Studio sperimentale sull'indurimento fisico dei leganti bituminosi alle basse temperature = Experimental investigation on physical hardening of bituminous binders at low temperatures

Il physical hardening è un fenomeno di indurimento reversibile che si verifica nei solidi amorfi, se condizionati ad una temperatura al di sotto della temperatura di transizione vetrosa (non-equilibrium state). Tale fenomeno è stato osservato per la prima volta da Struik come conseguenza della riduzione isotermica del volume libero nei polimeri (1978) e studiato successivamente nei leganti bituminosi nell’ambito del progetto SHARP (1992). L'effetto di indurimento fisico è stato valutato tramite prove al Bending Beam Rheometer (BBR), nelle quali si riscontrava un aumento di rigidezza e una riduzione della capacità di rilassamento delle tensioni all’interno del bitume. Il lavoro sperimentale, oggetto del presente elaborato, nasce dall’interesse e dalla necessità di caratterizzare i bitumi in modo più specifico alle basse temperature, senza trascurare fenomeni come il physical hardening che influenzano negativamente le prestazioni delle pavimentazioni. La valutazione della natura complessa dell’indurimento fisico è stata realizzata mediante diversi approcci metodologici, prendendo come punto di partenza l’analisi dello stato dell’arte. Basandosi sugli studi presenti in letteratura, sono state eseguite delle prove di creep al Bending Beam Rheometer (BBR) a diverse temperature e tempi di condizionamento. Da qui si è deciso di utilizzare un altro strumento: il Dynamic Shear Rheometer (DSR), più versatile e innovativo. Sono state effettuate prove di physical hardening al DSR (piatto da 4mm) alle stesse temperature di test delle prove al BBR. Infine, sono stati analizzati e confrontati i risultati ottenuti da entrambi gli strumenti tramite un modello che valuta il gradiente di physical hardening e che è stato ricavato dalla rielaborazione di quello già presente in letteratura di Tabatabaee, Velasquez e Bahia. I dati ottenuti al BBR e al DSR in termini di indurimento fisico possono essere comparati, nonostante i due macchinari presuppongano metodologie e campioni differenti; i tempi di condizionamento e le dimensioni dei provini possono influenzare un possibile confronto di risultati. A partire dall’analisi svolta sono stati proposti diversi spunti di riflessione per sviluppi futuri sull’argomento trattato nell’elaborato.