Aggregato

Aggregato” è un termine collettivo per i materiali minerali come sabbia, ghiaia e pietrisco che vengono utilizzati con un mezzo legante (come acqua, bitume, cemento portland, calce, ecc.) per formare materiali composti (come il cemento asfalto e il cemento portland). In volume, l’aggregato rappresenta generalmente dal 92 al 96% dell’HMA e circa il 70-80% del cemento portland. L’aggregato è anche usato per i corsi di base e di sottofondo per pavimentazioni sia flessibili che rigide.

Gli aggregati possono essere naturali o prodotti. Gli aggregati naturali sono generalmente estratti da formazioni rocciose più grandi attraverso uno scavo aperto (cava). La roccia estratta viene in genere ridotta a dimensioni utilizzabili mediante frantumazione meccanica. L’aggregato fabbricato è spesso il sottoprodotto di altre industrie manifatturiere.

Questa sezione discuterà brevemente le fonti di aggregati e le operazioni di estrazione, quindi descriverà le proprietà minerali, chimiche e fisiche di base degli aggregati più importanti per le pavimentazioni e i test tipici utilizzati per determinare queste proprietà. La seguente fonte contiene informazioni più dettagliate sugli aggregati:

Fonti di aggregati

Gli aggregati possono provenire da fonti naturali o fabbricate. Gli aggregati naturali provengono dalle rocce, di cui esistono tre grandi classificazioni geologiche (Roberts, et al., 1996):

Roccia ignea Queste rocce sono principalmente cristalline e si sono formate dal raffreddamento di materiale roccioso fuso sotto la crosta terrestre (magma). Rocce sedimentarie Queste rocce sono formate da materiale insolubile depositato (per esempio, i resti di roccia esistente depositati sul fondo di un oceano o di un lago). Questo materiale viene trasformato in roccia dal calore e dalla pressione. Le rocce sedimentarie hanno un aspetto stratificato e sono ulteriormente classificate in base al loro minerale predominante come calcaree (calcare, gesso, ecc.), silicee (cerreto, arenaria, ecc.) o argillose (scisto, ecc.). Roccia metamorfica Si tratta di rocce ignee o sedimentarie che sono state sottoposte a calore e/o pressione abbastanza grandi da cambiare la loro struttura minerale in modo da essere diverse dalla roccia originale.

La roccia lavorata consiste tipicamente in sottoprodotti industriali come le scorie (sottoprodotto della lavorazione metallurgica – tipicamente prodotto dalla lavorazione dell’acciaio, dello stagno e del rame) o roccia speciale che viene prodotta per avere una particolare caratteristica fisica che non si trova nella roccia naturale (come la bassa densità dell’aggregato leggero).

Produzione di aggregati

Gli aggregati vengono prodotti in una cava o in una miniera (Figura 1) la cui funzione fondamentale è quella di convertire la roccia in situ in aggregato con caratteristiche specifiche. Di solito la roccia viene fatta esplodere o scavata dalle pareti della cava e poi ridotta in dimensioni utilizzando una serie di vagli e frantoi. Alcune cave sono anche in grado di lavare l’aggregato finito.

Proprietà minerali

La composizione minerale di un aggregato determina in gran parte le sue caratteristiche fisiche e come si comporta come materiale da pavimentazione. Pertanto, quando si seleziona una fonte di aggregato, la conoscenza delle proprietà minerali della roccia di cava può fornire un ottimo indizio sull’idoneità dell’aggregato risultante. Cordon (1979) fornisce alcune linee guida generali per gli aggregati usati in HMA.

Tabella 1. Proprietà desiderabili delle rocce per HMA
(da Cordon, 1979 come indicato in Roberts et al, 1996)

In generale, le relazioni tra proprietà minerali e fisiche sono abbastanza complesse, rendendo difficile prevedere con precisione come si comporterà un particolare aggregato in base alle sole proprietà minerali.

Proprietà chimiche

Anche se relativamente poco importanti per gli aggregati sfusi, le proprietà chimiche degli aggregati sono importanti in un materiale da pavimentazione. In HMA, la chimica della superficie dell’aggregato può determinare quanto bene il legante cemento-asfalto aderirà alla superficie dell’aggregato. Una scarsa aderenza, comunemente indicata come stripping, può causare un cedimento strutturale prematuro. Nel PCC, gli aggregati che contengono forme reattive di silice possono reagire in modo espansivo con gli alcali contenuti nella pasta di cemento. Questa espansione può causare fessurazioni, distacchi superficiali e distacchi. Si noti che alcune proprietà chimiche dell’aggregato possono cambiare nel tempo, specialmente dopo che l’aggregato è schiacciato. Un aggregato appena frantumato può mostrare una diversa affinità per l’acqua rispetto allo stesso aggregato che è stato frantumato e lasciato in un magazzino per un anno.

Queste sono le proprietà chimiche tipiche che vengono misurate per gli aggregati:

• Stripping
• Reazione alcali-aggregato

Proprietà fisiche

Le proprietà fisiche degli aggregati sono le proprietà più evidenti degli aggregati e hanno anche l’effetto più diretto su come un aggregato si comporta sia come componente del materiale della pavimentazione che da solo come materiale di base o sottofondo. Le proprietà fisiche degli aggregati comunemente misurate sono (Roberts et al, 1996):

• Gradazione e dimensione
• Durezza e resistenza all’abrasione
• Durabilità e solidità
• Forma delle particelle e struttura superficiale
• Pulizia e materiali deleteri
• Contenuto di umidità

Queste non sono le uniche proprietà fisiche degli aggregati ma piuttosto le più comunemente misurate. I test utilizzati per quantificare queste proprietà sono in gran parte empirici. Le proprietà fisiche di un aggregato possono cambiare nel tempo. Per esempio, un aggregato appena frantumato può contenere più polvere e quindi essere meno ricettivo al legame con un legante dell’asfalto

Aggregato come materiale di base

L’aggregato è spesso usato da solo come base o sottofondo non legato. Quando viene usato come tale, l’aggregato è tipicamente caratterizzato dalle proprietà fisiche precedenti e dalla rigidità complessiva dello strato. La rigidità dello strato è caratterizzata dagli stessi test utilizzati per caratterizzare la rigidità del sottofondo.