Effetti di non linearità e sovrapposizione tempo – temperatura nell’autoriparazione dei leganti bituminosi = Effects of non-linearity and time-temperature superposition in the self-healing of bituminous binders

Le pavimentazioni flessibili sono sottoposte a diverse forme di deterioramento, tra cui la fessurazione per fatica. L’elemento considerato debole nella miscela di conglomerato è il legante bituminoso, perché più sensibile al fenomeno di fatica determinato dall’azione ciclica del traffico veicolare e dalle condizioni ambientali. Il processo di danneggiamento è ritardato dalla capacità del legante di recuperare, durante i periodi di riposo, parte delle sue caratteristiche meccaniche. Questo fenomeno è chiamato self-healing ed è fondamentale nella progettazione delle pavimentazioni stradali, in quanto porta ad un aumento della vita utile della pavimentazione. A tal proposito, numerosi sono stati gli studi sperimentali e i rispettivi metodi sviluppati per valutare la capacità di autoriparazione dei leganti bituminosi, quello utilizzato nel presente studio si basa sull’utilizzo del modello S-VECD. Tale modello può essere applicato per analizzare i dati delle prove di fatica e di autoriparazione, condotte in regime oscillatorio e prevede l’applicazione del principio di sovrapposizione tempo-temperatura. Recentemente, si è cercato di superare l’ipotesi semplificata su cui si basa tale modello, quella di attribuire tutta la perdita d’integrità al danno, introducendo la non linearità. In tale contesto si inserisce il presente elaborato, affrontando il tema della non linearità e la sovrapposizione tempo-temperatura nell’autoriparazione di un bitume tradizionale e un bitume modificato. Dapprima, è stato necessario caratterizzare la risposta in campo viscoelastico lineare mediante l’elaborazione dei dati ottenuti da prove in scansione di frequenza, applicando il principio di sovrapposizione tempo-temperatura e il modello CAM, al fine di determinare le curve maestre in termini di modulo complesso e angolo di fase. Applicando il modello di Maxwell Generalizzato con la discretizzazione in serie di Prony, è stata modellata la risposta viscoelastica lineare. In seguito, per determinare la risposta viscoelastica non lineare, sono state svolte delle prove in scansione di deformazione con l’obiettivo di isolare la componente non lineare dal danno. Successivamente, l’elaborazione dei dati mediante opportune analisi ha permesso la costruzione di curve maestre in campo non lineare e la determinazione di fattori di spostamento non lineari. Terminata tale fase, dall’elaborazione delle prove a fatica sono state determinate le deformazioni alle tensioni di picco, necessarie per eseguire le prove di autoriparazione. Per valutare i soli effetti indotti dal processo di autoriparazione, si sono eseguite prove di indurimento sterico, rimuovendo l’incremento indotto da tale fenomeno nel recupero complessivo di rigidità raggiunto nelle prove di autoriparazione. Il modello S-VECD è stato applicato ai risultati di tali prove, condotte a diverse temperature, successivamente rappresentate mediante curve caratteristiche di danno (DCC). Da tali curve è stato possibile notare la forte dipendenza dei materiali dalla temperatura. L’applicazione della sovrapposizione tempo-temperatura, mediante l’utilizzo dei fattori di spostamento lineari ha permesso la sovrapposizione delle DCC. Infine, introducendo i fattori di spostamento non lineari, si è cercato di determinare gli effetti prodotti dalla non linearità nella perdita d’integrità del bitume. In tal caso, il rapido incremento dei fattori di spostamento non lineari, rispetto al tempo, ha portato all’interruzione dell’analisi, una volta introdotta la non linearità.