ITPR20100008A1 - Compattatore a rullo integrato a macchina ormaiaiola per prove di laboratorio su conglomerati bituminosi - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

COMPATTATORE A RULLO INTEGRATO A MACCHINA ORMAIAIOLA PER PROVE DI LABORATORIO SU CONGLOMERATI BITUMINOSI

CAMPO DI APPLICAZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione riguarda l’ambito sperimentale dei conglomerati bituminosi per uso stradale e più precisamente le macchine per la preparazione in laboratorio di lastre a compattazione controllata per effettuare su di esse prove di ormaiamento o da sezionare in elementi adatti a tests di tipo avanzato.

Il comportamento viscoelastico e termoplastico delle miscele bituminose espone gli strati superficiali delle pavimentazioni stradali flessibili al rischio di deformazioni permanenti (ormaie) sotto l’azione del traffico pesante nelle zone maggiormente interessate al rotolamento dei pneumatici, effetto che trova accelerazione con l’aumento della temperatura ambientale.

Tali deformazioni compromettono la regolarità del piano di via, e quindi la sicurezza di marcia dei veicoli.

Per la caratterizzazione del degrado, il fenomeno delle deformazioni permanenti à ̈ studiato ricorrendo a simulatori di traffico o macchine oramaiaiole, capaci di riprodurre a scala ridotta ed in determinate condizioni di prova, l’azione del carico veicolare (ruota viaggiante).

Il campione in esame può essere prelevato direttamente dalla strada oppure prodotto in laboratorio sotto forma di lastra.

Per ottenere quest’ultima con le medesime caratteristiche meccaniche della pavimentazione in progetto, occorre una seconda macchina, detta “compattatore a rullo†, che simula l’effetto della rullatura effettuata in cantiere sulla stesa del conglomerato bituminoso.

La lastra prodotta à ̈ utilizzata anche per altri scopi: opportunamente ritagliata fornisce i provini adatti a tests di tipo dinamico per la determinazione delle proprietà costitutive del materiale e della sua resistenza a fatica.

Il laboratorio sperimentale dedicato allo studio delle pavimentazioni stradali richiede dunque due macchine distinte: una dedicata al confezionamento della lastra di conglomerato per i diversi tests, l’altra specializzata per la prova d’ormaiamento sulla lastra medesima.

ESPOSIZIONE E VANTAGGI DEL TROVATO

Scopo del presente trovato à ̈ quello di unificare le due macchine di cui sopra.

In buona sostanza l’invenzione consiste appunto nell’architettura atta a realizzare una sola macchina con la duplice funzione.

L’innovazione riguarda un modo per integrare due macchine distinte utilizzate nel laboratorio sperimentale che tratta conglomerati bituminosi per pavimentazione stradale. Tali macchine sono note come “compattatore a rullo†e “macchina ormaiaiola†; l’una serve per realizzare lastre di conglomerato a compattazione controllata, l’altra per simulare a scala ridotta l’effetto deformativo prodotto dal transito dei pneumatici sulla pavimentazione. Le norme di riferimento sono rispettivamente EN 12697-33 ed EN 12697-22.

Una versione normata del compattatore a rullo prevede un cilindro metallico folle opportunamente caricato, che scorre orizzontalmente in moto alterno su una schiera di lastre libere di traslare reciprocamente in direzione verticale, guidate dal contenitore del conglomerato. Tali lastre costituiscono un’interfaccia flessibile atta a trasmettere sforzi di taglio alla miscela confinata nello stampo.

Una versione normata delle macchina ormaiaola prevede una ruota folle opportunamente caricata che scorre orizzontalmente in moto alterno sulla superficie del conglomerato per produrre su di esso un solco; la profondità di quest’ultimo costituisce la misura d’interesse.

Il trovato comporta la sostituzione del tradizionale cilindro del compattatore con due dischi affacciati posti a distanza eccedente l’ingombro dello stampo e l’applicazione alle piastre di due appendici laterali sporgenti, tali da formare le piste di scorrimento di detti dischi. Questa architettura consente di alloggiare tra i due dischi la ruota dedicata all’ormaiamento. Quest’ultima può così essere condotta alla superficie del conglomerato una volta rimosse le piastre, giacché la distanza dei dischi eccede la larghezza dello stampo.

In tal modo tutti i dispositivi di movimentazione, carico, controllo e misura si rendono disponibili sia per la compattazione, sia per l’ormaiamento.

Il vantaggio à ̈ riassumibile in un’economia apprezzabile per il laboratorio. I dispositivi di misura e controllo necessari alla funzione d’ormaiamento sono resi disponibili anche per il compattatore a rullo, che dunque può essere pilotato per attuare particolari procedure di carattere sperimentale non necessariamente contemplate nella Norma di riferimento.

Detti scopi e vantaggi sono tutti raggiunti dalla macchina oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto previsto nelle sotto riportate rivendicazioni.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Le tavole di disegno allegate a puro titolo esemplificativo e non limitativo costituiscono il riferimento alla descrizione che segue; in particolare:

- le figure 1, 2 e 3 illustrano esempi dell’arte nota:

- la figura 4 delinea la macchina in oggetto.

STATO DELL’ARTE

Relativamente alla macchina ormaiaiola, la Norma EN 12697-22 descrive le diverse architetture possibili e le relative modalità di prova. La configurazione più comune, come illustrato in figura 1, prevede una camera di prova a temperatura controllata in cui trova alloggiamento un dispositivo (A) che genera un carico costante su una ruota gommata (B) liberamente ruotante secondo il suo asse orizzontale. Detta ruota grava sul campione (C) che à ̈ a sua volta assoggettato a spostamenti ciclici lungo una traiettoria rettilinea ed orizzontale (D). La profondità del solco prodotto sulla superficie del provino dopo una serie definita di passaggi fornisce la misura (E) attesa.

Relativamente al compattatore a rullo, la norma di riferimento EN 12697-33 elenca diverse soluzioni; la più semplice, in figura 2, prevede il conglomerato (A) all’interno di uno stampo (B) chiuso superiormente da uno spicchio di cilindro (C) sul cui asse di rotazione agisce il dispositivo di carico (D). Lo spicchio à ̈ posto in moto pendolare trascinato dal moto rettilineo alterno (E) impresso allo stampo.

Il conglomerato subisce il medesimo effetto costipante operato dal rullo stradale che viaggia avanti ed indietro sulla stesa del manto bituminoso.

Le criticità proprie di tale architettura sono di diverso ordine.

Innanzitutto il settore cilindrico non deve percorrere l’intera imboccatura dello stampo, in modo da lasciare alle estremità della corsa lo spazio sufficiente per i grani eventualmente espulsi dall’impasto; il risultato à ̈ una lastra con due bordi non adeguatamente costipati.

In secondo luogo, la superficie fredda del settore cilindrico abbassa la temperatura del conglomerato e di conseguenza diminuisce la mobilità del legante nello strato di contatto, introducendo un ulteriore fattore di disomogeneità nel prodotto. La Norma stessa offre una valida alternativa per ovviare a detti inconvenienti, delineando un’interfaccia flessibile tra rullo e conglomerato (come illustrato in figura 3).

Si tratta di un pacco di lastre metalliche (A) disposte in verticale a chiusura dello stampo (B) e libere di traslare reciprocamente guidate dalle pareti di quest’ultimo.

Tale sistema evita l’espulsione di grani dall’impasto (C), consentendo al rullo (D) di percorrere la traiettoria completa sulla schiera di lastre laddove si attui il movimento (E) e dunque di assoggettare l’intero campione all’effetto del carico prodotto dal martinetto (F).

Il pacco di lastre può poi essere pre-riscaldato con lo stampo alla temperatura del conglomerato, così da disporre di un contenitore chiuso ad elevata inerzia termica per rendere trascurabile il raffreddamento del bitume nel tempo di compattazione.

DESCRIZIONE DEL TROVATO

La figura 4 illustra lo schema di massima della macchina in oggetto e descrive in sostanza l’invenzione, che consiste appunto nell’architettura atta a realizzare una sola macchina con la duplice funzione.

Il rullo cilindrico che caratterizza le macchine attualmente conosciute à ̈ sostituito da due dischi folli A, coassiali e affacciati; alle piastre di forma rettangolare che equipaggiano le suddette macchine sono aggiunte due appendici laterali B per ottenere la forma C.

La distanza tra i dischi à ̈ tale da eccedere l’ingombro dello stampo D, in modo che, una volta rimossa la schiera di piastre e portato il conglomerato ad affiorare sul contenitore, il martinetto E possa condurre la ruota centrale F a contatto con la superficie del conglomerato G, mentre i dischi scendono liberamente oltre il bordo superiore dello stampo.

Le restanti sigle contrassegnano il dinamometro H, le guide I di scorrimento verticale, quelle di scorrimento orizzontale L e la relativa motorizzazione M.

Lo schema non comprende il sensore dello spostamento verticale, i dispositivi di potenza, controllo e comando, il telaio resistente e la carterizzazione termostata.

In sintesi, la appendici B delle piastre costituiscono le piste di scorrimento dei dischi A e consentono pertanto di utilizzare i dispositivi elencati per compattare la lastra di conglomerato; con la rimozione delle piastre C si rende disponibile la ruota centrale F che, unitamente ai dispositivi ci carico, controllo e misura, permette la prova d’ormaiamento.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina integrata per confezionare in laboratorio lastre di conglomerato bituminoso a compattazione controllata entro uno stampo e per effettuare prove di ormaiamento sulle medesime. La fase di compattazione à ̈ attuata da due dischi folli che scorrono e premono sulle appendici laterali di una schiera di piastre verticali sovrapposta al conglomerato. La prova di ormaiamento à ̈ attuata da una ruota posta fra i suddetti dischi; rimossa la schiera di piastre, la ruota può essere presentata al conglomerato giacché i dischi sono posti ad una distanza eccedente la larghezza dello stampo.
2. 2. Macchina secondo la rivendicazione 1, dove il moto traslatorio alterno sia delegato al complesso costituito dai dischi affacciati e dalla ruota mediana piuttosto che al complesso costituito dallo stampo e dalla schiera di lastre.
3. 3. Macchina secondo la rivendicazione 1, dove le lastre e dischi abbiano geometrie diverse, ma che ricalchino il principio di funzionamento oggetto dell’invenzione.