IT201800007182A1 - Macchina, prodotto e metodo per la costruzione di strade sterrate - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di BREVETTO PER INVENZIONE dal titolo: MACCHINA, PRODOTTO E METODO PER LA COSTRUZIONE DI STRADE STERRATE

Campo tecnico

La presente invenzione appartiene al settore della costruzione delle strade, specificamente le strade cosiddette “bianche” o sterrate, ossia prive di pavimentazione stradale ed in particolare prive di asfaltatura.

Più specificamente l’invenzione appartiene al settore delle strade sterrate costruite prevalentemente con materiale terroso.

Stato della tecnica

Sono note diverse tipologie di strade sterrate, esse per non risultare estremamente fangose, vengono coperte con materiale piuttosto sassoso, per favorire il rotolamento delle ruote, evitando il loro affondamento nel terreno.

Le strade sterrate sono spesso ricavate usando materiale prelevato direttamente dal terreno attraversato. A seconda delle loro caratteristiche le strade sterrate possono essere adatte al transito veicolare oppure al solo transito pedonale e, eventualmente, di piccoli veicoli.

Qualora il suolo attraversato dalla strada sterrata non fornisca nessun tipo di materiale adeguato alla costruzione, oppure nel caso in cui sia richiesta una strada con una superficie più dura, al materiale disponibile sul posto viene aggiunto altro materiale, come ghiaia e/o stabilizzato di cava, quest’ultimo è un materiale calcareo di varia granulometria che si ottiene dalla frantumazione della roccia.

Dopo la sua costruzione una buona strada sterrata dovrebbe restare il più a lungo possibile planare e drenante, evitando la formazione di pozzanghere in caso di pioggia ed evitando anche il ruscellamento dell’acqua, quest’ultimo causa principale della disconnessione superficiale della strada.

Inoltre una strada sterrata dovrebbe impedire il più possibile la formazione di vegetazione.

Le strade sterrate sono comuni nelle aree rurali di molti paesi, spesso sono strette e poco utilizzate, ma esse si trovano anche nelle aree metropolitane di molti paesi in via di sviluppo, dove possono anche essere utilizzate come importanti vie di comunicazione ed avere larghezza considerevole.

Le soluzioni note presentano alcuni svantaggi, principalmente connessi al fatto che spesso sul posto non è disponibile materiale roccioso, nel quale caso si deve scegliere fra la realizzazione di una strada in terra battuta, assai facile al dilavamento, oppure trasportare sul posto il materiale lapideo necessario, con costi spesso insostenibili.

Scopi e sommario dell’invenzione

Un primo scopo della presente invenzione è dunque quello di fornire una macchina e un metodo per la costruzione di strade sterrate usando materiale disponibile in situ, anche se di tipo prevalentemente terroso, senza nessun apporto di materiale esterno a quello disponibile nell’area da trattare.

Un secondo scopo dell’invenzione è quello di fornire una macchina ed un metodo per costruire strade sterrate senza alterare il livello originale del suolo.

Ancora uno scopo dell’invenzione è realizzare strade sterrate che non alterino le temperature ambientali e la cui superficie consenta una rapida dispersione del calore, anche dopo una lunga esposizione all’irraggiamento solare. Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di costruire strade sterrate in grado di non disperdere il loro materiale esternamente alla superficie trattata, anche in caso di forti piogge, come è preferibile per strade in prossimità di corsi d’acqua, bacini idrici, terreni coltivati, pascoli e simili.

Scopo non meno importante della presente invenzione è quello di realizzare strade sterrate che siano anche drenanti e il cui colore sia quello naturale del terreno che viene attraversato.

L’oggetto della presente domanda di brevetto è finalizzato ad interventi di stabilizzazione e consolidamento di superfici in terra, per diversi usi e destinazioni, senza la necessità di apportare nessun terreno estraneo alle superfici presenti e da trattare, senza così modificare la composizione e la colorazione originale, con l’obbiettivo di mantenere a livelli minimi le diversità visive rispetto alle superfici prima e post trattamento, al contempo minimizzando anche le variazioni piano - altimetriche.

In altre parole l’invenzione consiste in una macchina e un metodo per realizzare velocemente, con un unico ciclo di lavorazione, delle strade o dei piazzali in sterrati trattando opportunamente il materiale del terreno che deve essere attraversato ed addizionandolo con un opportuno legante. La macchina opera una miscelazione in sito del materiale facente parte del piano di calpestio e dei volumi direttamente trattabili, senza alcun apporto di altro materiale di diversa provenienza e natura, con legante di tipo idraulico e con un aggregante liquido non tossico.

Il processo lavorativo prevede il trattamento sul posto di sottofondi già esistenti, che possono essere costituiti da terra, terra mista a ghiaia o stabilizzato naturale come le più comuni strade bianche rurali. Generalmente la lavorazione non ha necessità di apporto di inerti o di terreno dall’esterno, eliminando una buona parte di inquinamento causato dall’emissione di gas nocivi in atmosfera da parte delle macchine operatrici e dei mezzi d’opera.

La peculiarità del trattamento, che lo contraddistingue da ogni altro trattamento similare, è rappresentata dall’utilizzo di un aggregante non in polvere, ma liquido, che, iniettato ad alta pressione, viene impastato e miscelato al terreno oggetto di lavorazione, unitamente a leganti idraulici, evitando così ogni eventuale pericolo di dispersione di tali prodotti nell’ambiente.

Tale peculiarità permette, non solo di effettuare una migliore miscelazione in un unico momento durante il passaggio del mezzo, ma anche di poter effettuare tale trattamento in tutta sicurezza anche in zone dove gli spazi risultano essere limitati e non permettono operazioni di miscelazione esterne. Le componenti dell’aggregante non sono pericolose e vengono diluite in acqua fino alle corrette percentuali di impiego; la miscela così ottenuta in laboratorio sotto forma di concentrato, viene poi ulteriormente diluita nel serbatoio dedicato della macchina, in proporzioni ideali di circa trenta litri ogni mille di acqua.

Altri scopi e vantaggi dell’invenzione appariranno chiari agli esperti del ramo dalla lettura del testo che segue. Gli scopi sopra descritti sono raggiunti con un trattore comprendente uno spargitore anteriore, uno spruzzatore intermedio e una fresatrice posteriore.

Secondo una vantaggiosa e pratica forma realizzativa lo spargitore comprende una porzione superiore che contiene il legante idraulico e una porzione inferiore che sparge il legante idraulico per l’intera larghezza della macchina.

Lo spruzzatore comprende un serbatoio che contiene acqua con addizionato un aggregante liquido, anche detto legante chimico, e una pluralità di ugelli che spruzzano sul terreno ad alta pressione la miscela di acqua e aggregante liquido; lo spruzzo avviene grazie ad una pompa e copre l’intera larghezza della macchina.

La fresatrice solleva e lavora il terreno mischiandovi in maniera omogenea il legante idraulico e l’aggregante liquido.

Tipicamente la fresatrice è costituita da un telaio munito di un albero rotante, su cui sono inseriti gli organi lavoranti, detti coltelli. Solitamente nella parte posteriore della macchina è presente una lamiera detta carter, che serve ad impedire che le zolle di terreno smosse dai coltelli siano scagliate a distanza.

La fresatrice viene usata per sminuzzare e lavorare il terreno, mischiandolo al legante idraulico e all’aggregante liquido; normalmente la fresatrice è mossa dal trattore e il suo albero rotante è azionato dalla presa di potenza, detta anche presa di forza, del trattore.

Dopo un adeguato intervallo di tempo, spesso di circa un’ora, necessario per dar modo alla miscela acquosa con l’aggregante liquido di reagire con il legante idraulico, la lavorazione viene completata con il passaggio di un rullo stradale che comprime il terreno trattato in precedenza dalla macchina oggetto della presente domanda di brevetto. Il legante idraulico viene scelto in base al tipo di terreno sul quale si deve realizzare la strada sterrata, solitamente viene usato cemento portland 325, in caso di terreno particolarmente incoerente, con molto humus oppure con elevata umidità, si usa cemento portland 425, quest’ultimo possiede maggiore forza di aggregazione, ma deve essere usato con cautela perché il suo impiego aumenta il rischio che si formino delle crepe nella strada finita.

È anche possibile usare cemento pozzolanico oppure calce o anche una loro miscela; scegliendo opportunamente il legante idraulico si può ottenere un elevato grado di impermeabilità del prodotto finale.

Le principali tipologie di terreno che possono essere trattate sono essenzialmente le seguenti.

Terreno medio delle strade bianche già esistenti, con presenza di sassi e materiale inerte oltre alla terra; le analisi e i test fatti hanno mostrato che in questo caso la strada aumenta notevolmente la sua resistenza fino a livelli paragonabili a quelli di una strada con manto in asfalto, avendo però anche un’efficacia drenante superiore.

Terreni con forte presenza di pietre e macerie; in questo caso la resistenza aumenta notevolmente, rendendo la strada estremamente resistente.

Terreni con prevalenza di limo e privi di pietre o materiali inerti; in questi casi può essere necessario aggiungere al legante idraulico una piccola percentuale di sabbia e materiale inerte.

A questo riguardo si osserva che, per quanto sia comodo e funzionale disporre dello spargitore, la macchina oggetto della presente domanda di brevetto può funzionare anche senza di esso, purché i sacchi di legante idraulico vengano preventivamente sparsi sul terreno, lungo il tracciato della strada che deve essere realizzata.

Secondo una preferita forma realizzativa, l’aggregante liquido, che viene disciolto in acqua prima di essere spruzzato sul tracciato della strada da costruire, è costituito da una soluzione acquosa di una miscela di sodio silicato in polvere e di idrossido di sodio.

Correggendone opportunamente l’acidità e diminuendone il contenuto di sodio l’aggregante liquido può essere disciolto anche in acqua salata. Questa soluzione è di particolare interesse nella costruzione di barriere sotterranee contro l’erosione delle coste marine; in questo caso la fresatura si riduce di larghezza fino a qualche decina di centimetri, ma la profondità aumenta fino ad oltre un metro o un metro e mezzo.

In una forma realizzativa particolarmente comoda e funzionale la macchina oggetto della presente domanda di brevetto è in grado di spruzzare acqua, oppure la miscela di acqua e aggregante liquido, anche davanti allo spargitore, sia per ridurre la polvere, che per ammorbidire il suolo; questo spruzzo preliminare riduce il rischio che, in presenza di vento, il legante idraulico possa essere trasportato fuori dal tracciato.

Una soluzione particolarmente performante prevede che la macchina sia in grado di spruzzare la miscela di acqua e aggregante liquido anche all’interno della fresatrice, in particolare dirigendo i getti all’interno della zona di frantumazione. Per facilitare questa funzione l’invenzione può comprendere un serbatoio ausiliario, solitamente posto sopra la fresatrice.

Secondo una prima forma realizzativa, l’aggregante liquido è composto da una soluzione acquosa ottenuta sciogliendo in acqua una miscela di materiali in polvere composta per un terzo da idrossido di sodio e per due terzi da sodio silicato.

Per ottenere migliori prestazioni, specialmente su terreni ad alto contenuto di humus e con elevate impurità ioniche, è consigliabile adottare una miscela di materiali in polvere indicativamente composta dal 40 % di sodio silicato in polvere, 20 % di idrossido di sodio, 10 % di tripolifosfato di sodio e 30 % di cloruro di potassio; queste percentuali possono subire piccole variazioni dell’ordine del 10%, preferibilmente dell’ordine del 5%.

Per preparare l’aggregante liquido la suddetta miscela di materiali in polvere viene disciolta in acqua; a seconda delle necessità il peso dell’acqua può variare da un minimo circa pari al peso della quantità di miscela in polvere da sciogliere fino ad un peso circa doppio rispetto al peso delle miscela di polvere.

Rapporti di diluizione particolarmente vantaggiosi sono di 1:1 oppure di 1:1,2, ma possono giungere fino a 1:2.

L’aggregante liquido viene a sua volta disciolto in acqua in misura oscillante fra il 2% e il 6%, preferibilmente tra il 3% e il 5%, e di norma, con 100 litri di miscela di acqua e aggregante liquido si tratta circa un metro cubo di impasto di terreno e legante idraulico.

Le percentuali indicate sono quelle che offrono risultati migliori nella maggioranza dei casi, ma anche percentuali leggermente differenti offrono buoni risultati.

Breve descrizione dei disegni

Le Fig. 1 mostra una vista laterale della macchina oggetto della presente domanda di brevetto, è visibile lo spargitore (1), lo spruzzatore (2), il trattore semovente (4) e la fresatrice posteriore (3), su quest’ultima è visibile il serbatoio ausiliario (32) e il gruppo di taglio (31).

Lo spruzzatore (2) comprende un serbatoio (21) e degli ugelli ad alta pressione (22).

La Fig. 2 mostra una vista dall’alto della stessa macchina, questa vista permette di osservare che il trattore è di tipo telecomandato, privo di cabina di guida.

Descrizione dettagliata di una forma di attuazione dell’invenzione

Secondo una soluzione particolarmente vantaggiosa la macchina oggetto della presente domanda di brevetto comprende un trattore semovente (4) con uno spargitore (1) di legante idraulico in posizione anteriore, dietro al quale è posto uno spruzzatore (2) con un serbatoio (21) e degli ugelli ad alta pressione (22); il trattore (4), spesso di tipo telecomandato, rimorchia ed aziona una fresatrice (3); una soluzione particolarmente apprezzata prevede che il trattore sia radiocomandato da un operatore che resta a terra, questo garantisce di usare la macchina in sicurezza anche in aree di difficile accesso o con forti pendenze.

Secondo una forma realizzativa preferita lo spargitore (1) del legante idraulico comprende un sistema di taratura per regolare il dosaggio dell’aggregante, in funzione delle caratteristiche geologiche del terreno in sito e della portanza e resistenza che si vogliono ottenere.

La fresatrice comprende un serbatoio ausiliario (32) posto sopra al gruppo di taglio (31), anche il serbatoio supplementare è in grado di iniettare la miscela di acqua ed aggregante liquido, dirigendola preferibilmente verso la zona di frantumazione del gruppo di taglio (31) tramite degli ugelli ad alta pressione.

Secondo una soluzione realizzativa particolarmente completa la macchina oggetto della presente domanda di brevetto comprende una pompa di adescamento per rifornirsi direttamente di acqua da canali o da torrenti.

L’aggregante liquido è una soluzione acquosa che comprende una percentuale di sodio silicato in polvere oscillante fra il 10 % e il 35 %, oltre ad una percentuale di idrossido di sodio in polvere oscillante fra il 5 % e il 20 %.

In particolare quando la miscela di polveri è composta solo da sodio silicato e da idrossido di sodio le rispettive percentuali oscillano fra 20 % e 35 % per il sodio silicato e oscillano fra il 10 e il 20 % per l’idrossido di sodio, questo a seconda che la miscela di polvere sia disciolta in una quantità di acqua pari al peso della miscela oppure in una quantità di acqua pari al doppio del peso della miscela. In generale per la miscela con soli due componenti è ottimale il rapporto 1/3 di idrossido di sodio e 2/3 di sodio silicato.

Quando la miscela di polveri è composta anche da tripolifosfato di sodio e da cloruro di potassio le percentuali indicative sono le seguenti: sodio silicato: 40 %, idrossido di sodio: 20 %, tripolifosfato di sodio: 10 %, cloruro di potassio: 30 %.

La concentrazione minima si ottiene quando la miscela di polveri è disciolta in una quantità di acqua pari al doppio del suo peso, in quel caso le percentuali in peso dei vari componenti sono un terzo di quelle prima indicate, nel caso in cui la miscela sia disciolta in una quantità di acqua pari al suo peso le percentuali in peso dei vari componenti sono la metà di quelle indicate.

Il dispenser del legante idraulico dovrà avere sistema di taratura per permettere il differente dosaggio, se necessario per fini di portanza e resistenza, in funzione delle caratteristiche geologiche del terreno in sito.

La velocità tipica di avanzamento della macchina è dell’ordine di 5 metri al minuto, la larghezza del tracciato è variabile, nell’ordine di un paio di metri o più, la profondità di fresatura è anch’essa variabile e normalmente, per una strada, essa oscilla fra 10 e 40 centimetri, preferibilmente tra 15 e 30 centimetri.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per la costruzione di strade sterrate comprendente un trattore semovente (4) che aziona una fresatrice (3), comprendente un gruppo di taglio (31), caratterizzata dal fatto di comprendere, anteriormente a detta fresatrice (3), uno spruzzatore (2) con un serbatoio (21) e degli ugelli ad alta pressione (22).
2. 2. Macchina come da rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto di comprendere uno spargitore (1) in posizione anteriore rispetto a quella di detta fresatrice (3).
3. 3. Macchina come da rivendicazione 1 o 2 caratterizzata dal fatto che detta fresatrice (3) comprende un serbatoio ausiliario (32) con degli ugelli ad alta pressione.
4. 4. Aggregante liquido per l’uso con la macchina di cui ad una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto di comprendere una soluzione acquosa di una miscela che comprende una percentuale di sodio silicato in polvere compresa fra il 10% e il 35% ed una percentuale di idrossido di sodio compresa fra il 5% e il 20%.
5. 5. Aggregante liquido come da rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto di comprendere una percentuale di sodio silicato in polvere compresa fra il 10% e il 25%, una percentuale di idrossido di sodio compresa fra il 5% e il 12%, una percentuale di tripolifosfato di sodio compresa fra il 2% e il 6% e una percentuale di cloruro di potassio compresa fra il 7 % e il 18 %.
6. 6. Metodo per il tracciamento di strade sterrate con l’uso della macchina di cui ad una delle rivendicazioni da 1 a 3 che precedono, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: a) Lungo il tracciato della strada stendere sul terreno un legante idraulico; b) Irrorare il tracciato con una soluzione acquosa che contiene una percentuale dal 2% al 6% dell’aggregante liquido di cui ad una delle rivendicazioni 4 o 5; c) Fresare il terreno del tracciato per una profondità compresa fra 0,10 e 0,50 metri; d) Attendere il tempo necessario per consentire l’azione dell’aggregante liquido e del legante idraulico e poi compattare il tracciato così realizzato mediante l’azione di un rullo stradale.
7. 7. Metodo per il tracciamento di strade sterrate con la macchina di cui alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto serbatoio ausiliario (32) contiene una soluzione acquosa dell’aggregante liquido di cui ad una delle rivendicazioni 4 o 5, la quale viene spruzzata ad alta pressione nella zona di frantumazione del gruppo di taglio (31) di detta fresatrice (3).
8. 8. Metodo come da rivendicazioni 6 o 7 caratterizzato dal fatto che detto legante idraulico è cemento portland.
9. 9. Metodo come da rivendicazioni 6 o 7 caratterizzata dal fatto che detto legante idraulico è cemento pozzolanico, calce, o una miscela di questi prodotti.
10. 10. Metodo per la realizzazione di barriere sotterranee per contrastare l’erosione delle spiagge con l’uso della macchina di cui ad una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: a) Lungo il tracciato della barriera sotterranea stendere sul terreno un legante idraulico; b) Irrorare il tracciato con una soluzione acquosa che contiene una percentuale dal 2% al 6% dell’aggregante liquido di cui ad una delle rivendicazioni 4 o 5; c) Fresare il terreno del tracciato per una profondità compresa fra 1,00 e 1,50 metri ed una larghezza compresa fra 0,30 e 0,80 metri.