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Il Calcestruzzo drenante, caratteristiche “green” e principali impieghi
Carmela Parisi

1. PREMESSA

Parlare di calcestruzzo in termini "green" appare, per chi lo conosce, abbastanza banale. In realtà i non “addetti ai lavori”  associano spesso il concetto di calcestruzzo a qualcosa di invasivo, devastante e poco eco-compatibile. Il calcestruzzo, invece, è un materiale estremamente naturale che non ha nulla a che vedere con il petrolio o i suoi derivati. Si tratta di una miscela comprendente ingredienti naturali quali:

acqua
aggregati lapidei
sabbia
legante (es.: cemento)

Le materie prime per il cemento sono sostanze contenenti carbonato di calcio (calcare o gesso) e silicati di alluminio (argilla), polverizzate e cotte in forno a 1300-1500 gradi.
Da queste poche righe si capisce che parliamo di un materiale di per se naturale e quindi compatibile con l'ambiente. E allora come mai ci troviamo nel 2017 a promuovere un materiale come green affinché esso possa entrare nelle abitudini costruttive Italiane? Come mai il calcestruzzo è stato dimenticato in favore del conglomerato bituminoso e altri derivati del petrolio? 

In Italia la soluzione con pavimentazione in calcestruzzo, scelta nei primi decenni del secolo soprattutto nelle regioni meridionali per la realizzazione delle strade interne agli abitati e delle prime strade statali, è stata dal secondo dopo guerra in poi poco adottata. Non è così all’estero, soprattutto negli Stati Uniti, in Germania, Belgio  e in Svizzera, ove numerosi sono gli esempi di pavimentazioni in calcestruzzo per la viabilità minore. Queste realizzazioni hanno messo in evidenza che la tecnologia delle pavimentazioni in calcestruzzo ben si adatta a questo tipo di strutture, anche su percorsi tortuosi e con forti pendenze longitudinali (anche fino al 20 %) e rappresenta un’alternativa valida ed economica soprattutto se  si fa uso della tecnica costruttiva con macchine a casseforme scorrevoli.

Il tipo di pavimentazione generalmente utilizzato nelle strade a basso traffico è quello con lastre non armate, di limitato spessore, senza barre di trasferimento dei carichi ai giunti. L’unico tipo di armatura inserito nella pavimentazione sono le barre di collegamento nel giunto longitudinale d’asse, quando questo è presente, cioè quando la larghezza della zona pavimentata è superiore a 4,5 m.

Proprio per questo tipo di applicazioni ben si presta il calcestruzzo drenante che offre un’ottima soluzione per la viabilità minore risolvendo allo stesso tempo i problemi connessi con lo smaltimento dell’acqua fungendo esso stesso da punto di captazione.
Il calcestruzzo drenate inoltre se applicato correttamente, con un approccio sistemico,  consente notevoli vantaggio non solo per l'ambiente ma anche di tipo funzionale ed economico.
Gli sforzi per ridurre l’afflusso superficiale dovrebbero comprendere interventi di pianificazione territoriale e razionalizzazione dell’uso del suolo, in quanto la forte antropizzazione ed industrializzazione sottrae aree con copertura naturale per trasformarle in superfici impermeabili, il calcestruzzo drenante non ostacola il processo di sviluppo di un’area ma lo potenzia, in quanto  offre una superficie simile a quella delle pavimentazioni tradizionali ed in aggiunta funziona come una superficie naturale favorendo anche la contemporanea gestione degli spazi destinati ad aree verdi.
Tutte le istituzioni sia Nazionali che Comunitarie promuovono iniziative green a sostegno e tutela dell'ambiente anche attraverso finanziamenti pubblici ed è in quest'ottica che bisogna agire in maniera congiunta con tutti gli stakeholder.

All'interno del dossiere esamineremo il calcestruzzo drenante in termini di qualità e caratteristiche, vedremo quali sono i principali benefici che promette e ne esamineremo alcuni utilizzi canonici. 

2. INTRODUZIONE: COS'È  E COME FUNZIONA

Il calcestruzzo drenante come dice la parola stessa è un calcestruzzo ad elevata porosità con attitudine a lasciarsi permeare dai liquidi, questa sua qualità lo rende un materiale unico ed innovativo. Le pavimentazioni in calcestruzzo drenante costituiscono una soluzione molto efficace per risolvere i problemi connessi allo sviluppo antropico di alcune zone compatibilmente con i valori di rispetto e tutela dell’ambiente. 

Intercettando l’acqua superficiale (sia essa piovana o non) e permettendo che si infiltri  nel terreno, il calcestruzzo drenante offre molti vantaggi favorendo il reintegro dell'acqua  di falda e la riduzione dell’afflusso (inteso come cm di acqua sulla superficie pavimentata) della stessa sulle pavimentazioni stradali. Questa tipologia di materiale elimina l'esigenza di vasche di accumulo, pozzetti e di altri dispositivi per la presa e lo smaltimento dell’acqua piovana e in questo senso, qualitativamente  il calcestruzzo drenante comporta una riduzione dei costi generali di progetto derivanti dall’abbattimento in tutto o in parte dei dispositivi tradizionalmente impiegati per l’allontanamento delle acque dalle superfici pavimentate.

Il segreto dell’efficacia di questo materiale risiede proprio nella porosità a pori
interconnessi. 

Generalmente, viene realizzata una porosità fra il 15% e il 25% del volume del calcestruzzo indurito con portate di acqua che lo attraversano intorno a 0.34 cm/s, o 200 L/m²/min, anche se in test di laboratorio sono state registrate portate superiori.

Sia il basso contenuto di sabbia che l'alta porosità riducono la resistenza meccanica rispetto alle miscele cementizie convenzionali, ma, è comunque garantita una sufficiente resistenza per molte applicazioni nel campo delle pavimentazioni stradali e pedonali. 

Il calcestruzzo drenante è un materiale da costruzione innovativo, che offre molti vantaggi ambientali, economici e funzionali. Il suo impiego è incoraggiato e riconosciuto valido dall'ente per la salvaguardia dell'ambiente (EPA Environmental Protection Agency) degli Stati Uniti che gli ha attribuito il titolo di "best practice"  nella gestione dell’acqua piovana (BMP Best Practice Management) in quanto può fornire anche un primo approccio alla lotta contro l'inquinamento oltre che per lo smaltimento dell’acqua piovana. 
Il calcestruzzo drenante, nelle applicazioni più comuni, ha una vita utile di  20-40 anni richiedendo poca o nessuna manutenzione.
Negli USA per poter essere applicati nelle infrastrutture viarie, tali sistemi devono rispondere ai requisiti richiesti dall’EPA. Sulle pavimentazioni tradizionali solitamente impermeabili,  con particolare riferimento a quelle presenti nelle aree adibite a parcheggio, le acque piovane ricche di sostanze inquinanti, vengono accumulate e convogliate verso i corsi d’acqua naturali dove si versano anche tutti i liquidi inquinanti provenienti dalle autovetture che circolano su esse (carburante, antigelo, solventi, ecc.).
Negli USA esiste una normativa specifica che affronta questo problema (regolamenti dell’EPA) e  definisce i limiti dei livelli di concentrazione degli agenti inquinanti nell'acqua meteorica che si riversano nei fiumi e nei laghi, queste limitazioni rendono necessari interventi di corretta gestione del processo legato alle precipitazioni e smaltimento delle acque meteoriche. Infatti, l’intervento delle amministrazioni attraverso l’uso del cls drenante può produrre sostanzialmente due importanti risultati: 

1) ridurre l’afflusso generale che arriva su una zona; 

2) ridurre il livello di inquinamento contenuto nell’afflusso di cui sopra. 

Un sistema convenzionale per lo smaltimento della pioggia include  strutture di captazione cioè stagni o bacini destinati a bloccare il deflusso della pioggia. Un serbatoio o vasca di accumulo è destinato a trattenere l'acqua che allontanata dalla sede stradale (o dalla pavimentazione in generale) si infiltra nel terreno. Questi elementi sono progettati per  scopi di accumulo temporaneo e sono intesi a bloccare il deflusso per poi consentire il successivo scarico nei canali naturali o artificiali o in un sistema di fognatura in un arco temporale  sufficientemente lungo da ridurne la portata massima. In quest’ottica i sistemi di pavimentazione in calcestruzzo drenante sono progettati spesso come strutture di captazione ed accumulo. Un vantaggio significativo di questi sistemi è la capacità di "duplicare il valore di una superficie (es. di parcheggio)", ovvero la pavimentazione oltre a fare da supporto per il parcheggio funge da vasca di accumulo.

Il meccanismo di funzionamento è semplicissimo, come si vede in figura 2., l’acqua che arriva sulla superficie in cls drenante viene captata e trasferita al sottosuolo, in questo modo anche la falda può essere rigenerata, con tutte le benefiche implicazioni del caso,  una quota parte verrà restituita all’ambiente attraverso l’evaporazione migliorando anche le condizioni termo igrometriche del sito. 

Principali benefici

Il calcestruzzo drenate per la sua semplicità compositiva e tecnologica offre innumerevoli vantaggi che possono essere raggruppati in tre grandi categorie:

  • economici
  • funzionali
  • ambientali

Di seguito sono esaminati singolarmente questi gruppi.

Benefici economici

Il calcestruzzo drenante può costituire un’alternativa ai costosi sistemi per lo smaltimento dell’acqua piovana nelle aree adibite a parcheggio, riducendo al contempo l'esigenza di grandi vasche di detenzione, perché la pavimentazione in se funge da zona di captazione e detenzione. 

In zone di parcheggio con pavimentazione tradizionale in genere gli oneri economici si riferiscono anche alla costruzione di vasche di accumulo, impianti di depurazione nonché impianti di pompaggio, tubi di drenaggio e di altri sistemi di captazione e smaltimento dell’acqua meteorica. Con l’uso del calcestruzzo drenante anche i costosi impianti di irrigazione possono essere sottodimensionati o eliminati. 

Riducendo l’afflusso alle zone pavimentate, il calcestruzzo drenante riduce l'esigenza di accumulo separato dell’acqua di pioggia e permette l'uso di condotti fognari per lo smaltimento di minori quantitativi d’acqua. Ciò consente di utilizzare una più vasta area dell’intera zona disponibile ad un minor costo perché si risparmia sui diametri dei condotti sotterranei e sulle vasche di accumulo, che come detto in precedenza, talvolta possono essere del tutto eliminate.
Negli Stati Uniti le amministrazioni locali incentivano  l’uso del calcestruzzo drenante in aree per parcheggi per ottimizzarne l’uso. 
Le pavimentazioni in calcestruzzo in generale hanno una vita utile più lunga rispetto a quelle in conglomerato bituminoso e richiedono pochi interventi manutentivi rispetto alle pavimentazioni tradizionali.
Un fattore che incide negativamente sui costi è il fatto che questo materiale richiede il confezionamento e la posa in opera in situ poiché ha un tempo di lavorazione e posa  piuttosto breve, circa 1 h.

Benefici funzionali

Il calcestruzzo drenante, privo della frazione fina presente nel calcestruzzo convenzionale, ha una struttura superficiale unica. Composto soprattutto da aggregati quali ghiaia e pietra frantumata. Gli aggregati visibili  nel calcestruzzo drenante forniscono un aumento di aderenza per i veicoli  ed evitano rischi di hydroplaning. 


TIPICO ASPETTO SUPERFICIALE DEL CALCESTRUZZO DRENANTE CHE AUMENTA NOTEVOLMENTE L’ADERENZA STRADA-PNEUMATICO

Inoltre il calcestruzzo drenante migliora fortemente la sicurezza stradale in caso di pioggia. Infatti, poiché l’acqua si infiltra nel calcestruzzo piuttosto che restare sulla superficie: 

  • si eliminano i ristagni d’acqua riducendo il rischio di acqua planning;
  • si eliminano gli spruzzi dietro i veicoli con conseguente miglioramento della visibilità;
  • si riduce il riflesso ed il riverbero notturno, molto fastidioso per i guidatori. 

Un marciapiede in calcestruzzo drenante coperto da neve riesce ad eliminarla più rapidamente degli altri marciapiedi, in quanto l’elevata porosità consente uno scioglimento più veloce. 

 
DIVERSO COMPORTAMENTO SUPERFICIALE PER PAVIMENTAZIONI IN CONGLOMERATO BITUMINOSO E IN CLS DRENANTE

La differenza di risposta all’afflusso tra una superficie drenante e una convenzionale è visibile, infatti dopo una pioggia, sulla superficie in conglomerato bituminoso resta la macchia di umidità mentre le superfici drenanti no. 
Il calcestruzzo drenante è un materiale forte ed altamente durevole. Le aree adibite a parcheggio progettate e costruite correttamente hanno una vita utile variabile da 20 a 40 anni e richiedono una scarsa manutenzione. 
(...)
Nella seconda parte dell'articolo:
Benefici ambientali
3. PARAMETRI CARATTERISTICI
Proprietà fisiche e meccaniche del calcestruzzo fresco 
Proprietà fisiche e meccaniche del calcestruzzo indurito
Densità e porosità
Permeabilità 
Resistenza a compressione
Resistenza a flessione 
Ritiro 
Durabilità
Durevolezza a cicli di gelo disgelo
Resistenza ai solfati
Resistenza all'abrasione 
Mix design
Prestazioni idrologiche
Capacità di accumulo e porosità efficace
Prestazioni in zone a forte pendenza 
Capacità di ritenzione efficace - recupero mediante infiltrazione
4. PRINCIPALI IMPIEGHI
Tecnologia dei sistemi in calcestruzzo drenante
Sistemi di mitigazione attivi o passivi 
Applicazioni 
Percorsi di calcestruzzo drenante
Marciapiedi e percorsi in calcestruzzo drenante 
Strutture di ritegno e di detenzione 

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