Il Sottofondo Stradale

Pubblicato il Giugno 1, 2021

Da sempre siamo abituati a vedere la Pavimentazione Stradale come una lunga distesa nera su cui viaggiare con le nostre auto, ma la verità è che al di sotto di quel manto scuro ci sono tantissimi altri strati, ognuno di essi funzionale allo svolgimento di un preciso compito.

Partendo dallo strato più profondo, oggi scopriremo e analizzeremo il Sottofondo stradale.

Il Sottofondo stradale: che cos'è?

Il Sottofondo è lo strato più profondo della pavimentazione stradale ed è posto come strato più superficiale del terreno. Ha la funzione di assorbimento e distribuzione dei carichi evitando la loro concentrazione in un unico punto, causa principale di fessurazioni e cedimenti stradali.

L'importanza di un Sottofondo di buona fattura

La presenza di un sottofondo di buona fattura rappresenta un aspetto fondamentale per la miglior resa degli strati sovrastanti e per il mantenimento della loro integrità e qualità nel tempo.

Infatti, anche realizzando pavimentazioni con materiali aventi caratteristiche ottimali in termini di attenuazione delle sollecitazioni generate dal traffico, qualora il sottofondo risultasse avere una scarsa portanza, si registrerà un rapido deterioramento dei livelli sovrastanti e di conseguenza una drastica riduzione della vita utile di tutta l’infrastruttura.

Pertanto, occorre predisporre tutte le misure atte alla valutazione della qualità del sottofondo stradale così da poter realizzare uno strato di adeguata rigidezza in grado di sopportare efficacemente tutti i carichi trasmessi dagli strati sovrastanti. Particolare attenzione deve inoltre essere posta nel caso in cui il sottofondo sia costituito da terreni “limo-argillosi”, ovvero terreni con scarse caratteristiche meccaniche ed estremamente soggetti all’infrazione dell’acqua. Difatti, a contatto con l’acqua, queste tipologie di terreni riescono a malapena a garantire i livelli minimi di portanza, garantendo così un sicuro e celere deterioramento di tutta la sovrastruttura stradale. In questi casi, se la valutazione delle qualità del sottofondo dovesse far emergere di terreni inadatti, si dovrà intervenire o provvedendo con la posa di “geogriglie” e/o “geotessuti”, o sostituendo il terreno scadente con un materiale idoneo a garantire i corretti livelli di portanza, oppure migliorando quello preesistente tramite sofisticate tecniche di stabilizzazione con calce e/o cemento (con “stabilizzazione” si intende quel procedimento atto a migliorare le proprietà meccaniche dei materiali).

Un’ulteriore problematica che spesso interessa il sottofondo in presenza di acqua in zone soggette a climi molto rigidi, è la formazione di agglomerati di ghiaccio durante i periodi invernali, individuabili tramite dei rigonfiamenti più o meno vistosi sul manto stradale. Ma la vera problematica si manifesta con l’arrivo delle stagioni calde. Difatti, con l’innalzamento delle temperature, gli agglomerati di ghiaccio si sciolgono lasciando all’interno del sottofondo delle cavità anche di notevoli dimensioni.

Queste cavità costituiscono un grave punto debole della pavimentazione che possono cedere rapidamente sotto i carichi del traffico veicolare determinando la rottura di tutta la struttura sovrastante. Per arginare tale fenomeno, risulta spesso necessario realizzare un “interstrato” tra il sottofondo e sovrastruttura stradale con un materiale definito “anti-capillare”. Questo strato di mezzo funge sia da blocco per la risalita dell’acqua dal sottofondo, sia da materiale antigelo. Inoltre funge anche da superfice drenante, riuscendo a drenare l’acqua dalle scarpate dei terreni adiacenti.

Le Tipologie di Terreno per il Sottofondo

Nell'edilizia stradale il "terreno" è un materiale molto più complesso di come lo conosciamo nella vita di tutti i giorni. Esso infatti può essere una miscela di componenti non coesivi come la sabbia, i ciottoli e la ghiaia, oppure coesivi come l'argilla e il limo (fango e melma). Per questo motivo esistono tantissimi diversi tipi di terroni, visto che questi non sono praticamente mai composti da un solo componente, ma sono quasi sempre formati da miscele di diversi materiali.

I terreni, in base al loro livello di "compattezza", possono essere così suddivisi:

  • Terreni rocciosi
  • Terreni non coesivi a "granulometria grossolana" (Es. ghiaia, sabbia)
  • Terreni di tipologia mista (Es. ghiaia-argillosa, limo-sabbioso)
  • Terreni coesivi a "granulometria fine" (Es. limo, argilla)

I Terreni Rocciosi

A differenza dei terreni detti "sciolti", come quelli composti da ghiaia e sabbia, i terreni rocciosi hanno una altissima resistenza strutturale naturale.

Prima di poter essere utilizzati per la creazione del sottofondo stradale, la roccia deve essere frantumata e tutto il materiale roccioso così creato deve essere vagliato e suddiviso in base alla dimensione delle particelle che compongono le rocce. Solo successivamente, grazie alla combinazione di diverse classi di rocce si potrà produrre la miscela più adatta detta "granulometria controllata".

Questi materiali vengono frantumati e compattati in maniera ottimale con macchinari aventi rulli di grande ampiezza e con peso molto elevati. Molto utilizzati per questa tipologia di lavorazione sono i "rulli a piede di montone" (in inglese detti Padfoot).

In caso di presenza di materiale di roccioso con pezzature molto grandi, i granuli di dimensioni troppo elevate dovranno essere scartati o frantumati per evitare la creazione di vuoti che, con il passare del tempo, potrebbero causare ingenti cedimenti.

I Terreni non coesivi a "granulometria grossolana"

I terreni non coesivi consistono essenzialmente in particelle individuali. I granuli di questa tipologia di terreni sono più grandi rispetto ai terreni coesivi e non aderiscono tra loro. Le proprietà di questi terreni sono determinate principalmente dalle dimensioni, dalla forma e dalla distribuzione dei singoli elementi costitutivi. Inoltre, l’acqua presente nel terreno influenza la struttura del terreno stesso. Al contrario dei terreni rocciosi, i terreni non coesivi sono compattati in modo ottimale con rulli leggeri e con basse ampiezze.

Terreni di tipologia mista

I terreni misti consistono in una miscela di terreni “incoerenti” e “coesivi”. Le loro proprietà sono estremamente dipendenti dalle quantità dei diversi materiali al loro interno. I terreni misti con alta proporzione di “grani fini” hanno proprietà simili al terreno coesivo. Al contrario, se la proporzione di “grani fini” è bassa, i componenti a “granulometria grossolana” formano una struttura granulare portante e stabile con comportamento più simile a quello di un terreno incoerente. Inoltre, in base alla porzione a granulometria fine presente nel terreno, quest’ultimo sarà più o meno sensibile al contenuto d’acqua. A causa delle possibili variazioni di materiale, non esiste una scelta univoca per l’ampiezza dei rulli da impiegare per la compattazione.

Terreni coesivi a "granulometria fine"

I terreni detti “coesivi” sono composti principalmente da particelle molto piccole con elevata superficie specifica. La coesione e l’adesione tra queste particelle, e quindi tutte le proprietà intrinseche di questi terreni, sono principalmente influenzate dalle forze elettrostatiche agenti sulla superficie delle particelle. Queste forze sono note con il nome di “forze di coesione”. Nel caso di specie, le forze legate al peso delle particelle giocano solamente un ruolo subordinato. Difatti, la struttura e la consistenza di questi terreni dipendono in larga misura dal loro contenuto d’acqua. In caso di scarso contenuto d’acqua, il terreno è soggetto a “sbriciolamento”. Al contrario, in caso di alto contenuto d’acqua, il terreno risulterà molle e semiliquido. È quindi di fondamentale importanza, durante la costruzione del sottofondo che:

  • I terreni coesivi abbiano un contenuto d’acqua il più prossimo possibile al contenuto ottimale
  • Le condizioni atmosferiche presentino un basso tasso di umidità dell’aria
  • Che il terreno non si ammorbidisca successivamente.

Per quanto riguarda la compattazione, i terreni coesivi sono compattati in modo più efficace utilizzando rulli a vibrazione con ampiezze molto elevate. I compattatori a piede di montone pesanti sono particolarmente adatti visto che impastano il terreno e ne espandono la superficie. Così facendo l‘acqua contenuta nel terreno potrà quindi evaporare più facilmente migliorandone la consistenza e con conseguente incremento della “capacità portante”. Inoltre, come precedentemente anticipato, i terreni coesivi possono essere significativamente migliorati e/o stabilizzati prima dell’effettiva compattazione tramite sofisticate tecniche di stabilizzazione utilizzando calce e/o cemento.

Il Grado di Compattazione

Un altro importantissimo parametro per la classificazione e caratterizzazione dei terreni è il grado di compattazione che viene utilizzato per valutare l’addensamento del materiale. Il Grado di Compattazione descrive il rapporto tra la densità determinata in laboratorio e la densità reale ottenuta in cantiere. In cantiere risulta possibile ottenere gradi di compattazione superiori al 100%, poiché la densità determinata in laboratorio rappresenta solamente un valore puramente di riferimento, visto che viene ottenuto in condizioni standard o ideali.

Ecco elencati di seguito i metodi per la determinazione di tale parametro:

  • Metodo del "Volumometro a sabbia"
  • Densità umida
  • Densità secca
  • Contenuto d’acqua

Metodo del "Volumometro a sabbia"

Una piastra ad anello in acciaio viene posta sul terreno da caratterizzare e funge da linea guida durante la prova per la rimozione del terreno sottostante da sottoporre al test che viene rimosso a mano fino a raggiungere la profondità specificata. Il materiale così rimosso viene quindi posto all‘interno di un contenitore a chiusura ermetica. Subito dopo si posiziona un “imbuto doppio” accuratamente pesato e riempito con sabbia calibrata sull’anello d‘acciaio. La sabbia, attraversato un rubinetto aperto dopo il corretto posizionamento, entra nel foro di prova fino a riempirlo completamente. Il rubinetto viene successivamente chiuso solo quando anche la parte inferiore dell’imbuto si è riempita di sabbia. Viene poi nuovamente pesato l’imbuto doppio con la sabbia residua presente nell’imbuto superiore. Il peso ed il volume della sabbia che ha riempito il foro di prova potranno essere determinati calcolando la differenza di peso. Questa specifica prova può essere utilizzata per determinare la “densità umida”, la quale a sua volta può servire per determinare la “densità secca”.

Il “grado di compattazione” è calcolato dalla “densità secca” e dalla densità “Proctor” ottenuta in laboratorio. Questo particolare metodo è utilizzato per i terreni totalmente coesivi, le miscele di sabbia e ghiaia e per gli strati con legante idraulico.

Densità umida

Per il calcolo di questo valore bisogna sapere che, la densità umida è pari alla massa umida divisa per il volume del campione, inclusa la porosità del campione e del grano stesso. La densità umida è principalmente utilizzata per descrivere la densità di campioni di terreno prelevati da un cantiere.

Densità secca

Per determinare la densità secca di un campione di terreno con volume noto, il campione di terreno viene prelevato, essiccato (solitamente tramite l’uso di forni speciali) e infine pesato. La densità secca è pari alla massa secca divisa per il volume del campione tenendo presente la porosità del campione e del grano stesso.

Contenuto d’acqua

Il contenuto d’acqua di un terreno influenza in modo assolutamente significativo la sua capacità di compattazione agendo come “lubrificante” tra le particelle. In caso di contenuto d’acqua troppo basso, l’effetto lubrificante risulterà molto scarso, e di conseguenza la resistenza all’attrito dei singoli grani tra di loro sarà al contrario molto elevata. In questo caso specifico la compattazione del terreno risulterà molto difficile. Tuttavia, anche in caso di contenuto d’acqua troppo elevato la compattazione risulta difficile, poiché ciò creerà un’alta pressione dell’acqua nel terreno durante la compattazione, impedendo così l’avvicinamento dei granuli. Se il contenuto d’acqua di un terreno è pari al contenuto d’acqua ottimale si potrà ottenere il miglior risultato possibile di compattazione, in quanto l’acqua agisce come lubrificante, ma senza interferire durante tutto il processo.

Conclusioni: La nostra offerta

Oggigiorno le Pavimentazioni Stradali sono tra le più importanti infrastrutture presenti al mondo. Con il passare degli anni sia i materiali, sia le tecniche di preparazione delle miscele, sia le tecniche di stesura, si sono ampiamente evolute spingendo le aziende del settore a specializzarsi sempre di più.

Grazie alla nostra esperienza trentennale sia nel campo della produzione con Futura Conglomerati, sia nel campo della messa in opera di ogni tipologia di pavimentazione stradale con Co.ri, parte del nostro gruppo, siamo in grado di offrire l'eccellenza nella creazione di pavimentazioni stradali a prezzi competitivi, anche per pavimentazioni speciali e dall'alto contenuto tecnologico.

Per ulteriori approfondimenti vi rimandiamo anche alla rivista ufficiale della SITEB.

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