Asphalt mixtures improved with plastic additives: mix design and case study in an airport

Today the growing demand for performance and the need to protect the ecosystem lead engineers to develop new manufacturing technologies and to experiment the use of new materials. The criterion followed is to promote more rational use of available resources and low environmental impact techniques. A method that can help improve the quality of pavements, avoiding deg-radation, with benefit and savings regarding the need for maintenance, is the addition of polymers in asphalt mixtures. The fact is that the use of polymers makes it possible to increase the per-formance of asphalt mixtures, decreasing production and laying costs, and reducing the environmental impact. Not only that, but for sustainable development it makes it possible to reduce consumption of valuable natu-ral resources. The aim of this study is the optimization of mixtures that do not neces-sarily employ high-performance materials, but make use of locally avail-able stone aggregate and bitumen, aiming to improve the traditional mix-tures, as is made possible by addition of polymers. For this purpose, the mixtures studied were subjected to various laborato-ry tests, such as the Marshall test, the gyratory compactor test, water sen-sitivity test, wheel-tracking test, four-point bending tests and triaxial cell tests and field tests like the HWD test. The test results showed the advantage of using polymers, and especially waste, in the asphalt mixtures in technical, economic and environmental terms, and thus justify their use in settings where the pavements are sub-ject to high loads, which lead to gradual surface degradation.

La crescente domanda di prestazioni e le esigenze di salvaguardia dell’ecosistema spingono a sviluppare nuove tecnologie di lavorazione, a sperimentare l’impiego di nuovi materiali, a migliorare i metodi di progetto delle miscele. Il criterio seguito è quello di un impiego più razionale delle risorse e dell’utilizzo di tecniche a basso impatto ambientale. Per ragioni tecniche ed economiche stiamo assistendo al fenomeno di espansione nel mercato degli additivi, impiegati nella produzione di miscele bituminose per migliorarne le prestazioni e ridurre i costi. In generale, però riuscire a soddisfare tutti gli obiettivi con un unico prodotto è difficile, perché l’alta qualità richiede costi più alti. Le ultime ricerche in questo campo hanno permesso di ottenere prodotti la cui qualità è incrementare le prestazioni al minimo costo. All’interno di questo scenario va inserita l’attività di ricerca svolta nel triennio 2014-2016. La prima fase, svolta presso l’Università del Minho (Guimarães, Portogallo), ha permesso di valutare i due metodi di introduzione degli additivi in miscela, noti in letteratura come WET e DRY. Nella seconda fase, svolta presso l’Università di Palermo, ci si è concentrati sull’ottimizzazione di miscele che facciano uso di aggregati lapidei e bitumi localmente disponibili, puntando al miglioramento delle formule tradizionali come reso possibile mediante l’additivazione con appositi polimeri. Infine nella terza fase è stato possibile mettere a confronto i dati di laboratorio e i dati di campo della pavimentazione del raccordo di accesso al nuovo piazzale aeromobili dell’Aeroporto Falcone-Borsellino di Palermo, dove sono state impiegate miscele additivate con polimeri. I conglomerati bituminosi migliorati con additivi plastici risultano quindi di particolare interesse sia da un punto di vista economico-ambientale perché consentono di limitare l’uso di materie prime e di utilizzare materie di scarto, sia da punto di vista tecnico in quanto offrono prestazioni migliorate rispetto alle formulazioni classiche e ciò risulta di particolare interesse in campo aeroportuale per il rafforzamento delle vie di rullaggio e delle piste di volo, così come negli interventi di manutenzione in ambito stradale, ove si tende a non intervenire, maggiorandolo, sullo spessore della sovrastruttura.