InfrastruttureSostenibilità

Strade in calcestruzzo: lunga vita utile, impatto e costi ridotti sull’intero ciclo di vita

Le strade sono fondamentali per il trasporto di merci e di persone, motivo per cui rivestono un ruolo importante nello sviluppo economico e sociale di un Paese. Pertanto, abbiamo bisogno di strade che assicurino la regolarità del flusso veicolare e un’elevata disponibilità. Ciò significa, a sua volta, che il numero di cantieri per interventi di riparazione, manutenzione o ricostruzione deve essere limitato.

Preferire le pavimentazioni in calcestruzzo, quando si costruiscono strade, ha il duplice vantaggio di garantire “elevata capacità portante e durabilità”, sia per le pavimentazioni di reti stradali nazionali, o comunque per vie di grande comunicazione, sia per le strade locali di reti provinciali. Questi vantaggi diventeranno ancor più importanti per le autostrade, dato che i volumi di traffico sono destinati prevedibilmente ad aumentare su queste reti e il contesto economico, a livello internazionale e locale, esige mobilità garantita e regolarità del traffico merci.

Le pavimentazioni in calcestruzzo possono raggiungere facilmente una vita utile di 30-40 anni o più senza danni strutturali. Grazie a una lunga vita utile e a bassi costi di manutenzione, il costo totale del ciclo di vita delle strade in calcestruzzo è contenuto. Il numero minimo di chiusure al traffico necessario per lavori di manutenzione comporta meno interruzioni della circolazione e, pertanto, offre notevoli vantaggi dal punto di vista ambientale ed economico. Una lunga vita utile con poca manutenzione significa anche che si prolunga l’intervallo fino al momento in cui si richiederanno materiali per una nuova costruzione. Dopo la demolizione, il calcestruzzo viene frantumato e separato per essere poi riutilizzato sotto forma di aggregato riciclato nella costruzione di nuove strade, come materiale per lo strato di sottofondo o per quello di fondazione, oppure per sostituire un aggregato vergine in una nuova miscela di calcestruzzo. Lunga vita utile e riciclo sono entrambi applicazioni di costruzione circolare: preservano le risorse naturali e riducono le emissioni inevitabili nella produzione di materiali da costruzione. Infine, con l’avvento delle moderne tecniche di costruzione, le pavimentazioni in calcestruzzo consentono di ridurre significativamente le emissioni acustiche da rotolamento degli pneumatici, la resistenza al rotolamento degli pneumatici e il consumo di carburante. Inoltre, assicurano una superficie antisdrucciolo, indeformabile e di colore chiaro, che è quindi sicura per la guida.

© InformationsZentrum Beton, Germany

Disponibilità delle strade

Il termine sostenibilità include vari aspetti, la cui rilevanza cambia in funzione delle circostanze. Noi pretendiamo che le strade siano quanto più possibile sicure, confortevoli e, idealmente, libere da ingorghi, consentendo sempre gli spostamenti di persone e merci.

Gli ingorghi causati da lavori di costruzione o riparazione hanno un impatto negativo sulla sostenibilità per i seguenti motivi:

  • Deviazioni della circolazione, supportate dalle attuali tecnologie di navigazione, che spesso causano un volume eccessivo di traffico sui percorsi alternativi con conseguente sovraccarico strutturale.
  • Perdita di tempo prezioso per le attività della vita quotidiana, il lavoro e la consegna delle merci.
  • Consumo eccessivo di carburante e maggiori emissioni di CO2 quando i veicoli sono fermi, costretti in coda e a fare deviazioni.
  • Aumento nel numero di incidenti nei cantieri e nelle aree interessate da deviazioni del traffico.

Un percorso stradale sostenibile deve, quindi, essere scorrevole. Una pavimentazione sostenibile deve essere duratura e richiedere poca manutenzione.

Pavimentazioni con lunga vita utile e rapporto con la sostenibilità

Per vita utile s’intende il periodo che va dalla costruzione di una strada alla fine della sua funzionalità. In termini tecnici, si parla anche di durabilità di una costruzione. Per preservare la vita utile di una pavimentazione stradale, i due principali metodi di costruzione, calcestruzzo e conglomerato bituminoso (comunemente noto come asfalto), richiedono un impegno differente in termini di manutenzione. Nell’arco della vita utile attesa – per lo più 30 anni – le pavimentazioni in calcestruzzo non richiedono quasi alcun intervento di manutenzione programmata, fatta eccezione per il rinnovo della sigillatura dei giunti (altre tecniche di manutenzione e preservazione sono descritte in dettaglio nel capitolo “Preservare delle pavimentazioni in calcestruzzo”). A ciò si aggiunga che, nella pratica, le pavimentazioni in calcestruzzo si usano per periodi di solito molto più lunghi, a volte anche oltre 50 anni per le autostrade, arrivando anche a 100 anni per le strade interessate da volumi di traffico minori. I metodi di dimensionamento, i materiali innovativi e le tecniche di costruzione attualmente disponibili rendono possibile oggi assicurare vite utili anche più lunghe di 50 anni. Questo è il particolare potenziale del metodo di costruzione che usa il calcestruzzo, che non è ancora stato recepito pienamente nelle attuali norme relative alla progettazione stradale.

La longevità delle pavimentazioni in calcestruzzo torna utile quando si eseguono analisi dell’intero ciclo di vita. Ciò riguarda sia le analisi del costo nel ciclo di vita (LCCA) sia gli studi sull’impatto ambientale (LCA). Un tale approccio olistico è il modo giusto per confrontare alternative differenti (scelta della pavimentazione o del metodo di rinnovamento, ecc.) sulla base di una visione a lungo termine. Le strutture stradali in asfalto e calcestruzzo hanno costi iniziali comparabili, ma il calcestruzzo ha non solo costi di manutenzione significativamente più bassi, ma anche il costo dell’intero ciclo di vita è più favorevole.

CRCP = Continuously Reinforecd Concrete Pavement
JPCP = Jointed Plain Concrete Pavement


Confronto del costo del ciclo di vita (costruzione-manutenzione-ricostruzione) su un periodo di analisi di 60 anni per diverse strutture autostradali in calcestruzzo e asfalto ©AB-Roads


Nel concetto di “economia circolare”, anche la longevità riveste un ruolo fondamentale. Nella realtà, la prevenzione è l’opzione preferita nella gerarchia dei rifiuti e prolungare la vita utile di una strada compiendo le scelte giuste comporterà un utilizzo più efficiente delle risorse rispetto a interventi frequenti di manutenzione e riabilitazione o ricostruzione.

Progetti realizzati in partenariato pubblico-privato (PPP)

Per illustrare quest’aspetto della costruzione di autostrade vale la pena considerare brevemente alcuni tratti autostradali costruiti in Germania da aziende private negli ultimi 15 anni. Infatti, gli accordi contrattuali di base di tali progetti riuniscono gli aspetti legati alla costruzione e gestione di autostrade e in questo modo fissano, con buona precisione, i più importanti criteri di sostenibilità dal punto di vista economico:

  • Dato che il contratto riunisce gli aspetti legati alla costruzione e gestione (30+ anni), la consueta clausola di garanzia variabile da due a cinque anni viene modificata in responsabilità diretta per la qualità per l’intera durata del contratto di esercizio.
  • Dato che il contratto prevede elevate penali per i periodi di blocco della circolazione, dal punto di vista economico il gestore ha un forte interesse nell’assicurare sempre la massima disponibilità della rete.

In più, tutti i tratti autostradali costruiti nell’ambito di progetti PPP hanno tempi di realizzazione più brevi e sono costruiti nel rispetto di un alto standard di qualità. L’ultimo aspetto è di particolare importanza dal punto di vista economico, poiché alla fine del periodo di esercizio previsto dal contratto, nella maggior parte dei casi 30 anni, queste strade non sono al termine della loro vita utile, ma sono ancora fruibili per il pubblico in buone condizioni di utilizzo definite contrattualmente. Pertanto, l’autostrada può essere utilizzata immediatamente e senza restrizioni, avendo un elevato potenziale di uso residuo.

In virtù di tali requisiti contrattuali, quasi tutti i consorzi costituiti da costruttore e gestore e i finanziatori che li sostengono hanno scelto le pavimentazioni in calcestruzzo, essendo queste conformi ai requisiti contrattuali di prognosi sicura a lungo termine.

Strada urbana di oltre 50 anni ancora in buone condizioni e funzionale.

Le strade in calcestruzzo consentono una gestione efficiente della rete

Gli investimenti necessari per la gestione delle strade sono costosi, hanno un impatto su budget e debiti pubblici e, pertanto, richiedono una prospettiva a lungo termine. Il calcestruzzo è un materiale da costruzione molto affidabile. Se progettate correttamente, le pavimentazioni stradali in calcestruzzo sono in grado di sopportare i volumi di traffico senza che ciò alteri le loro proprietà strutturali. Il criterio principale per un adeguato dimensionamento è lo spessore: quanto più spessa è la pavimentazione, tanto più lunga è la vita utile di progetto della struttura. Ad esempio, aumentare lo spessore della lastra di soli 2 cm, come prevedono le correnti regole di progettazione, significa estendere la vita utile attesa calcolata di 10-15 anni.

I sofisticati modelli di calcolo disponibili oggi possono essere utilizzati anche per valutare la rimanente vita utile dei tratti autostradali esistenti. Siccome le strutture in calcestruzzo cambiano in modo molto prevedibile, sono particolarmente utili per le previsioni a lungo termine della vita utile residua.

La costruzione in calcestruzzo offre, quindi, la possibilità di una gestione a lungo termine della rete stradale dal punto di vista tecnico ed economico. Monitorando adeguatamente il traffico veicolare, è possibile prevedere con massima precisione e pianificare in anticipo quando saranno necessari interventi di rinnovo e quali saranno i tratti interessati. Considerato che il degrado delle strutture in calcestruzzo è molto lento, l’intervallo fino al rinnovo è abbastanza dilatato, da 5 a 10 anni. Conoscendo adeguatamente la capacità strutturale, è possibile pianificare a lungo termine gli interventi di manutenzione e anche indicare riserve temporali. Ciò consente di valutare con lungimiranza la domanda e di pianificare l’utilizzo delle risorse finanziarie, come anche una gestione intelligente degli interventi di riabilitazione per mantenere una sufficiente disponibilità della rete in caso di lavori di costruzione.

Preservare le pavimentazioni in calcestruzzo (CPP)

La FHWA (l’ente federale statunitense responsabile per la rete autostradale) nel suo rapporto “Strategies for Concrete Pavement Preservation” (Van Dam et al.) dà una nuova e più ampia definizione di CPP: “strategia che mira a estendere quanto più possibile la vita utile delle pavimentazioni in calcestruzzo bloccando, diminuendo enormemente o prevenendo il processo di deterioramento”.

Questa strategia si realizza in tre modi:

  1. Progettare e costruire pavimentazioni in calcestruzzo destinate a durare nel tempo, quindi con una lunga vita utile. Ciò significa che tali pavimentazioni sono strutturalmente adeguate e abbastanza libere da sollecitazioni per tutta la vita utile. I fattori chiave da cui ciò dipende sono progetto strutturale, materiali durevoli e tecniche di costruzione appropriate.
  2. Applicare rinforzi (asfalto o calcestruzzo) come trattamento preservativo. In tal caso, la struttura stradale esistente funge da base per la nuova pavimentazione, che consente di ridurre la necessità di nuovi materiali e relativi trasporto, emissioni, tempi e costi di costruzione. Il risparmio sui materiali deriva dal ridotto spessore di progetto e dall’assenza di un nuovo strato di fondo. L’applicazione di rinforzi in calcestruzzo sulle pavimentazioni in calcestruzzo esistenti, unitamente a un interstrato di geotessile o asfalto, si è dimostrata una soluzione molto duratura ed efficace dal punto di vista dei costi. Sul CRCP (calcestruzzo ad armatura continua), è possibile applicare anche uno strato d’usura in asfalto. Pur necessitando di sostituzioni periodiche, assicura una superficie confortevole, mentre il calcestruzzo sottostante continua ad assolvere alla funzione strutturale.
  3. Mantenere lo stato di efficienza della pavimentazione in calcestruzzo esistente con l’ausilio di trattamenti di CPR (rinnovo). Le attività di manutenzione preventiva e gli interventi minori di riabilitazione consistono principalmente nella sostituzione dei giunti e riparazione parziale attraverso l’intera profondità. Tuttavia, sono disponibili diverse altre tecniche per riparare sollecitazioni strutturali o superficiali. Ad esempio, il metodo “dowel bar retrofit” (DBR) consiste nell’inserire barre attraverso i giunti o le lesioni di una pavimentazione in calcestruzzo al fine di ristabilire il trasferimento del carico e risolvere il problema di spostamento dei giunti trasversali e relativo rumore e vibrazioni. Ed è così che le vecchie superfici rumorose e dissestate possono trasformarsi in strade silenziose e lisce grazie a passaggi di frantumazione e scanalatura, la cosiddetta “superficie in calcestruzzo di ultima generazione”.

È chiaro che la CPP è perfettamente in linea con il concetto di strade in calcestruzzo dalla lunga vita utile.

Fresatrice stradale in azione.

Altri vantaggi delle pavimentazioni in calcestruzzo

Nei Fact sheet EUPAVE precedenti sono disponibili maggiori informazioni su:

  • Superfici fredde riflettenti: https://blog.federbeton.it/strade-in-calcestruzzo-soluzione-sostenibile-per-mitigare-i-cambiamenti-climatici/
  • Riduzione del consumo di carburante: https://blog.federbeton.it/strade-in-calcestruzzo-un-contributo-alla-decarbonizzazione-dei-trasporti/
  • Riciclo al 100%: https://blog.federbeton.it/strade-in-calcestruzzo-sostenibili-durevoli-e-interamente-riciclabili/
  • Resilienza climatica: https://blog.federbeton.it/strade-in-calcestruzzo-resilienti-ai-cambiamenti-climatici-e-agli-eventi-meteorologici-estremi/

Ulteriori benefici ambientali delle strade in calcestruzzo sono illustrati nell’infografica di EUPAVE “Concrete Pavements Make Roads More Sustainable” (2019), https://www.eupave.eu/resources-files/infographic

Bibliografia

Beeldens A. (2022) Life-cycle cost of CRCP * a comparative study
Peck, M. (2020) Betonstraßen sicher und dauerhaft. InformationsZentrum Beton GmbH & Gütegemeinschaft Verkehrsflächen aus Beton e.V.
Van Dam, T., Smith, K., Snyder, M., Ram, P., Bufala, N. (2019) Strategies for Concrete Pavement Preservation. Interim Report FHWA-HIF-18-025 prepared for Federal Highway Administration, Washington, DC 20590, U.S.

L’articolo è una traduzione dall’inglese del Fact sheet EUPAVE “Long Service-Life”, disponibile qui.

EUPAVE
European Concrete Paving Association

You may also like

Comments are closed.