L’approccio VECD (ViscoElastic Continuum Damage) per la modellazione del fenomeno dell’autoriparazione nei conglomerati bituminosi = The VECD (ViscoElastic Continuum Damage) approach for modeling the self-healing phenomenon in bituminous mixtures

I Self Healing Materials (SHM) sono materiali dotati della capacità di recuperare delle caratteristiche deteriorate a causa di un danneggiamento. Questa proprietà di autoriparazione permette di ripristinare una qualsiasi micro-frattura o piccola dislocazione interna alla loro struttura generata da un agente esterno. I conglomerati bituminosi rientrano nella categoria degli SHM. Il loro componente legante, il bitume, intrinsecamente autoriparante, conferisce a questo materiale composito le sue proprietà autoriparanti, la cui efficienza varia in funzione della loro composizione e da fattori esterni. Sin dagli anni 60, numerosi sono stati gli studi dedicati a questo fenomeno: dal micro al macro-scopico, attraverso la teoria della frattura, sino allo sviluppo di metodologie di prova, i tentativi di comprendere, descrivere e quantificare il self-healing si sono susseguiti nel corso degli anni ma ancora oggi non esiste uno standard che caratterizzi questo complesso fenomeno. In questo contesto si inserisce il presente lavoro di tesi, con l’obiettivo di proporre un protocollo di “prova di autoriparazione”, attraverso una modifica alle prove di fatica in modalità “direct-tension” e una modellazione dei dati tramite il modello VECD (“ViscoElastic Continuum Damage”). Il lavoro sperimentale inoltre si interroga su quale tra le due possibili modalità di prova, in controllo di deformazione o in controllo di tensione, permetta una corretta quantificazione del fenomeno. Il lavoro sperimentale ha avuto come oggetto di studio una miscela tradizionale per strato di binder, caratterizzata da una curva granulometrica AC16 (da Capitolato CIRS) e bitume di tipo 70/100. Le prove di autoriparazione proposte sono state eseguite tramite AMPT (Asphalt Material Performance Tester). La modellazione VECD è stata sviluppata tramite software MATLAB. I risultati ottenuti confermano la complessità dalla descrizione fenomeno. Temperatura e tempo di riposo sono i due fattori che più influenzano l’autoriparazione. I limiti tecnici e di geometria, che ogni macchinario e protocollo di prova inevitabilmente portano con sè, devono essere opportunamente identificati al fine di una buona interpretazione dei risultati. Il modello VECD si è dimostrato un potente ed universale strumento di analisi, validando sia l’impianto teorico del modello stesso che i risultati delle prove.