INDAGINE SPERIMENTALE SUL COMPORTAMENTO DEI LEGANTI BITUMINOSI IN CAMPO VISCOELASTICO NON LINEARE = EXPERIMENTAL INVESTIGATION ON THE NON-LINEAR VISCOELASTIC BEHAVIOUR OF BITUMINOUS BINDERS

I leganti bituminosi sono materiali viscoelastici, il cui comportamento dipende dal tempo e dalla temperatura. Tali materiali esibiscono un comportamento non lineare nei casi in cui l’ampiezza dell’input applicato ecceda valori caratteristici di soglia, che determinano il superamento del campo di linearità. L’approccio sperimentale comunemente condotto dai ricercatori si focalizza sul comportamento viscoelastico lineare e laddove gli effetti non lineari influenzano la risposta del materiale, si è soliti assumere per semplicità concettuale e analitica un comportamento lineare che trascuri gli effetti non lineari. Negli ultimi anni, la ricerca sperimentale si è però concentrata sul tema della non linearità, con l’obiettivo di poter comprendere la risposta del materiale una volta superata la frontiera viscoelastica lineare. La caratterizzazione non lineare può essere sviluppata secondo i differenti protocolli di prova e metodi di analisi, che nello specifico del presente elaborato, prevedono lo studio preliminare della risposta in campo lineare ed estendono l’analisi al campo non lineare. Il presente lavoro di tesi affronta il tema della non linearità di quattro leganti bituminosi, di cui due materiali tradizionali e due leganti modificati attraverso prove di laboratorio effettuate con il reometro rotazionale a taglio (Dynamic Shear Rheometer) in regime oscillatorio. Dapprima è stato necessario caratterizzare la risposta in campo viscoelastico lineare attraverso prove in scansione di frequenza, i cui dati sono stati simultaneamente traslati e modellati con il principio di sovrapposizione tempo – temperatura e il modello Christensen – Anderson -Marasteanu (CAM), al fine di costruire le curve maestre della norma del modulo complesso e dell’angolo di fase. La risposta viscoelastica lineare è stata modellata attraverso il modello generalizzato di Maxwell con discretizzazione in serie di Prony. Successivamente, la caratterizzazione in campo viscoelastico non lineare è stata determinata eseguendo prove in scansione di deformazione con lo scopo di discriminare la componente non lineare da meccanismi associati al danneggiamento. La modellazione dei dati ha infine permesso la costruzione delle curve maestre in campo non lineare e la definizione di opportuni fattori traslazionali dipendenti dall’ampiezza di deformazione, per ridurre la risposta non lineare a quella lineare. I dati grezzi sono stati analizzati dapprima con l’applicativo Excel e successivamente integrati all’interno del programma di calcolo Matlab, al fine di verificare i risultati ottenuti e validare il modello di analisi non lineare adottato.