Come funzionano e come sono fatte le pavimentazioni stradali drenanti?

Uno dei maggiori problemi associati ad una corretta progettazione di una pavimentazione stradale è quello relativo all'allontanamento delle acque meteoriche (come ad esempio la pioggia) dalla sede stradale. Esistono differenti tecniche progettuali per garantire il corretto deflusso di queste acque ma l'utilizzo di pavimentazioni drenanti sembra essere una tra le migliori soluzioni disponibili ad oggi. Queste infatti permettono di evitare l'acquaplaning e l'allagamento delle strade, siano esse urbane, extraurbane o autostrade. In questo articolo affrontiamo questa tematica, facendo prima un breve cenno alle pavimentazioni stradali in generale e quali sono le componenti principali.

Come è fatta una pavimentazione stradale

La pavimentazione stradale nel tempo deve garantire confort e sicurezza, nonché ripartire al terreno le azioni prodotte dai mezzi di trasporto. Lo schema classico di pavimentazione stradale prevede differenti strati e, in particolare, si distingue:

• Uno strato di usura superficiale, è quello a diretto contatto con i veicoli ed è formato da una miscela di conglomerato bituminoso (volgarmente chiamato asfalto). Si chiama così perché nel tempo si assottiglia per effetto delle azioni meccaniche che i veicoli esercitano su esso;
• Il binder, sempre costituito da conglomerato bituminoso. Funge da collegamento tra lo strato di usura e gli strati sottostanti;
• Uno strato di base, formato da conglomerato bituminoso e misti cementati. Ha una funzione strutturale di assorbimento e ripartizione dei carichi fino alla fondazione;
• La fondazione, ovvero lo strato terminale che sta a diretto contatto con il terreno. Ha il compito di trasmettere i carichi al terreno di sottofondo.

Perché la pavimentazione deve allontanare l'acqua

Può accadere che forti eventi meteorici formino uno strato superficiale aggiuntivo, sovrastante quello di usura, fatto praticamente da sola acqua. In queste condizioni, tutto il meccanismo di aderenza degli pneumatici alla strada e la conseguente stabilità del veicolo si trovano ad essere compromessi: si genera quello che tecnicamente viene chiamato acquaplaning. In sostanza, è come se il veicolo non fosse più meccanicamente adeso allo strato superficiale, ma galleggiasse in questo strato di acqua.

non perderti questo articolo

Cos’è la clotoide stradale, l’elemento matematico che serve per la sicurezza dei tracciati stradali

Da cosa dipende la formazione di questo velo idrico? Certamente dall'intensità e la durata dell'evento meteorico. Ma non solo! Dipende anche dalla velocità con cui la stessa strada sia in grado di evitarne. Questo avviene tramite lo strato di usura e le sue caratteristiche, sia geometriche che granulometrico/meccaniche. Per questa ragione, si parla di strato di usura formato da:

• Conglomerati bituminosi chiusi;
• Conglomerati bituminosi aperti, ovvero drenanti.

Il conglomerato bituminoso chiuso allontana le acque superficiali grazie alla sua pendenza. L'acqua quindi scorre verso le zone laterali in maniera naturale. Un conglomerato chiuso garantisce una migliore resistenza meccanica alla pavimentazione: l'aggettivo chiuso sintetizza il fatto che lo strato in sé ha pochi vuoti e molti punti di contatto tra gli elementi che lo compongono, il che vuol dire maggiore resistenza. Per tale ragione è quello storicamente più utilizzato.

Di contro, il conglomerato bituminoso aperto ha molti più vuoti e, conseguentemente, ridotta resistenza meccanica. Questo rappresenta uno degli svantaggi nell'utilizzo di questa tipologia di conglomerati. L'acqua viene allontanata mediante filtrazione della stessa nello spessore che compone lo strato drenante.

Come si realizza una pavimentazione drenante

Una pavimentazione con strato di usura drenante è quindi formata da conglomerati bituminosi aperti che manifestano la presenza di vuoti residui all'interno della miscela tra il 16 e il 27 %  (quelli chiusi tra il 3 e l'8%). Ma come si fa a realizzare questa percentuale così alta di vuoti? Dipende sostanzialmente dalla dimensione degli aggregati che si usano per creare il conglomerato. Operativamente, in una miscela aperta ci saranno solo dimensioni molto piccole e molto grandi di inerti. Quelle intermedie sono escluse e questo garantisce un adeguato quantitativo di vuoti finali.

Il problema della minor resistenza meccanica legata ai numerosi vuoti viene raggirato mediante l'utilizzo di bitume modificato dall'utilizzo di polimeri (si parla di bitume con modifica tipo hard). Un bitume modificato permette di ottenere standard prestazionali di conglomerato similari a quelli che si avrebbero con una percentuale di vuoti inferiore, in termini di resistenza meccanica.

L'utilizzo di uno strato di usura aperto non è da solo sufficiente a garantire il corretto smaltimento dell'acqua. In questa condizione, infatti, l'acqua si infiltrerebbe negli strati profondi della strada e potrebbe causare dissesti anche a livello di fondazione, con importanti danneggiamenti di tutta l'infrastruttura. Per ovviare a questo problema, lo strato drenante viene posto superiormente ad uno strato chiuso, con adeguata pendenza, che permetta di allontanare lateralmente l'acqua che filtra durante il drenaggio. Nella sostanza, lo strato drenante funge da raccoglitore provvisorio di acqua piovana, quando la pendenza del manto stradale da sola non riesce a far defluire in poco tempo l'acqua stessa.

In definitiva, una pavimentazione drenante non elimina il problema, ma aumenta la velocità di allontanamento dell'acqua rispetto al caso di pavimentazione non drenante. Pertanto, il problema non è mai scongiurato del tutto, in quanto dipende sempre dall'intensità del fenomeno meteorico che causa l'accumulo di acqua!

Usura e manutenzione

L'usura di una pavimentazione drenante non deve essere vista solo in termini di assottigliamento degli strati superficiali per effetto di fenomeni meccanici. La funzione drenante nel tempo può venire meno a seguito del riempimento dei pori di sostanze solite trasportate dalla stessa acqua. In sostanza, è come se il filtro che stiamo usando nel tempo perdesse le sue capacità filtranti, fino anche ad otturarsi completamente. Un adeguato piano di manutenzione deve sopperire a questa fisiologica usura dello strato drenante, mediante appositi processi che mirino a "pulire" il filtro, tramite aspirazione delle sostanze presenti o spruzzando acqua in pressione. Si parla in questi casi di rigenerazione della pavimentazione drenante.