La rivoluzione "green" del calcestruzzo drenante. L'ecosviluppo delle pavimentazioni

Carmine Puppio - Geometra - DELTAPAV srl 31/10/2018 2690

Principi fondamentali circa il calcestruzzo drenante

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Il calcestruzzo drenante è una miscela di cemento, aggregati, acqua e additivi. 
Nel caso in cui la pasta di cemento si misceli con un aggregato fino (sabbia) si ha la malta di cemento; nel caso in cui alla pasta di cemento si uniscano aggregati di diverse dimensioni (sabbia, ghiaietto e ghiaia) si ottiene il calcestruzzo. 
Questo viene detto “drenante” quando al suo interno sia privo o abbia percentuali molto basse di sabbia e di materiali fini.  

La normativa Americana descrive il calcestruzzo drenante come un materiale con lavorabilità vicino allo zero, a grana aperta composto da cemento idraulico, aggregato privo di parti fini (sabbia) oppure con una minima percentuale di inerti fini, additivi e acqua. Detto materiale contiene una quantità di sabbia che è bassa o, molto più spesso, del tutto assente ed è quindi identificato a volte come un “calcestruzzo senza fini”. 

Il cemento e l’acqua, nel calcestruzzo drenante, formano una pasta cementizia che uniformemente ricopre e lega gli aggregati assieme. Una quantità ottimizzata e bilanciata di pasta cementizia viene usata nella miscela per permettere al calcestruzzo drenante, fresco, di avere una sua lavorabilità quando viene posto in opera, in modo da ottenere il giusto contatto dei vari aggregati, creando un sistema interconnesso di vuoti che permettono all'acqua di filtrare attraverso il sistema pavimentazione, una volta che questa sia posta in opera.  

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La quantità della pasta cementizia non deve essere eccessiva, diversamente riempirebbe i vuoti fra gli aggregati compromettendone la permeabilità. Un buon calcestruzzo drenante indurito dovrebbe contenere dei pori interconnessi che permettano quindi all'acqua di passare attraverso di esso. La tipica miscela di un calcestruzzo drenante può avere un contenuto di vuoti che va dal 15 al 25%. La capacità di drenaggio di una pavimentazione in questo materiale può variare a causa della dimensione degli aggregati e della densità della miscela, ma generalmente può cadere in un intervallo che va da 1,5 a 12,5 mm/s (millimetri al secondo). La norma Aci 522 (Aci, American Concrete Institute è l’associazione americana che disciplina le norme sul calcestruzzo in genere) quantifica il drenaggio di una pavimentazione ottimale da 80 a 750 litri per minuto al metro quadro.

L'importanza del calcestruzzo drenante 

Il calcestruzzo drenante, in alcune forme, è usato da oltre 100 anni per le costruzioni. Il suo primo utilizzo documentato è in Europa dove è stato impiegato nella costruzione di edifici, mentre oggi viene usato specialmente come materiale per le pavimentazioni dei parcheggi.

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La ragione principale che ne ha visto incrementato l'utilizzo nei parcheggi è il beneficio che esso apporta durante eventi meteorologici eccezionali. Negli Stati Uniti, per esempio, esistono delle agenzie che richiedono agli Stati, alle Contee e alle Municipalità di adottare procedure che possano permettere di affrontare fenomeni meteorologici eccezionali, caratteristiche che il calcestruzzo drenante è in grado di soddisfare ampiamente.

I parcheggi sono una delle maggiori cause di inquinamento durante le piogge. Quando vi è una precipitazione a carattere temporalesco, un parcheggio contiene al suo interno una grande quantità di agenti inquinanti, come detriti, metalli portati dai freni delle autovetture, idrocarburi (oli, grassi e benzine). L'acqua che scorre sul parcheggio normalmente viene incanalata e convogliata nei canali circostanti e successivamente nei fiumi, riversandovi sostanze inquinanti.

Perchè usare il calcestruzzo drenante per i pavimenti

Le pavimentazioni normali in calcestruzzo non permettono all'acqua di filtrare. Quindi le superfici devono avere una pendenza per permettere il corretto drenaggio dell'acqua verso un sistema di raccolta e deflusso in pozzetti di scarico.

Un modo più efficace di gestire questo problema è permettere all'acqua di migrare direttamente nel sottofondo, dove ha una sua sedimentazione naturale. Le eccellenti caratteristiche tecniche del calcestruzzo drenante permettono all’acqua di ritornare in falda in modo naturale. Integrare un sistema con calcestruzzo drenante dunque è una buona soluzione perché riduce tutte le opere accessorie di drenaggio dell'acqua legate a un pavimento tradizionale. Inoltre va detto che un pavimento eseguito con calcestruzzo drenante può sostituire tranquillamente qualsiasi pavimento eseguito in altro materiale. 

Progettazione e posa in opera del calcestruzzo drenante

Un'adeguata progettazione e posa in opera del calcestruzzo drenante è essenziale per assicurare i requisiti di permeabilità e durabilità richiesti dal progetto.

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Parcheggio dello stadio del Chiavari Calcio. La parte allagata è quella non realizzata in calcestruzzo drenante. La parte non allagata è stata realizzata da Deltapav con calcestruzzo drenante i.idro DRAIN fornito da Italcementi.

Per far sì che questo sistema sia efficace, la pavimentazione deve essere progettata in modo da consentire un rapido deflusso dell’acqua, anche in condizioni di fenomeni temporaleschi importanti.  

Una progettazione base di un sistema con pavimentazione drenante prevede uno spessore minimo di 10 cm per un utilizzo ciclopedonale. Per renderlo carrabile leggero oppure pesante è però fondamentale progettare con cura tutto il sistema, prestando particolare attenzione alla massicciata sulla quale si realizzerà la pavimentazione. Occorre inoltre verificare la geologia del terreno sottostante poiché in caso di terreni particolarmente argillosi si devono prevedere eventuali tubazioni di drenaggio e/o punti di raccolta (tipo pozzi perdenti riempiti di ciottolame di varie pezzature).   

La definizione dello spessore finale è comunque determinata dall’effettivo utilizzo finale. A mo’ di esempio si può considerare pavimento carrabile leggero (fino a 3,5 tonnellate) un pavimento da 15 cm di spessore, sopra una massicciata di almeno 30 cm di aggregato a grana aperta poggiata direttamente sul sottofondo. Il funzionamento è facilmente comprensibile: l'acqua che attraversa il drenante viene raccolta dalla massicciata e assorbita dal sottofondo. 

È di fondamentale importanza interporre tra il sottofondo e la massicciata drenante uno strato di tessuto non tessuto per separare gli aggregati dal sottofondo stesso. La superficie di un calcestruzzo drenante costruito a regola d'arte si dovrebbe asciugare in maniera relativamente veloce dopo un evento atmosferico, anche importante e, per assicurare che ciò avvenga, è fondamentale che il sistema venga sottoposto a una semplice e regolare manutenzione periodica (altrimenti i sedimenti e le polveri accumulandosi nei vuoti del calcestruzzo drenante finirebbero per ostruire quasi completamente la sua porosità). 

Va poi detto che le procedure usate per posare pavimenti convenzionali non si sposano con questa tipologia di materiale. Il posatore deve capire le funzioni idrologiche di base di un calcestruzzo drenante e deve essere capace di riconoscere eventuali errori nella progettazione, nelle specifiche e nella posa in opera del sistema. Questi includono i potenziali problemi del mix design legato al calcestruzzo stesso; deve inoltre capire che i processi di posa per le pavimentazioni in calcestruzzo drenante sono uniche. Infine deve essere conscio che vi possono essere problemi che potrebbero portare a un fermo della posa non appena vengano riconosciuti.

Sviluppo Sostenibile: i vantaggi del calcestruzzo drenante

In questi ultimi anni vi è stata una crescente attenzione in merito alla sostenibilità ambientale. La società civile si sta infatti impegnando per cercare di ridurre gli agenti inquinanti e, sotto questo aspetto, il calcestruzzo drenante ha degli innegabili vantaggi rispetto a una pavimentazione tradizionale poiché ha un basso impatto ambientale includendo spesso accorgimenti di design che ben si integrano col paesaggio e non lo danneggiano. 

I vantaggi dell'utilizzo di un calcestruzzo drenante sono molti: basti pensare solamente al fatto che questo materiale è capace di restituire l'acqua piovana "filtrata" al sottosuolo. Solo per fare un esempio nei parcheggi il drenante dà vita a una forma di filtraggio di idrocarburi e metalli pesanti che si accumulano come sedimenti sulle superfici e che sono la maggiore causa di inquinamento nelle nostre città. 

Altri aspetti sono ancor più sorprendenti, come il fatto che il calcestruzzo drenante permetta, senza nessuna limitazione, l'approvvigionamento di acqua agli alberi utilizzati per l'arredo urbano, ma anche l’abbassamento delle temperature in clima caldo sulle pavimentazioni di parcheggi, marciapiedi, piste ciclabili e percorsi pedonali. Alcune ricerche eseguite dai laboratori dell’Università di Berkeley, California, infatti, hanno dimostrato come il calcestruzzo drenante, grazie alla sua porosità e alla sua colorazione tendenzialmente chiara, contribuisca ad abbassare le temperature delle pavimentazioni di circa 3 gradi centigradi rispetto a una pavimentazione tradizionale in calcestruzzo. 

Fattori critici per la corretta realizzazione di un calcestruzzo drenante 

Vi sono alcuni fattori fondamentali da tenere in considerazione per la corretta esecuzione di una pavimentazione in calcestruzzo drenante. La riuscita del progetto è infatti il risultato di una sinergia tra progettista, produttore di calcestruzzo e applicatori specializzati.  Il progettista deve disegnare scrupolosamente la pavimentazione drenante prestando particolare attenzione a dove tale pavimento verrà appoggiato. È assolutamente necessario che tenga in considerazione non solo la pavimentazione in se stessa ma sia anche cosciente dell'importanza della corretta preparazione del sottofondo per permettere un corretto drenaggio dell'acqua. Fondamentale sarà quindi una minuziosa programmazione del “pacchetto” (sottofondo, massicciata, pavimento drenante) così da non inficiare la funzionalità di questo materiale. 

  • Una corretta preparazione degli strati del sottofondo sarà imperativa.
  • Sarà fondamentale che il fornitore del calcestruzzo fornisca un calcestruzzo seguendo in maniera scrupolosa le indicazioni del mix design fornito così da assicurare la permeabilità e la vita utile del progetto. A tal fine si terrà anche conto delle miscele usate in lavori pregressi.
  • Basilare, infine, sarà la posa. Tutte le parti in causa devono essere consce che il calcestruzzo drenante è un “sistema speciale” che viene realizzato con accorgimenti specifici rispettando delle specifiche progettuali. Deve essere posato in maniera corretta e necessita di una adeguata maturazione.

Pubblichiamo il seguente articolo su gentile concessione dell'autore. Si tratta di un estratto di C. PUPPIO, "La rivoluzione verde del calcestruzzo. L'ecosviluppo delle pavimentazioni", Engage Editore, 2017

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