Le pavimentazioni PCC

Le pavimentazioni rigide sono così chiamate perché la struttura della pavimentazione deflette molto poco sotto carico a causa dell’alto modulo di elasticità del loro strato superficiale. Una struttura di pavimentazione rigida è tipicamente composta da uno strato superficiale PCC costruito sopra (1) il sottofondo o (2) uno strato di base sottostante. A causa della sua rigidità relativa, la struttura della pavimentazione distribuisce i carichi su una vasta area con solo uno, o al massimo due, strati strutturali (vedi Figura 1).
Figura 1. Questa sezione descrive la tipica struttura rigida della pavimentazione che consiste in:

Surface course

Questo è lo strato superiore, che consiste nella lastra PCC.

Strato di base

Questo è lo strato direttamente sotto lo strato di PCC e generalmente consiste di aggregato o sottofondo stabilizzato.

Subase

Questo è lo strato (o gli strati) sotto lo strato di base. Un sottofondo non è sempre necessario e quindi può essere spesso omesso.

Elementi strutturali

Una tipica struttura di pavimentazione rigida (vedi Figura 2) consiste nello strato superficiale e nei sottostanti strati di base e sottofondo (se usati). Lo strato superficiale (fatto di PCC) è il più rigido (come misurato dal modulo resiliente) e fornisce la maggior parte della forza. Gli strati sottostanti sono ordini di grandezza meno rigidi, ma danno ancora importanti contributi alla resistenza della pavimentazione così come al drenaggio e alla protezione dal gelo.

Figura 2. Struttura di base della pavimentazione rigida

Surface Course

Il surface course è lo strato in contatto con i carichi di traffico ed è fatto di PCC. Fornisce caratteristiche come l’attrito (vedi Figura 3), la scorrevolezza, il controllo del rumore e il drenaggio. Inoltre, serve come strato di impermeabilizzazione per la base, il sottofondo e il sottofondo sottostanti. Lo strato superficiale può variare in spessore, ma di solito è compreso tra 150 mm (6 pollici) (per carichi leggeri) e 300 mm (12 pollici) (per carichi pesanti e traffico elevato). La Figura 4 mostra uno strato superficiale di 300 mm (12 pollici).

Corso di base

Lo strato di base si trova immediatamente sotto lo strato superficiale. Esso fornisce (1) un’ulteriore distribuzione del carico, (2) contribuisce al drenaggio e alla resistenza al gelo, (3) un supporto uniforme alla pavimentazione e (4) una piattaforma stabile per le attrezzature di costruzione (ACPA, 2001). Le basi aiutano anche a prevenire il movimento del suolo del sottofondo dovuto al pompaggio delle lastre. Le basi sono solitamente costruite con:

1. Base in aggregato. Un semplice strato di base di aggregato frantumato è stato un’opzione comune fin dall’inizio del 1900 ed è ancora appropriato in molte situazioni oggi.
2. Aggregato o terreno stabilizzato (vedi Figura 5). Gli agenti stabilizzanti sono usati per legare particelle altrimenti sciolte le une alle altre, fornendo forza e coesione. Le basi trattate con cemento (CTB) possono essere costruite fino al 20-25% della forza del manto superficiale (FHWA, 1999). Tuttavia, le basi trattate con cemento (CTB) usate negli anni ’50 e nei primi anni ’60 avevano la tendenza a perdere quantità eccessive di materiale che portavano alla fessurazione dei pannelli e all’assestamento.
3. HMA a grana densa. In situazioni in cui si desidera un’elevata rigidità della base, i corsi di base possono essere costruiti utilizzando uno strato di HMA a grana densa.
4. HMA permeabile. In alcune situazioni in cui si desidera un’elevata rigidità della base e un eccellente drenaggio, i corsi di base possono essere costruiti utilizzando un HMA a grana aperta. Ricerche recenti possono indicare alcuni problemi significativi con l’uso dell’ATPB.
5. Calcestruzzo magro (vedi Figura 6). Contiene meno pasta di cemento portland di un tipico PCC ed è più forte di un aggregato stabilizzato. Le basi di calcestruzzo magro (LCB) possono essere costruite fino al 25-50% della resistenza del manto stradale (FHWA, 1999). Una base di calcestruzzo magro funziona come un normale strato superficiale in PCC e quindi richiede giunti di costruzione e si fessura nel tempo. Questi giunti e fessure possono potenzialmente causare crepe di riflessione nel manto superficiale se non sono accuratamente abbinati.

Sottofondo

Il sottofondo è la parte della struttura della pavimentazione tra il fondo e il sottofondo. Funziona principalmente come supporto strutturale, ma può anche:

1. Minimizzare l’intrusione di particelle dal sottofondo nella struttura della pavimentazione.
2. Migliorare il drenaggio.
3. Minimizzare i danni da azione del gelo.
4. Fornire una piattaforma di lavoro per la costruzione.

Il sottofondo generalmente consiste di materiali di qualità inferiore rispetto al corso di base ma migliore rispetto ai terreni di sottofondo. I materiali appropriati sono aggregati e riempimenti strutturali di alta qualità. Un sottofondo non è sempre necessario o usato.

Tipi

Quasi tutte le pavimentazioni rigide sono fatte con Portland Cement Concrete (PCC). Le pavimentazioni rigide sono differenziate in tre categorie principali in base ai loro mezzi di controllo delle crepe:

Jointed plain concrete pavement (JPCP)

Questo è il tipo più comune di pavimentazione rigida. JPCP controlla le crepe dividendo la pavimentazione in singole lastre separate da giunti di contrazione. Le lastre sono tipicamente larghe una corsia e lunghe tra i 3,7 m (12 ft.) e i 6,1 m (20 ft.). JPCP non utilizza alcun rinforzo in acciaio, ma utilizza barre di rinforzo e barre di collegamento.

Pavimentazione giuntata in cemento armato (JRCP)

Come il JPCP, il JRCP controlla le crepe dividendo la pavimentazione in singole lastre separate da giunti di contrazione. Tuttavia, queste lastre sono molto più lunghe (fino a 15 m) rispetto alle lastre JPCP, quindi JRCP utilizza l’acciaio di rinforzo all’interno di ogni lastra per controllare le crepe all’interno della lastra. Questo tipo di pavimentazione non è più costruito negli Stati Uniti a causa di alcuni problemi di prestazioni a lungo termine.

Pavimentazione in cemento armato continuo (CRCP)

Questo tipo di pavimentazione rigida utilizza l’acciaio di rinforzo piuttosto che i giunti di contrazione per il controllo delle crepe. Le crepe appaiono tipicamente ogni 1.1 – 2.4 m (3.5 – 8 ft.) sono tenute strettamente insieme dal sottostante acciaio di rinforzo. FHWA Tech Brief.