Progressi & Risultati

Nereide logo

  

EC life 

LIFE15 ENV/IT/000268

Aggiornamento delle attività a Maggio 2018 

REALIZZATE LE PRIME PAVIMENTAZIONI STRADALI A BASSA EMISSIONE SONORA PER IL PROGETTO LIFE NEREIDE

DAL POLVERINO DI GOMMA RICICLATA DA PNEUMATICI FUORI USO AL FRESATO D’ASFALTO, LE NUOVE PAVIMENTAZIONI PRODOTTE E POSATE CON TECNOLOGIA “WARM” RIDUCENDO DEL 30% LE EMISSIONI DI IDROCARBURI POLICICLICI AROMATICI

Progetto LIFE Nereide (Noise Efficiently REduced by RecycleD pavEments), coordinato dal Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Università di Pisa insieme ad ARPA Toscana, BRRC-Belgian Road Research Centre, Ecopneus, IDASC-CNR Istituto di Acustica e Sensoristica “Orso Maria Corbino” e la Regione Toscana, nasce con l’obiettivo primario di dare un contributo alla risoluzione delle problematiche ambientali connesse ai fenomeni di disturbo indotti dal rumore veicolare, particolarmente sentite in ambito urbano, e che sono strettamente dipendenti dalle caratteristiche superficiali della pavimentazione. A tal fine, il progetto si propone di definire delle linee guida per la progettazione, la costruzione e il monitoraggio di due siti sperimentali, realizzati utilizzando 12 miscele di conglomerato bituminoso per strati di usura a bassa emissione sonora; tali miscele saranno prodotte a temperature più basse rispetto a quelle dei tradizionali conglomerati a caldo, utilizzando le tecnologie cosiddette “a tiepido” o “warm”, e saranno composte, oltre che da aggregati e bitumi di primo impiego, anche da fresato proveniente dalla demolizione di pavimentazioni esistenti e da polverino di gomma proveniente da Pneumatici Fuori Uso (PFU).

Gli eco-obiettivi chiave che il Nereide mira a raggiungere sono quindi:

• la mitigazione dell’inquinamento acustico;

• la riduzione delle emissioni di CO2 nell’atmosfera, resa possibile grazie all’abbassamento delle temperature di lavorazione e al reimpiego di materiali di risulta, altrimenti destinati a discarica.

Per la redazione delle linee guida, che conterranno indicazioni utili all’individuazione di tecnologie, materiali e tipologie d’intervento da adottare, senza pregiudicare le prestazioni meccaniche e i livelli di aderenza superficiale delle nuove pavimentazioni, il progetto prevede la costruzione di 12 tratti, uno per ogni miscela, perlopiù contigui e ciascuno avente una lunghezza di circa 400 m; essi saranno localizzati su due siti sperimentali distinti, individuati sulle strade urbane della Regione Toscana, scelti opportunamente tra quelli su cui sono previsti interventi nell’ambito dei piani regionali di risanamento acustico. 

Le stese dei nuovi manti di usura sono previste in due periodi diversi, distanziati tra loro di circa un anno, rispettivamente nell’autunno 2017 e nel 2018.

In aggiunta ai tratti sperimentali in conglomerato bituminoso, nella primavera del 2018 è prevista anche la sperimentazione, prima in Belgio e poi in Italia, di una pavimentazione poro-elastica, PERS (PoroElastic Road Surface), con la quale sarà possibile reimpiegare percentuali maggiori di gomma da PFU. Allo stato attuale, a un anno dall’inizio del progetto, e con la previsione di iniziare le stese dei manti di usura contenenti polverino di gomma entro la fine dell’autunno 2017, sono state svolte le seguenti attività.

L’individuazione dei siti sperimentali

I tratti di strada urbana oggetto di intervento sono stati scelti sulla base di un indice di priorità legato alla presenza contemporanea di più plessi scolastici e di oltre 800 persone esposte a livelli di rumore diurni superiori a 65 dB(A). Il primo sito sperimentale, che complessivamente si estende per una lunghezza di 2.400 m, è stato individuato sulla “S.R.T. 439 Sarzanese-Valdera” nel comune di Massarosa (LU). 

Il progetto delle miscele sperimentali e Life Cycle Assessment

Il mix design delle miscele rappresenta senza dubbio la task più importante del progetto; un’approfondita conoscenza dei materiali costituenti, della composizione volumetrica e delle caratteristiche meccaniche della miscela addensata è fondamentale per prevederne il comportamento in opera. Dopo una revisione dello stato dell’arte sulle tecnologie esistenti, finalizzata alla definizione delle massime quantità di materiali riciclati (polverino di gomma e fresato) che possono essere utilizzate nelle miscele e all’individuazione di additivi o tecnologie specifiche impiegati per la riduzione delle temperature di stesa e messa in opera, è stato condotto il mix design in laboratorio delle miscele previste nel primo periodo di stesa.

Nel dettaglio, si tratta di:

due miscele di controllo “tradizionali” a caldo;

una miscela drenate 0-12;

una miscela Splittmastix Asphalt (SMA) 0-12;

quattro miscele innovative “a tiepido”, contenenti polverino di gomma a granulometria discontinua, di cui due con assortimento granulometrico tipo “open graded” e due tipo “gap graded”; per ciascun assortimento granulometrico, saranno utilizzate le due metodologie di introduzione del polverino all’interno del conglomerato bituminoso (processo “dry” e “wet”).

Allo scopo di identificare e quantificare i consumi di materia e di energia nonché le emissioni nell’ambiente associate al ciclo di vita delle pavimentazioni sperimentali proposte, è stata condotta

un’accurata indagine LCA (Life Cycle Assessment) comparativa su tutte le possibili combinazioni di strati di usura contenenti fresato, polverino di gomma e prodotte con la tecnologia warm, confrontandole con un’usura chiusa tradizionale, confezionata a caldo, assunta come riferimento.

I risultati ottenuti dall’analisi LCA comparativa hanno mostrato che l’effetto combinato della produzione delle miscele con tecnologia warm e dell’utilizzo di materiali riciclati consente una considerevole riduzione degli oneri ambientali associati ai processi di costruzione e manutenzione

degli strati di usura, rappresentando una valida alternativa alle tecnologie tradizionali; essa risulta in grado di soddisfare pienamente i requisiti “eco-ambientali” attesi. In particolare, l’impiego di materiali riciclati permette, soprattutto nel caso del fresato, un considerevole risparmio di materie prime vergini quali bitume e aggregati. In aggiunta, la riduzione delle temperature di produzione e messa in opera, ottenuta con l’impiego delle tecnologie warm, consente di limitare le emissioni ambientali durante tali operazioni.

La campagna di monitoraggi ante-operam

Parallelamente alla sperimentazione di laboratorio, sul tratto individuato della S.R.T. 439 “Sarzanese-Valdera” in località Massarosa (LU), dove è prevista la posa in opera delle prime sei miscele, sono state eseguite le campagne di monitoraggio anteoperam degli indicatori acustici, strutturali e funzionali.

Lo scopo è quello di poter quantificare i benefici ottenuti seguendo un approccio di tipo before-after.

I rilievi strutturali e le caratteristiche superficiali

Il rilievo delle caratteristiche strutturali è stato condotto con apparecchiatura Falling Weight Deflectometer (FWD) corredata da rilievo in continuo degli spessori della pavimentazione esistente

con Ground Penetrating Radar (GPR).

A causa delle disomogeneità costruttive della pavimentazione indagata, le usuali procedure di analisi strutturale delle pavimentazioni risultano, in linea generale, applicabili con poca affidabilità.

La S.R.T. 439 “Sarzanese-Valdera”, infatti, rientra tra quelle strade delle viabilità ordinaria realizzate sui sedimi di antiche strade storiche, caratterizzate dalla presenza di uno strato intermedio, posto sul sottofondo, realizzato con scapoli di pietre naturali di spessore variabile, e da esigui spessori degli strati in conglomerato bituminoso. Le usuali procedure di analisi, utilizzando rilievi deflettometrici eseguiti con FWD, operano una stima dei valori dei moduli elastici degli strati mediante metodi di backanalysis e, successivamente, utilizzando i valori dei moduli così calcolati, stimano i parametri critici per la determinazione della vita utile residua delle pavimentazioni. Per questa ragione si è preferito eseguire una stima delle deformazioni critiche utilizzando metodi più stabili e meno sensibili alle variazioni di spessori, mediante l’analisi dei parametri di bacino.

La valutazione delle caratteristiche superficiali è stata eseguita in termini di macrotessitura e aderenza. La tessitura è stata acquisita mediante l’utilizzo di un profilometro laser mobile e dai profili acquisiti è stata valutata la macrotessitura in termini di ETD. Le misure di aderenza, condotte con Skiddometer BV11, sono state espresse in termini di BPN, CAT ed F60 (secondo il modello dell’IFI). Tali indicatori rientrano tra i Life Performace Indicators-LPI, che rappresentano degli indici di monitoraggio degli impatti del progetto.

I rilievi acustici e protocolli di misura

Le performance acustiche sono state valutate da ARPAT (Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale della Toscana) e da CNR-IDASC (Istituto di Acustica e Sensoristica “Orso Mario Corbino”)

in termini di rumore da rotolamento, con metodi Close Proximity Index (CPX) e Standard Pass-By (SPB), e assorbimento acustico con metodo Adrienne.

I livelli sonori degli indicatori psicoacustici, ricavati dal metodo Close Proximity Index (CPX), sono stati calcolati per ogni singolo tratto di strada su cui saranno stese le miscele sperimentali, tenendo conto del tratto specifico (diversi flussi e velocità), dell’orografia e di altre specificità come la presenza di attività rumorose. Oltre ai rilevamenti fonometrici standard, è stato condotto un sondaggio sulla popolazione così da avere un quadro del disturbo percepito. I risultati fonometrici confermano una situazione di grave disturbo, con livelli di Lden superiori a 65 dB(A) e di Lnight superiori a 60 dB(A) per tutti i tratti; d’altra parte, i valori forniti dal metodo CPX, che misura la qualità acustica della superficie stradale, confermano la possibilità di un netto miglioramento con l’utilizzo di opportune pavimentazioni fonoassorbenti o basso emissive.

Parallelamente al monitoraggio, ARPAT e IDASC stanno sviluppando protocolli di misura, in aggiunta a quelli standard previsti dalla Normativa, che consentano una migliore stima dell’influenza del tipo di pavimentazione nei confronti dell’emissione sonora.

In particolare, ARPAT ha messo appunto un protocollo che è in grado, per il tramite di normali centraline fisse di monitoraggio acustico e un semplice contatraffico, di derivare gli indicatori SPB così come definiti dalla Norma ma senza la necessità di misure presidiate. Tale protocollo prevede l’utilizzo del SEL invece dell’LAmax, in linea con il progetto Harmonoise che, una volta validato, renderà possibile la stima del disturbo delle singole categorie veicolari, facilitando le politiche di mobilità. IDASC sta sviluppando un sistema che ha come obiettivo il miglioramento del metodo di misura dell’assorbimento acustico in situ, usando sonde pressione-velocità montate a bordo di un veicolo, in sostituzione di un microfono per la misura dell’onda riflessa, come previsto nel metodo Adrienne. Il nuovo protocollo di misura sarà confrontato col metodo normato (Adrienne) e validato sulle nuove pavimentazioni del progetto.

Le attività future

Alla realizzazione delle prime sei stese sperimentali faranno seguito le campagne di monitoraggio acustico e funzionale post-operam nelle quali saranno sperimentati i nuovi protocolli acustici di misura.

Nel contempo, saranno eseguiti i monitoraggi ante-operam sui tratti del secondo sito, dove sono previste le stese delle sei restanti miscele sperimentali contenenti fresato e polverino di gomma oltre all’usura tipo PERS.

 

 

Progressi a Maggio 2017

Summary of UNIVERSITA’ DI PISA – DICI activities

In this first phase of the project, the activities of the Department of Civil and Industrial Engineering at the University of Pisa consisted of a preliminary analysis and review of the state of the art of existing techniques for the detection of the highest amounts of recycled materials (recycled asphalt pavements and crumb rubber from End-of-Life tyres) and specific additives and technologies used to reduce the temperatures of set-up and realization. On the basis of this and on the results obtained from a preliminary study of the constituent materials, the design mix was conducted in laboratory to develop technical specifications for the new types of low noise emission mixtures containing recycled rubber (CRM) and produced with the "warm" technology, forecast in the first stretch campaign.

In order to assess the degree of environmental sustainability of the proposed experimental pavements, a thorough Life Cycle Assessment (LCA) study was conducted on all possible combinations of wear layers containing recycled asphalt and recycled rubber, produced with warm technology; this LCA was compared with a gap layer wrapped at hot temperature, as a reference; this procedure of analysis made possible to evaluate the environmental burdens associated with each type of mixture in terms of material, energy consumption and emissions, providing results that fully satisfy the "green” objectives expected.

At the same time, on the stretched sections of the SRT 439 Sarzanese-Valdera in Massarosa (LU), where the first experimental realization was planned in the fall of 2017, were performed measurement of lift with a Falling Weight Deflectometer (FWD) equipment and carried out a continuous evaluation of pavement thickness with Ground Penetrating Radar (GPR) equipment. 

The processing of the acquired data made possible to determine the criterions of the constituent layers of the package and therefore to assess the remaining useful life of the existing pavement and the increase in expected life as a result of the realizations of the new layers.

 

Summary of ARPAT activities

ARPAT activities focuses on monitoring implementation sites. Actually the ante-operam monitoring at first implementation site (Comune di Massarosa (LU)) is completed and analysis are ongoing. To permorm these actions, ARPAT contributed to the selection of candidates sites with Regione Toscana in order to identify suitable places for laying the new pavements. Sites of regional action plans have been filtered and visited according technical parameters and final decision has been taken by Regione Toscana.

Then a selection of acoustical methods and indicators have been carried out to define methodologies for ante and post operam monitoring campaigns. ARPAT has also contributed in methods for psychoacoustical measurements such that noise and psychoacoustical parameters have been acquired in agreed locations. 

CPX, method has been applied along the whole stretch of road that will be layed with the new pavements. Noise from continuous noise monitoring stations was acquired in 6 locations rapresentative of each stretch of new surfaces. 

In combination with standard by law noise levels (Italian and European) several additional noise indicators will be elaborated from continuous monitoring. 

ARPAT is also developping a new methodology in order to acquire SPB-like data in urban areas without manned measurements. Urban pass by methodology has been tested in two location to select indicators and to define measurement protocol. Data analysis is actually ongoing. Data has been also acquired according a preliminary protocol in 4 of 6 ante operam locations in order to test indicators. 

In the next 3 months, analysis of urban pass by will be finalized and method is going to be validated before the end of 2017. Ante-operam acoustic indicators will be reported in september

ARPAT has also acquired together with CNR population data from municipality in order to evaluate people living along the road stretches that will benefit from mitigation. Finally ARPAT has been involved in several dissemination activities. Two scientific papers have been published (ICSV and AIA conferences). Two events at fairs and two workshops have been attended to disseminate projects. Arpat newsletters reported news on nereide in November and March issues. 

 

Summary of ECOPNEUS activities

Ecopneus coordinate the design and implementation of communication materials to support project activities. The LIFE Nereide website will serve throughout the duration of the project as a constant point of reference for partners and potential stakeholders, as well as an up-to-date source of information about project objectives, initiatives and progress. The site contains all the key information about the project, planned actions, expected goals, partners and their roles.

Have been realized also a Papers Notice Board, which contain the main informations, both in english and in Italian, about the Nereide project: summary of objectives and results attended, Nereide Logo and Logos of the partners. The paper notice boards have been printed and sent to all the partners and placed in public places. Also, a roll-up has been created with a summary of the poster’s information: it will be used during conference, workshop and other public events, according to the foreseen dissemination activities.

Other communication tools are been planned and realized, to maximize the dissemination of informations to specific public: a tri-fold leaflet, a small folder for public events and 1-to-1 meeting, a PowerPoint standard presentation and a press release format. 

Thanks to dedicated press activities carried out by Ecopneus on a selection of journalist interested to the topic and to other dissemination activities carried out by the other partners, over 100 articles has been published, also on the major national newspaper.

During the Asphaltica Fair, the most important national event on asphalts and roads that was held the 22-25 February in the city of Verona, a demonstration workshop was organized by Ecopneus on the modified asphalt. According to the NEREIDE Project partners, one of the focus during the workshop was the NEREIDE project. Massimo Losa, Professor of the Department of Civil and Industrial Engineering (DICI) at the University of Pisa (that is the Project coordinator) and Gaetano Licitra, member of ARPAT, the regional environmental protection agency of Tuscany region, have outlined the objectives and the expected results of the project to the participants at the workshop.

Over 70 people (including representatives of the Public Administration, decision makers, academics and companies of the sector) attended at the event. About 1,500 persons have been invited via e-mail and a selection of about 600 have been called by phone to point out the event. A NEREIDE panel was also strategically placed in an area of the Ecopneus’ stand at Asphaltica, that allows visitors to sit and read about the project objectives and activities forecasted.

A further opportunity for networking was held in July during a conference dedicated to the LIFE ReFibre project (which aims to obtain extremely durable pavements thanks to the use of recycled materials), during which a session was dedicated to the Nereide project.

Other actions will be implemented to support the advancements of project activities.