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Storia del bitume - seconda parte

Mon, 04 Feb 2008 17:32:56 GMT

Tra le pavimentazioni eseguite con questo metodo, avevano ottenuto i migliori risultati quelle realizzate in Via Moscova e in Corso XXVIII Ottobre, dove l’irruvidimento era stato evitato ai bordi in modo da lasciare libere e lisce le cunette, così da non ostacolare il deflusso delle acque.
Un’altra tecnica molto usata fu quella delle mattonelle di asfalto, che venivano prodotte comprimendo idraulicamente a caldo (150° C) polvere di roccia asfaltica ed inerti fini. Esse venivano poi legate con una malta cementizia ad un fondo di calcestruzzo, mentre le connessure fra le mattonelle erano sigillate con bitume e catrame liquido.

L’utilizzo dell’asfalto per i manti stradali all’inizio non sempre diede buoni risultati, in termini di resistenza all’usura ed agli agenti atmosferici, specie in zone di traffico molto intenso.
Tra i primi tentativi sicuramente riusciti di utilizzare l’asfalto naturale per una pavimentazione stradale, si ricorda quello realizzato nel 1849 dall’ingegnere svizzero M. Marion nella cittadina di Travers nel cantone di Neuchatel. La tecnica iniziale di stesura era quella denominata dell’asfalto compresso, cioè di una miscela di polvere di asfalto naturale che veniva pistonata e cilindrata a caldo con rulli e pestelli, su una fondazione di calcestruzzo, od anche semplicemente su un fondo in macadam. Ma i problemi tecnici furono abbastanza rapidamente superati, e l’asfalto cominciò a conquistare le simpatie dei tecnici per le sue doti naturali.

La rivista americana "The Manufacturer and Builder", nel numero di Ottobre 1874 riportava per esempio questo interessante confronto fra la resistenza all’avanzamento, o attrito, opposta da vari tipi di pavimentazione stradale. Le doti di scorrevolezza dell’asfalto furono uno dei motivi che più favorirono le automobili e la loro ricerca della velocità. Ma, il principale motivo di successo dell’asfalto fu la necessità di eliminare la polvere, che i veicoli veloci come le automobili sollevavano in grandi quantità sulle strade sterrate, anche le meglio tenute. Ne sono testimonianza modi di dire come “dare la polvere”, “far mangiare la polvere”, ecc., ormai rimasti in uso in modo simbolico, ma allora letteralmente veri; tanto che nel 1904 fu fondata in Francia una lega contro la polvere per convincere le amministrazioni locali a ricoprire di bitume le strade.
Non bisogna inoltre dimenticare che anche la diffusione della bicicletta come mezzo di trasporto di massa, avvenuta verso la fine dell’800, fu uno degli elementi di pressione sociale verso il miglioramento delle strade e la eliminazione della polvere.

Gli americani furono presto fra i più convinti sostenitori dell’asfalto. Non meraviglia quindi che nel 1913 New York fosse una delle città con la maggiore percentuale di strade asfaltate, quasi il 50%, contro un 40% di Berlino, 5% di Londra e 10% di Parigi (che però aveva un buon 50% di strade selciate). Per confronto a Milano, nel 1925 la diffusione delle strade asfaltate era ancora abbastanza modesta (però come si è accennato c’erano molte strade in acciottolato).

Naturalmente, viste le lunghezze molto maggiori, la rete delle strade extraurbane fu interessata a tempi più lunghi di quella urbana dal fenomeno della asfaltatura, come testimonia, per tornare a cifre di casa nostra, la seguente tabellina che sintetizza dati sull’asfaltatura delle strade statali italiane, ricavati dai compendi statistici dell’Istat

Anno	Km asfaltati	Km non asfaltati	% km non asfaltati
1910	8.803	-	-
1921	10.330	-	-
1930	20.823	14.430	69
1940	21.008	6.881	32
1950	21.673	5.208	25
1960	28.800	1.189	4
1965	37.332	1.053	2

A partire dai primi decenni del ‘900 cominciarono ad entrare in uso gli asfalti sintetici, cioè delle miscele preconfezionate di bitume, ricavato dal petrolio (alcuni greggi, specie quelli venezuelani, erano particolarmente adatti a questo scopo) e mescolato con aggregati lapidei di granulometria controllata ed uniforme, nonché con riempitivi di varia natura. Questi materiali furono l’evoluzione ed il perfezionamento dalle prime malte bituminose ideate, ancora verso il 1870, da un belga trapiantato negli Stati Uniti, E.J. De Smedt.

Le malte bituminose, che contengono in media il 4-6 % di bitume, sono prodotte in numerosissime varianti, a seconda della necessità di privilegiarne le caratteristiche di resistenza, aderenza, fonoassorbenza, ecc.; con l’andar del tempo esse si sono affermate come il materiale universalmente utilizzato per la realizzazione delle strade asfaltate, grazie anche alla invenzione di macchinari per la loro stesura, di grandi dimensioni e produttività, che hanno notevolmente velocizzato l’asfaltatura delle migliaia di chilometri delle strade e autostrade moderne.

Non mancarono anche tecniche per così dire “intermedie” fra quelle tradizionali e l’asfaltatura; per esempio nel 1925 l’Amministrazione Comunale di Milano acquistò 700 quintali di “Catromoleum”, una emulsione bituminosa che venne usata nel quartiere Vallazze, spruzzandola direttamente, diluita in acqua, come per un normale innaffiamento, una volta ogni 20 giorni, sulle massicciate nuove, costruite con un buon pietrisco calcareo.

I risultati furono molto incoraggianti: infatti, fu rilevata la completa scomparsa della polvere e una carreggiata ben liscia e con una minima usura superficiale. Nel corso dello stesso anno si provvide ad innaffiare con lo stesso prodotto un altro gruppo di strade, dove di solito si effettuava la manutenzione ordinaria due volte al giorno. L’applicazione del prodotto permise di sospendere il trattamento giornaliero eliminando qualsiasi lamentela per la presenza della polvere. Oltre a questo tipo di impiego fu approntata la rappezzatura di alcune solcature e buche che si erano formate su massicciate ordinarie che furono eseguite con un buon successo e in un tempo ridotto. Un’altra applicazione sperimentale del prodotto era stata effettuata in Via Piccinini dove si era pensato di utilizzare il Catromoleum durante la cilindratura di un ricarico di pietrisco per incorporare meglio il prodotto della massa calcarea: si era così ottenuta una carreggiata compatta e di gradevole aspetto, senza formazione di polvere.

Il prodotto venne anche impiegato nel medesimo anno in alcune circostanze eccezionali di grande traffico e soprattutto in occasione del Circuito di Monza, evento che richiamava a Milano un elevato numero di autoveicoli, ed in occasione del quale la manutenzione stradale doveva essere molto efficiente e soprattutto doveva eliminare il grave inconveniente della polvere. Il giorno prima delle prove si era proceduto all’innaffiamento con questa miscela di tutte le strade che portano a Monza, quali Corso Buenos Aires, Via Settembrini, Via Libertà, Viale Padova e parte di Viale Monza: alcuni di questi viali erano in selciato, altri in macadam e non erano certo in ottime condizioni, ma l’Amministrazione Comunale ebbe l’onore di un riconoscimento ufficiale per il buon andamento del servizio.

Per quanto riguarda la tecnica di realizzazione delle strade asfaltate, accenniamo brevemente al fatto che prima della seconda guerra mondiale, la cosiddetta “massicciata” era di solito costituita in un primo strato posato su fondo di ciottoloni di dimensioni notevoli (spessore 40-60 cm) con spessori variabili a seconda delle necessità. Si sovrapponeva poi, una volta rullati i ciottoloni, uno strato di pietrisco variabile tra i 20-60 cm rullato a fondo con compressori stradali. Successivamente venivano stesi due o tre strati di emulsione bituminosa o bitume, tramite spruzzatura a caldo, e questo veniva ricoperto con pietrischetti di pezzatura tra i 6-12 mm convenientemente rullati. A Milano l’impiego della massicciata durò per molto tempo soprattutto nelle zone periferiche o comunque in quei percorsi periferici caratterizzati da traffico modesto. Questo sistema, piuttosto oneroso da realizzare, venne successivamente sostituito con la stesura di un misto di cava, sabbioso-ghiaioso.

All’inizio degli anni ‘60, le pavimentazioni per le strade di maggior importanza di nuova costruzione cominciarono ad essere realizzate con manto di usura di calcestruzzo bituminoso compresso, di spessore 3 cm, steso su di un sottostante strato di collegamento (detto “binder”) in conglomerato bituminoso di 4 cm di spessore (preparati in appositi impianti di miscelazione). Per quanto riguarda gli strati di base e di fondazione, dopo l’iniziale adozione di strati di pietrisco a semipenetrazione, si andò diffondendo l’uso dei cosiddetti “misti granulometrici”, naturali o stabilizzanti, sia di cava che di fiume, con cui si potevano realizzare spessori variabili di 10-12 cm per le basi (in misto bitumato) e di 25-30 cm per le fondazioni (in misto naturale). Si andava nel frattempo acquisendo una maggiore conoscenza della capacità portante dei sottofondi e soprattutto dei materiali utilizzati nei diversi strati della pavimentazione.

L’asfaltatura moderna consiste normalmente nella stesura di uno strato che varia da 8 a 15 cm di spessore, a seconda delle necessità, su di un rilevato rullato e ben compattato. Questo strato, comunemente chiamato “toutvenant bitumato”, contiene il 3,5-4,5 % di bitume che viene miscelato agli inerti in appositi impianti, con una tecnologia atta ad ottenere un prodotto di caratteristiche uniformi, stabile e duraturo nel tempo. Per strade di grande importanza (tipo autostrade), sopra di esso si stende un conglomerato bituminoso composto di pietrischetto, e ancora sopra uno strato di bitume (4,5-5%) che è definito col termine “binder” ovvero un manto di collegamento. Infine, o direttamente sul toutvenant (per strade di minor impiego) oppure sul binder (per strade di grande impegno) si stende il manto di usura, il così detto “tappetino”, costituito da conglomerato bituminoso al 5-6%, pietrischetto con pezzatura fine (2-6 mm), e un riempitivo filler (costituito da carbonato di calcio).

Questi successivi strati vengono stesi e livellati con apposite macchine semoventi, che hanno enormemente velocizzato il processo, e poi compressi con rulli vibranti. Negli anni più recenti è inoltre diventata di uso sempre più frequente, per molte strade asfaltate e deteriorate, la pratica della “fresatura”, che consiste nell’asportare, con speciali macchine, il vecchio asfalto per uno spessore che va dai 3 ai 10 cm sostituendo quindi il tutto con materiale bitumato di nuova produzione. Per le strade cittadine questo sistema si rende assolutamente necessario quando a forza di sovrapporre strati di conglomerato sui vecchi manti si è finito per determinare strade con livellature superiori al necessario (ad esempio quando il cordone dei marciapiedi, che di solito è di 15 cm di spessore, si è ridotto a 6-7 cm).

Storia del bitume - prima parte

Mon, 28 Jan 2008 21:32:02 GMT

Visto che in molti, giustamente, sorridono quando si parla col sottoscritto di asfalto e bitume, mi permetto di sfruttare lo spazio del blog per postare un articolo di elevata valenza storica e tecnica scritto da Gian Luca Lapini circa le origini e lo sviluppo di questi importanti materiali da costruzione. L’articolo è un po’ lungo ma scorrevole e interessante, spero tanto che non vi annoi.

Mondo.

L’asfalto è una associazione fra bitume e materiali inerti di vario tipo; queste miscele si possono trovare in natura (in Italia esistono cave nel Lazio, in Abruzzo e in Sicilia) oppure possono essere confezionate artificialmente.
Presente in natura sotto varie forme, o derivato dalla distillazione del petrolio, il bitume è un materiale chimicamente e strutturalmente complesso, che contiene un elevato numero di idrocarburi.
Da non confondere con il bitume è il catrame, anch’esso un tempo usato per realizzare manti stradali, ma di composizione molto diversa e di qualità generali assai inferiori.

L’asfalto era noto ed usato fin dall’antichità come legante e impermeabilizzante, soprattutto nella fascia di paesi che va dal Nilo all’Indo, dove sono frequenti gli affioramenti naturali di idrocarburi. Non se ne trovano invece tracce nelle costruzioni Romane.
In Occidente erano comunque ben noti i materiali bituminosi, quali la pece, che si otteneva bollendo ciò che si raccoglieva in questi giacimenti superficiali; la pece era ampiamente usata per calafatare le carene delle navi.

L’utilizzo di catrami e bitumi nella realizzazione delle pavimentazioni stradali è invece abbastanza recente. In Europa, la prima scoperta di un giacimento di asfalto avvenne nel 1710 nel cantone di Neuchatel, in Svizzera, ma solo dopo circa secolo iniziò lo sfruttamento dei ricchi giacimenti di Seyssel, in Francia, e del famoso lago di asfalto dell’isola di Trinidad, nelle Piccole Antille. Da questi materiali naturali si ricavavano con operazioni abbastanza semplici dei “mastici” impermeabili, che ebbero un certo successo perché costituivano uno dei materiali più economici per le coperture degli edifici.

Dai tetti alle strade il passo non era troppo lungo, ma esso divenne conveniente solo quando si resero disponibili grandi quantità di materiali a più basso prezzo degli asfalti naturali, ad esempio i catrami residui della produzione del gas di città, che furono utilizzati per la prima volta nel 1834, per eliminare polvere e fango dalle strade del distretto siderurgico di Winchester, in Inghilterra.
Comunque, nel 1835-36 i mastici bituminosi di Seyssel ed altre preparazioni asfaltiche cominciarono ad essere usati per ricoprire i marciapiedi di alcune vie centrali di Parigi, e nel 1837 fu pavimentata in lastre di asfalto di Seyssel la grande Place de la Concorde. Sempre a Parigi la prima strada in asfalto compresso, la via Bergere fu costruita nel 1854. La disponibilità, a prezzi molto bassi, di catrami residui della produzione del gas di città diede nuove occasioni per estendere il loro uso per il rivestimento impermeabile dei marciapiedi parigini.

In Italia cave di asfalto furono scoperte in Sicilia, in Abruzzo e nel Lazio. Per rendersi conto di quale fosse la diffusione dell’asfalto non solo a Milano, ma in generale in Italia a fine ‘800, è interessante quanto scriveva l’ing. Righetti, titolare di una cava di materiale asfaltico a Filettino, vicino alle sorgenti dell’Aniene, in un manualetto pubblicato dall’editore milanese Hoepli, nel 1894:

“L’asfalto, specialmente in Italia, è senza dubbio quello fra i materiali da costruzione che venne poco studiato, …. forse è destinato ad occupare un posto importante nell’arte di edificare…
La parola asfalto non è usata che da pochi, ed anche le persone istruite chiamano lava la materia bollente e nera che vedono stendere sui marciapiedi e sui terrazzi…”

Per il rivestimento dei marciapiedi, la tecnica di applicazione più utilizzata fu quella dell’asfalto colato, cioè di uno strato di 15-20 mm di una miscela di legante bituminoso e di inerti fini, che in genere veniva applicata spalmandola a caldo su di un sottofondo di calcestruzzo in grado di garantire la necessaria rigidezza.

La composizione dei colati eseguiti in Italia risultava estremamente variabile. Nei primi tempi il così detto “mastice” era costituito esclusivamente da polveri o pani di rocce asfaltiche: a questi venivano aggiunte percentuali di ghiaiettino o di graniglia relativamente modeste. In seguito si era iniziato a produrre mastici artificiali, ricorrendo a polveri calcaree opportunamente trattate con bitumi normali; successivamente, soprattutto per il manto dei marciapiedi, parte dell’aggregato calcareo fu sostituito con sabbie silicee.

Nei primi tempi le miscele venivano realizzate sul posto con delle vecchie caldaie di circa 4 quintali, procedendo alla miscelazione con agitatori a mano. Tale metodo, adottato a Milano fino al 1925, dava luogo ad irregolarità nella composizione della miscela e risultava anche poco economico. Negli anni successivi, con l’impiego di caldaie di cottura con miscelazione meccanica, si ebbe un miglioramento non solo dal punto di vista tecnico, ma anche dal punto di vista economico.

Un po’ alla volta si arrivò comunque ad avere a disposizione, in tutte le maggiori città italiane e quindi anche a Milano, impianti fissi per la produzione del colato, sfruttati in massima parte per la pavimentazione dei marciapiedi. Per la formazione del colato si procedeva prima alla fusione ed al riscaldamento del bitume, quindi si aggiungevano lentamente in varie frazioni i pani e le rocce asfaltiche o le farine inerti, successivamente si aggiungeva della sabbia (se veniva impiegata) e per ultima la graniglia. Per rendere più breve questo procedimento, si era tentato di adottare per i colati le stesse macchine che venivano impiegate per gli altri conglomerati bituminosi. La pavimentazione di Via Gian Galeazzo era stata per esempio eseguita, nel 1926, ricorrendo anziché a mescolatori per conglomerati bituminosi a betoniere per calcestruzzi cementizi opportunamente adattati con riscaldatori a nafta, ma sia per il metodo di riscaldamento che per altre ragioni, il manto diede un pessimo risultato.

Un problema molto importante connesso con la posa in opera del manto era quella di ottenere una superficie non sdrucciolevole. A questo scopo bisognava evitare ogni eccesso di bitume, ed il manto doveva inoltre essere stabile in modo da mantenere sempre in superficie una certa massa di elementi grossi, impedendo che questi avessero il tempo di affondare. Un metodo ottimo e largamente impiegato per i colati era quello di arricchire all’ultimo momento l’impasto con elementi grossi spargendo e fissando sul manto ancora fluido una notevole quantità di graniglia. Come probabilmente a tutti sarà qualche volta capitato di vedere, questa tecnica è tuttora molto usata per la gran parte dei marciapiedi di Milano.

- Fine prima parte -