BITUME

BITUME (VII, p. 117)

Nella pratica utilizzazione dei bitumi ha notevole importanza il diverso comportamento che essi possono assumere in relazione al grado di aromaticità dei malteni ed alla natura, alla costituzione ed alla concentrazione degli asfalteni; si suppone, in base a recenti e accurate indagini, che la struttura colloidale possa prendere una configurazione differente, e per tanto il bitume si può presentare come una sostanza puramente viscosa oppure mostrare caratteristiche di plasticità o di elasticità più o meno marcate.

Tale diverso comportamento può essere valutato per mezzo dell'andamento della curva temperatura e penetrazione, cioè mediante la misura della suscettibilità termica (in quanto, in generale, le caratteristiche dei bitumi sono collegate con la suscettibilità termica). Molti metodi sono stati suggeriti per rilevare la maggiore o minore variabilità della consistenza dei b. con il variare della temperatura e, tra i più espressivi, ricorderemo l'indice di penetrazione, che si può determinare conoscendo la penetrazione del b. a due diverse temperature. L'indice di penetrazione (espressione apparsa la prima volta nel 1936) indica in forma semplice e chiara le caratteristiche e le proprietà fondamentali dei b., che maggiormente sono richieste nell'utilizzazione pratica di essi. Infatti l'indice di penetrazione, oltre ad essere funzione della relazione esistente tra temperatura e consistenza dei b., è strettamente dipendente anche dalle loro caratteristiche elastiche. Invero i b. ad alto indice di penetrazione si possono considerare come dei "geli", che possiedono lo scheletro più o meno consistente e con conseguenti caratteristiche di elasticità, sineresi, tixotropia, ecc. Invece, quanto più è basso l'indice di penetrazione del b., tanto più questo si avvicina al tipo "sol", con caratteristiche particolari di sostanza viscosa. Secondo alcuni autori, in base all'indice di penetrazione, i b. si possono dividere in 3 classi. Alla prima classe, che comprende i b. ad indice di penetrazione minore di −1, appartengono i b. con fluidità puramente viscosa. Questo tipo viene spesso indicato come "tipo pece di catrame", perché ha un comportamento simile alle peci di catrame. Alla seconda classe appartengono i b. con indice di penetrazione compreso tra −1 e +1, che sono i b. che presentano una certa elasticità ed anche fenomeni di tixotropia. Essi sono chiamati "tipo sol" o normali. I buoni b. stradali appartengono a questo gruppo. Alla terza classe appartengono invece i b. con indice di penetrazione maggiore di +1: essi presentano elasticità e tixotropia in buona misura. Questo gruppo di b., per la loro particolare struttura colloidale, sono chiamati "gel" o "soffiati", poiché di questo gruppo fanno parte il maggior numero dei bitumi soffiati.

I b. naturali (nativi o da rocce asfaltiche) presentano un indice di penetrazione compreso tra 0 e +2,5, e perciò sono i più indicati, per le loro qualità ad essere usati per i lavori di impermeabilizzazione; in commercio perciò essi hanno un prezzo più elevato.

I saggi che vengono eseguiti in laboratorio per il controllo delle caratteristiche dei bitumi sono: a) Solubilità in solfuro di carbonio (CS₂): si esegue per controllare la purezza di un bitume ed il contenuto percentuale di esso in una miscela o in un conglomerato asfaltico o bituminoso. b) Il contenuto in malteni od in asfalteni si determina trattando il solubile in CS₂ con etere di petrolio (88° Baumé), essendo i malteni solubili in questo ultimo solvente e gli asfalteni insolubili. c) La penetrazione, cioè la maggiore o minore consistenza del bitume a data temperatura (di solito 25 °C), si determina con un apparecchio (penetrometro) che consente di misurare, in tempo prefissato (5″), sotto un carico determinato (100 g), l'affondamento di un ago (di prescelte forme e dimensioni) in un provino di bitume tenuto a 25 °C di temperatura. Maggiore sarà la penetrazione dell'ago - che si misura in decimillimetri - nella massa del bitume, meno consistente sarà il bitume. La penetrazione può essere determinata anche ad altre temperature: 0 e 50 °C. d) Il punto di rammollimento serve a determinare la temperatura alla quale un b. raggiunge uno stadio di rammollimento o fluidità convenzionale e che varia a seconda dell'apparecchio usato. Dei due metodi utilizzati il più usato in Italia è quello "palla e anello". Più il b. sarà duro, cioè viscoso, e maggiore sarà il punto di rammollimento. e) La duttilità a determinate temperature (0, 25, 50 °C) indica invece l'attitudine del bitume ad essere tirato in fili sottili. Si determina esercitando, su un provino a forma di otto, una trazione a temperatura e sforzo costante, fin quando il filo che verrà a formarsi si romperà. f) Il punto di rottura consiste nel misurare la temperatura a cui una laminetta di bitume (di determinate dimensioni e a cui è stata imposta una certa curvatura) inizia a screpolarsi. Tale misura indica perciò a quale temperatura il bitume diventa fragile, perdendo perciò molte delle qualità peculiari per cui viene impiegato. g) Il contenuto di paraffina è ritenuto (forse erroneamente) che incida sulla duttilità e sull'adesività alle pietre, specie a bassa temperatura. Senza dubbio però un alto contenuto di paraffina rende il bitume suscettibile alle variazioni di temperatura. h) La volatilità è anche un controllo necessario per stabilire, con il riscaldamento (di solito a 163 o a 200 °C), quale percentuale di sostanze volatili il b. può perdere. Una notevole perdita di olî leggeri e più complessi fenomeni che possono intervenire nelle molecole del bitume provocano l'indurimento del legante e ne modificano le caratteristiche. Difatti, dopo la prova di volatilità, si ripetono le determinazioni usuali: la penetrazione, il punto di rammollimento, ecc.

L'utilizzazione dei bitumi nella tecnica. - Molteplici sono le forme di utilizzazione dei bitumi. Si fa largo ricorso ad essi nella tecnica stradale, nell'edilizia, nella fabbricazione delle vernici, dei carton-feltri bitumati, ecc. Nella tecnica stradale il b. si usa nella costruzione di pavimentazioni di carreggiate e di marciapiedi nonché di fondazioni, e per la stabilizzazione delle terre. Nell'edilizia è utilizzato principalmente nell'impermeabilizzazione di terrazze, tetti piani ed altri manufatti. Nelle accennate applicazioni i b. possono essere impiegati a caldo (b. cosiddetti solidi) di normale produzione e di consistenza variabile a secondo del grado di penetrazione Dow a 25 °C da 20 a 30 fino a 180-200 dcm. Si riportano nella Tabella I le caratteristiche di cui alle norme di accettazione redatte dal C.N.R.

Per le stesse applicazioni si può anche far ricorso ai b. liquidi o bitumi flussati; si chiamano liquidi i b. quando, per la presenza in essi di olî provenienti da petrolio o da catrame di carbon fossile (destinati ad evaporare, almeno in parte, dopo l'applicazione), possiedono una fluidità nettamente maggiore; i requisiti di accettazione sono dati nella Tabella 2. L'impiego dei b. liquidi richiede minor riscaldamento, presentando minor viscosità di quelli solidi a parità di temperatura. I b. possono essere impiegati anche sotto forma di emulsioni in acqua o emulsioni di acqua in bitume. Il C.N.R. ha redatto per tali prodotti norme di accettazione, dalle quali nella Tabella 3 riportiamo i requisiti di accettazione per i tre tipi di emulsioni impiegati normalmente nella tecnica stradale.