiali minerali granulari particellari usati nelle costruzioni che possono essere naturali o riciclati provenienti da materiali precedentemente usati nelle costruzioni.

Per “inerti vergini” qui si intende identificare tutti gli aggregati naturali provenienti da cava e non da materiale di scarto o di riciclo.

Come è noto, gli aggregati o inerti per conglomerati bituminosi sono suddivisi in finissimi (fillers), fini e grossi a seconda della loro granulometria, e comprendono, in via esemplificativa, sabbia (fini), ghiaia/pietrisco (grossi), pietrischetto/graniglia (grossi).

Tali aggregati o inerti costituiscono l'ossatura del conglomerato bituminoso la cui coesione è garantita dal bitume.

Per la corretta identificazione di tali materiali particellari si può far riferimento alle norme in materia di aggregati riportate nei vari capitolati costruttivi, ad esempio la norma CNR 139/92.

A seconda dall’uso finale (strato di usura, strato di base, strato di collegamento) del conglomerato bituminoso, verranno scelte le opportune granulometria e quantità degli altri aggregati, differenti dalle sabbie bituminose, al fine di soddisfare i vari capitolati costruttivi.

Ad esempio gli aggregati per l’uso nelle pavimentazioni stradali potranno soddisfare ai requisiti stabiliti dalla Norma UNI EN 13043:2004 “Aggregati per miscele bituminose e trattamenti superficiali per strade, aeroporti ed altre aree soggette a traffico” ed essere rispondenti alle specifiche riportate nelle rispettive nonne di esecuzione dei lavori previste dal capitolato d’appalto, come ad esempio il capitolato speciale d’appalto della società “Concessioni Autostradali Venete” o il capitolati SITEB.

Inoltre a seconda dell’utilizzo finale del conglomerato bituminoso (per manto d’usura, strato di base o di collegamento) la quantità degli aggregati, quali filler, sabbia, pietrisco, ghiaia e i loro rapporti ponderali verrà opportunamente scelta al fine di conferire quelle caratteristiche e prestazioni previste dall’utilizzo finale in opera del conglomerato bituminoso.

Il conglomerato bituminoso della presente invenzione è quindi il risultato di una combinazione (mix-design) rigorosamente proporzionata dei suddetti elementi, tra i quali le sabbie bituminose risultano l’elemento determinante al fine di ottenere le caratteristiche tecnico-prestazionali che caratterizzano il prodotto finito, differenziandolo dai conglomerati bituminosi ordinari.

Con il termine “mix design” qui si intende identificare la procedura di ottimizzazione e di controllo del dosaggio e tipo di legante (per il bitume), della granulometria, spigolosità, forma, % di filler (per gli aggregati), della percentuale dei vuoti o porosità, caratteristiche da cui dipendono fortemente le prestazioni in esercizio dei conglomerati, consentendo quindi di pervenire alla realizzazione di miscele corrette dal punto di vista strutturale e, nello stesso tempo, compatibili con le esigenze costruttive.

Di fatto, nel presente conglomerato bituminoso la quantità di sabbia e bitume necessari ad ottenere lo specifico mix-design vengono forniti direttamente dalle sabbie bituminose le quali vengono miscelate poi con gli altri tipi di inerte di opportuna curva granulometrica e in opportune quantità a seconda dell’impiego finale prescelto del presente conglomerato bituminoso.

Generalmente la quantità di tali sabbie bituminose nel presente conglomerato bituminoso per pavimentazione stradale è compresa tra il 10 ed il 75% del peso degli aggregati totali (considerato 100%), preferibilmente in una quantità inferiore o uguale 50%, a seconda della destinazione d’uso del conglomerato, soprattutto in relazione alla tessitura superficiale.

Come detto la miscela che costituisce il presente conglomerato bituminoso non viene sostanzialmente addizionata con bitume aggiuntivo in quanto viene sfruttato quello contenuto naturalmente nelle sabbie, a fronte del loro rigoroso proporzionamento nella miscela.

In pratica la miscela ottimale di inerti e di sabbie bituminose permette di ottenere un conglomerato bituminoso senza ulteriore apporto di bitume ma con le stesse caratteristiche tecnico -prestazionali dei conglomerati ordinari, se non addirittura migliorate.

E’ da notare che, generalmente, il contenuto totale di bitume nei conglomerati bituminosi convenzionali per manto di usura è compreso tra il 3% ed il 7% del peso dei materiali lapidei: pertanto nel caso in cui le sabbie bituminose naturali estratte avessero un contenuto di bitume inferiore al 7%, è possibile aggiungere una quantità di bitume tale (bitume di correzione) da raggiungere il valore complessivo di bitume stabilito dal capitolato di riferimento e necessario per ottenere lo specifico mix-design.

Anche i bitumi addizionali dovranno soddisfare ai requisiti stabiliti ad esempio dalla Norma UNI EN 12591:2002 “Bitume e leganti bituminosi -Specifiche per i bitumi per applicazioni stradali”, ed essere rispondenti alle specifiche riportate nelle rispettive norme per l’esecuzione dei lavori o altre norme previste dal capitolato d’appalto, come ad esempio il capitolato speciale d’appalto della società “Concessioni Autostradali Venete” (CAV) oppure dal capitolato SITEB.

Quanto espresso sopra relativamente al bitume di collezione è ovviamente applicabile anche ai conglomerati bituminosi per strati di base o di collegamento.

Il presente conglomerato bituminoso è stato sottoposto a diverse prove per determinarne le caratteristiche tecnico prestazionali al fine di valutare il rispetto dei vari capitolati per le varie applicazioni finali, in particolare per manti di usura.

Le prove volumetriche e di determinazione della percentuale dei vuoti residui condotte sul conglomerato bituminoso della presente invenzione per manti di usura hanno fornito dei risultati ottimali, con valori intorno al 4%, i quali sono perfettamente in linea con quelli previsti dalle normative specifiche tipicamente nell’ordine del 3-5% (CNR-BU 39/73).

Inoltre mediante il metodo tradizionale con compattazione Marshall si è effettuato il controllo della produzione e la rispondenza delle miscele a tali capitolati.

In particolare le prove di resistenza a trazione indiretta (secondo la norma UNI EN 12697), che forniscono indicazioni in termini di adesione tra bitume ed aggregati, condotte su un conglomerato bituminoso con un mix-design per manto di usura, e quindi maggiormente stringenti rispetto a quelle previste per gli altri strati, hanno evidenziato una chiara rottura per trazione con aggregati completamente intatti lungo la stessa linea di rottura.

Ciò significa che la miscela è ben assortita e tale da conferire al materiale una coesione uniforme: dal punto di vista del comportamento in opera, il materiale garantirà delle ottime prestazioni in ordine alla resistenza alle sollecitazioni indotte dal passaggio veicolare ed alla durata.

Inoltre il valore medio della resistenza a trazione indiretta, determinato su provini della suddeta miscela per manto di usura confezionati con compattatore giratorio con pressione verticale di 600kPa alla temperatura di circa 140°C, risulta pari a 1.07 MPa ed è perfetamente in linea con l’intervallo di valori pari a 0.7 -1.1 MPa previsto dalle nonnative per manto di usura.

La prova Marshall, condotta nel rispetto della normativa UNI EN 12697 per il conglomerato bituminoso per manto di usura sopra definito, e quindi riferita alle condizioni maggiormente vincolanti da soddisfare, ha fornito i seguenti valori ed è stata condota con lo scopo di verificare la stabilità in opera del conglomerato bituminoso, intesa come resistenza alla deformabilità ed indice della resistenza meccanica.

Conglomerato bituminoso Provino Provino Provino Provino Valore 1 2 3 4 medio Stabilità (kN) 14.3 16.5 14.7 14.0 14.9 S commento (mm) 2.4 2.5 2.3 2.4 2.4 Rigidezza (kN/mm) 5.9 6.5 6.3 5.8 6.1 Massa volumica apparente 2256 2266 2267 2261 2263 (kg/m<3>)

E’ da notare che generalmente l’accetazione dei conglomerati bituminosi per manto di usura avviene quando si raggiungono i seguenti valori minimi:

Capitolato Capitolato

CAV SITEB

Stabilità (kN) ≥ 12 > 12

Rigidezza (kN/mm) > 3 3,5-5

Risulta pertanto evidente che i valori medi di stabilità e rigidezza del presente conglomerato per manto di usura sono risultati migliorati rispeto ai valori minimi dei conglomerati bituminosi noti per manti di usura.

Il conglomerato bituminoso della presente invenzione risulta essere quindi particolarmente prestante per manti superficiali d’usura, e di conseguenza anche per gli altri strati soddisfacendo alle condizioni maggiormente restrittive relative allo strato superficiale di usura, a fronte delle caratteristiche fisico-meccaniche sopra presentate.

Il valore ed il pregio di questo conglomerato bituminoso consiste inoltre nel fatto che non risulta necessaria una sostanziale aggiunta di bitume, in quanto viene sfruttato ed ottimizzato il bitume naturale presente nelle sabbie bituminose albanesi opportunamente private dall’argilla, qualora questa fosse presente, e da altre sostanze ritenute inquinanti per l’utilizzo nella presente invenzione.

Resta comunque inteso che il presente conglomerato bituminoso può contenere anche altri additivi normalmente utilizzati nell’arte quali leganti polimerici, fibre minerali, bitume modificato e simili a seconda dell’impiego finale.

Inoltre il presente conglomerato bituminoso può anche contenere opportune quantità di fresato d’asfalto in aggiunta alle suddette sabbie bituminose.

Per “fresato” qui si intende identificare un materiale di riciclo derivante dalla frantumazione a blocchi o dalla fresatura dell’asfalto effettuata durante la manutenzione delle strade quando si toglie uno strato di asfalto per poi procedere al rifacimento.

Tale fresato di asfalto ha tendenzialmente una curva granulometrica caratterizzata da un’elevata percentuale di fini e contiene bitume invecchiato: pertanto l’impiego di tale fresato è in sostituzione di una porzione di sabbia/sabbia bituminosa e bitume impiegati per uno specifico mix design.

Come composizioni tipiche di conglomerati bituminosi in accordo alla presente invenzione si possono riportare le seguenti:

A) manti di usura

- Filler o additivi minerali 0-3%

- Sabbia 0-20%

- Sabbia bituminosa 10-75%

- Pietrisco 0-20%

- Ghiaia 0-30%

- bitume complessivo 4-6% (di cui 0-2% di correzione) B) strato di base

- Filler o additivi minerali 0-3%

- Sabbia 0%

- Sabbia bituminosa 10-75%

- Pietrisco 20-40%

- Ghiaia 30-50%

- bitume complessivo 4-5% (di cui 0-1% di correzione) Il presente conglomerato bituminoso può essere ottenuto impastando i vari componenti secondo metodi noti in impianti noti dove i vari ingredienti vengono mescolati a caldo (180 °C circa).

In tali impianti noti gli aggregati dopo essere stati suddivisi in opportune classi granulometriche e dosati, vengono successivamente essiccati insieme in un cilindro essiccatore rotante riscaldato da un bruciatore e successivamente impastati con il bitume, a seconda delle caratteristiche dell’impianto, le sabbie bituminose possono essere alimentate in modi differenti: insieme agli altri inerti, o immesse nella sezione destinata all’inserimento dei materiali di riciclo (all’anello che si trova sul cilindro di essiccamento a valle dell’ingresso), o immesse nella sezione del mescolatore.

Nella preparazione del presente conglomerato bituminoso in impianti noti le sabbie bituminose, vengono preferibilmente alimentate, anziché al cilindro essiccatore, alla successiva sezione di impasto (mescolatore) nella quale potrà avvenire anche l’eventuale aggiunta del bitume di correzione.

In questo ultimo modo le sabbie bituminose immesse nel mescolatore, entrando in diretto contatto con gli inerti caldi, vengono a loro volta riscaldate secondo il principio della trasmissione di calore tra corpi.

Il conglomerato ottenuto viene poi trasferito e successivamente trasportato fino al luogo di posa mantenendo la miscela ad una temperatura adatta alla lavorazione.

La sua stesura o posa avviene mediante macchine vibrofinitrici secondo tecniche note nell’arte della costruzioni di pavimentazioni stradali.

In alternativa ai processi noti, è possibile ottenere il presente conglomerato bituminoso impiegando un processo messo a punto dalla Richiedente che ha mostrato particolare vantaggi non solo nel rispetto delle normative in materia di emissioni in atmosfera rispetto agli impianti tradizionali dove il bruciatore è posizionato in prossimità del cilindro essiccatore, ma anche vantaggi in termini di prestazioni finali del presente conglomerato rispetto allo stesso ottenuto con metodi tradizionali noti.

Il presente metodo consiste nel confezionare il presente conglomerato bituminoso riscaldando direttamente la presente miscela di aggregati e filler con aria calda ad elevata temperatura, anziché con bruciatori a fiamma libera per riscaldamento: in questo modo è possibile garantire il mantenimento delle caratteristiche qualitative e prestazionali del bitume delle sabbie bituminose, quando immesse nel cilindro essiccatore, oltre ai rispetto dei livelli minimi delle emissioni generate dal processo.

Tale processo viene realizzato in un opportuno impianto che verrà qui di seguito descritto riferendosi allo schema di impianto semplificato illustrato in figura 1 (allegata alla presente domanda).

In particolare il processo messo a punto dalla Richiedente è caratterizzato dalle seguenti fasi:

a) umidificazione di una miscela di inerti 2, precedentemente preparata ed opzionalmente contenente già le sabbie bituminose, ed alimentazione di detta miscela umidificata ad un cilindro essiccatore rotante 4. Tale umidificazione avviene in una sezione 100 di impianto per mezzo di ugelli per l’umidificazione che spruzzano acqua sopra la miscela 2 posta su un nastro trasportatore 3 a monte di detto cilindro essiccatore 4.

b) riscaldamento di detta miscela di inerti umidificati posta all’interno del cilindro rotante 4, mediante immissione di un flusso di aria calda, ad una temperatura di 250-3 00°C, all’interno di detto cilindro rotante 4 attraverso un apposito condotto 5, isolato termicamente, per il convogliamento del calore.

Detta aria calda viene riscaldata da un bruciatore 6 posizionato a monte di tale cilindro rotante 4, e di detto condotto 5, in maniera arretrata rispetto a detto cilindro rotante 4.

c) filtrazione/abbattimento delle polveri e dei fiumi aspirati uscenti da detto cilindro rotante 4 per mezzo di un primo abbattitore o camera di filtrazione 7 ad inerti granulari filtranti per filtrazione in volume, monostrato o multistrato, e di un successivo pre-filtro a spugne in acciaio 8, entrambi posti a monte di un filtro a maniche convenzionale 9.

d) opzionale addizione di bitume a detta miscela di inerti essiccati, uscente da detto cilindro essiccatore 4, e opzionale alimentazione delle sabbie bituminose, in un mescolatore 10 posto sotto aspirazione e avente una temperatura di 150-160°C, per ottenere il conglomerato bituminoso desiderato.

e) successiva re-immisione dei filmi aspirati da detto mescolatore 10 durante detta fase d) in detto bruciatore 6 per ottenere ulteriore abbattimento di residui, in particolare di quelli di origine bituminosa.

La miscela di inerti 2 da sottoporre al presente processo viene preparata in precedenza prima di effettuare la fase a) nella sezione 100 dell’impianto.

Tale preparazione consiste nel suddividere gli aggregati o inerti in opportune classi granulometriche e di dosarli opportunamente a seconda del mixdesign adottato.

Tale operazione avviene per mezzo di tramogge 1 dotate di coclee dosatrici le quali scaricano i rispettivi aggregati su un nastro trasportatore 3 che va ad alimentare detto cilindro essiccatore 4.

Le sabbie bituminose possono quindi essere alimentate in tale fase a) alle tramogge, oppure essere immesse nella sezione destinata all’inserimento dei materiali di riciclo (all’anello che si trova sul cilindro di essiccamento 4 posto a valle del suo ingresso), oppure al mescolatore 10 posto a valle del cilindro essiccatore 4.

Resta inteso che è anche possibile alimentare le sabbie bituminose contemporaneamente in più frazioni nei punti di alimentazioni indicati sopra.

Per quanto riguarda la fase a), si è riscontrato, sulla base delle prove condotte, che l’umidificazione del materiale lapideo attraverso un velo di acqua vaporizzata, prima che entri nel ciclo produttivo, risulta essere una soluzione ottimale al fine di evitare l’eccessivo essiccamento della miscela di aggregati quando contenenti bitume, e la formazione di incrostazioni superficiali all’interno del cilindro essiccatore 4 dovute al bitume eccessivamente essiccato.

Tale fase di umificazione è assente nei processi noti di preparazione di conglomerati bituminosi noti.

Per quanto riguarda la fase b) di riscaldamento con aria calda che avviene in una sezione di impianto indicata con il riferimento numerico 200, si è verificato che l’arretramento del bruciatore 6 rispetto al cilindro essiccatore 4 consente di evitare il contatto diretto del materiale con la fiamma quando questo viene immesso nel cilindro stesso 4. In questo caso si evita che la fiamma diretta alteri le caratteristiche chimico-fisiche del bitume contenuto nelle sabbie compromettendo anche quelle tecnico-prestazionali del prodotto finito.

La modifica effettuata dalla Richiedente rispetto agli impianti noti consiste quindi nel prevedere il posizionamento di una tubazione 5 di collegamento tra il bruciatore 6 ed il cilindro rotante 4, la quale è coibentata ed appositamente dimensionata in modo da non disperdere calore.

La conformazione della tubazione 5, soprattutto alle sue estremità, consente di rompere la fiamma e di raccogliere e convogliare tutto il calore all’interno del cilindro essiccatore 4 sotto forma di un flusso di aria calda a temperatura elevata. Tale flusso di aria calda consente al materiale transitante all’interno del cilindro essiccatore 4 di scaldarsi in modo uniforme, senza comprometterne le caratteristiche qualitative, in particolare quelle del bitume pregiato presente nelle sabbie bituminose quando alimentate solamente al cilindro essiccatore 4.

Per quanto riguarda la fase c) di abbattimento/filtrazione delle polveri e dei fumi aspirati dal cilindro essiccatore contenenti umidità essa avviene in una sezione di impianto indicata con il riferimento numerico 300 dove le polveri/fùmi uscenti dal cilindro rotante 4 vengono convogliati, prima di arrivare al filtro a maniche 9, in un filtro ad inerti 7 con la funzione di trattenere le frazioni pulviscolari sospese e le eventuali altre impurità e successivamente in un pre-fìltro a spugne di acciaio 8, appositamente dimensionato per la cattura delle frazioni di inerti più grossolane, ed eventualmente contenenti residui di bitume.

Tali filtri 7 ed 8 non previsti negli impianti noti.

L’utilizzo di un filtro a maniche 9, come strumento di abbattimento finale su tale linea di scarico fumi in atmosfera, resta invariato rispetto agli impianti noti in quanto in esso vengono raccolte le particelle più piccole che sono rimaste in sospensione nella corrente d’aria. Nel filtro a maniche 9 ha luogo inoltre il recupero di questa polvere che viene re-immessa nel ciclo produttivo, in qualità di filler, nel mescolatore 10 (linea non illustrata in figura).

Per quanto riguarda la fase d) di eventuale miscelazione tra gli inerti ed il bitume aggiuntivo, e opzionalmente con le sabbie bituminose o con una porzione di esse, è da notare che tale fase avviene in una sezione specifica del presente impianto, indicata con il riferimento numerico 400, nella quale avviene anche la fase e) di recupero fumi.

Detta fase e) di recupero dei fumi dal mescolatore 10, sia esso di tipo continuo o di tipo discontinuo, avviene attraverso una cappa di aspirazione Il a tenuta montata sul mescolatore 10. L’aria aspirata viene quindi convogliata e reimmessa davanti al bruciatore 6 in modo da ottenere il completo abbattimento di eventuali residui e/o incombusti, in particolare per quelli di origine bituminosa.

Tale re-immissione nel bruciatore 6 non è prevista negli impianti noti.

Il conglomerato bituminoso uscente dal mescolatore 10 viene poi inviato ad una sezione di impianto 500 per lo stoccaggio del prodotto finito da dove verrà prelevato per il successivo trasporto nel cantiere stradale.

E’ da notare che tale processo non genera emissioni di ossidi di carbonio ed azoto o T.O.C., in quanto tali composti vengono totalmente recuperati e re-immessi nel ciclo produttivo in modo da ottenerne il completo abbattimento dei composti organici volatili derivanti dall’utilizzo di sostanze bituminose, e 1’emissione in atmosfera di livelli minimi di polveri totali (espresse in mg/Nmc), rispetto al valore limite consentito dalla normativa, evitando quindi di tutte le problematiche ambientali derivanti dal confezionamento dei conglomerati bituminosi noti.

La Richiedente ha trovato che il conglomerato bituminoso con sabbie bituminose ottenuto attraverso il riscaldamento ad aria calda conferisce delle migliori caratteristiche di coesione e di lavorabilità, garantendo pertanto risultati ottimali in termini di rullatura durante la posa e quindi di durata della pavimentazione.

Con il riscaldamento ad aria calda è possibile infatti esaltare le caratteristiche del bitume pregiato contenuto naturalmente nelle sabbie bituminose e migliorare il comportamento della miscela, soprattutto in ordine alle caratteristiche adesive e coesive dell’impasto (conglomerato bituminoso).

Il riscaldamento ad aria garantisce inoltre, in analogia con quanto accade nel processo di tempra dell’acciaio, di ottenere un materiale dalle caratteristiche meccaniche migliorate, a fronte dello stress termico subito dal bitume che per definizione è un materiale caratterizzato da suscettibilità termica.

L’eventuale umidificazione delle sabbie bituminose rende invece possibile riscaldare tali sabbie senza sporcamente alcuno del cilindro essiccatore, quando tali sabbie vengono alimentate completamente all’ingresso di tale cilindro.

La presente invenzione non è limitata alle particolari forme di realizzazione precedentemente descritte e illustrate nei disegni annessi, ma ad essa possono essere apportare numerose modifiche di dettaglio, alla portata del tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall’ambito dell’invenzione stessa, come definito nelle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Conglomerato bituminoso per pavimentazioni stradali nella costruzione di strati di base e/o di collegamento e/o d’usura, comprendente sabbie bituminose naturali monogranulari in miscela con aggregati lapidei e fillers.
2. Conglomerato bituminoso secondo la rivendicazione 1 in cui dette sabbie bituminose risultano essere prive o private da argilla e da altre sostanze ritenute inquinanti per la miscela.
3. Conglomerato secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui dette sabbie bituminose hanno una curva granulometrica data dai seguenti setacci: setacci da 4 e da 2 mm con materiale passante 100%, setaccio da 1 min con materiale passante 99,5%, setaccio da 0,5 mm con materiale passante 94,0%, setaccio da 0,4 mm con materiale passante 57,6%, setaccio da 0,25 mm con materiale passante 16,8%, setaccio da 0,125 mm con materiale passante 8,0%, setaccio da 0,063 mm con materiale passante 5,7%.
4. Conglomerato bituminoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui dette sabbie bituminose hanno un contenuto di bitume uguale o superiore al 7% sul peso totale della sabbia.
5. Conglomerato bituminoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui dette sabbie bituminose hanno il seguente contenuto medio di bitume, determinato il metodo " Soxhelet " (CNRBU 38/73) Contenuto di bitume (%) Sabbia bituminosa Riferito agli aggregati 8.00 - 30.00 Riferito alla miscela 7.00 - 25.00
6. Conglomerato bituminoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui la quantità di tali sabbie bituminose nel presente conglomerato bituminoso per pavimentazione stradale è compresa tra il 10 ed il 75% del peso degli aggregati totali, preferibilmente in una quantità inferiore o uguale al 50%.
7. Conglomerato bituminoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre bitume aggiuntivo tale (bitume di correzione) da raggiungere il valore complessivo di bitume stabilito dal capitolato di riferimento e necessario per ottenere lo specifico mix-design, in caso di sabbie bituminose aventi un contenuto di bitume inferiore al 7%.
8. Conglomerato bituminoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre uno o più additivi normalmente utilizzati nell’arte quali leganti polimerici, fibre minerali, bitume modificato e simili a seconda dell’ impiego finale.
9. Conglomerato bituminoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre fresato d’asfalto.
10. Conglomerato bituminoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti ottenuto mediante umidificazione della miscela comprendente aggregati lapidei, filiere e opzionalmente sabbie bituminose naturali, sostanzialmente monogranulari, prive o private da argilla, successivo riscaldamento di detta miscela in un cilindro essiccatore (4) mediante un flusso di aria calda, preferibilmente avente una temperatura di almeno 250°C, e opzionale aggiunta di bitume e/o di dette sabbie bituminose in un mescolatore (10).