La maggior parte delle persone considera il calcestruzzo impermeabile – dopo tutto, è HHl usato per fare piscine e lavandini da cucina. E la maggior parte del calcestruzzo è, infatti, quasi impermeabile. Ma un nuovo tipo di calcestruzzo che permette all’acqua di scorrere virtualmente senza impedimenti sta guadagnando popolarità. Il calcestruzzo permeabile viene usato soprattutto nella costruzione di parcheggi, ma anche per marciapiedi, piste ciclabili, parchi giochi e controllo dell’erosione. La pavimentazione in calcestruzzo permeabile non è, comunque, adatta per aree soggette ad alti volumi di traffico o velocità.

La miscela è tutto

Il calcestruzzo permeabile è un materiale abbastanza semplice – in genere ghiaia di piselli, cemento portland e acqua (pesante sul cemento, leggero sull’acqua, e nessun aggregato fine). Un tipico metro cubo di calcestruzzo permeabile avrebbe 2650 libbre di ghiaia #89, 600 libbre di cemento portland e un rapporto acqua-cemento di circa 0,30. Questa miscela fornirà una resistenza alla compressione di circa 2500 psi e un rapporto di vuoto effettivo del 20%. Questo permetterà all’acqua di drenare nel corso di base a tassi da 2 a 18 galloni al minuto per piede quadrato – da 275 a 400 pollici di pioggia all’ora – molto di più di quanto si possa mai sperimentare.

In un cantiere, però, le cose sono raramente così semplici. Vengono utilizzati vari additivi in base all’aggregato e alle condizioni ambientali. “Usiamo agenti di trascinamento dell’aria, riduttori d’acqua, alcuni ritardanti e talvolta un modificatore di viscosità”, dice Dale Fisher, PCI Systems, Alpharetta, Ga, un appaltatore specializzato in pavimentazioni in cemento permeabile. “Il mix design è tutto. Spesso dobbiamo modificarlo un po’ sul campo. Specifichiamo il calcestruzzo per peso unitario, che ci dice la struttura dei vuoti. Per i parcheggi usiamo dal 15% al 20% di vuoti. Ma su una recente fermata dell’autobus, con carichi più pesanti, siamo passati a un peso unitario più alto e circa il 12% di vuoti per una maggiore resistenza”. L’uso di una piccola quantità di fini è un modo comune per aumentare la resistenza alla compressione, ma così facendo si riduce il tasso di drenaggio. Spesso i fini sono ceneri volanti o scorie di cemento. “Eseguiamo test di peso unitario perché ci dicono cosa sta succedendo alla miscela”, dice Fisher. “Se è pesante, questo può significare più fini, quindi cambiamo la miscela per mantenerla un po’ più asciutta. Se è leggero, allora possiamo versarlo leggermente più umido.”

Il calcestruzzo permeabile viene tipicamente prodotto in un impianto di premiscelazione e consegnato con autobetoniere, ma non è pompabile. Ohio Concrete, pubblicato dall’Ohio Ready Mixed Concrete Association, ha sponsorizzato recentemente un lavoro dimostrativo di pavimentazione pervia che è stato installato da Ball Brothers Foundations, Monroe, Ohio. Moraine Materials ha fornito il calcestruzzo. Ohio Concrete riporta che, “Per il dosaggio di un carico massimo di 8 metri cubi, hanno aggiunto gli additivi per l’aerazione in anticipo con metà dell’acqua, poi l’aggregato grosso, poi il cemento e poi il resto dell’acqua”. Questo ha prodotto una miscela di successo.

Una pavimentazione pervia, tuttavia, non è solo la pavimentazione, ma piuttosto un sistema di suolo, sottofondo e pavimentazione (vedi barra laterale). Ogni parte del sistema è essenziale per il successo.

Progettazione e costruzione

Un esempio di specifica è disponibile sul sito web di Charger Enterprises, un imprenditore di calcestruzzo a Seminole, Fla. (www.chargerconcrete.com). Le pavimentazioni pervie sono state usate in Florida per molti anni, e Charger ha acquisito molta esperienza. Ha notato che una prima considerazione importante è il terreno sotto il sottofondo – alcuni possono essere inadatti, poiché il terreno deve essere in grado di sostenere il sottofondo, la pavimentazione, e i carichi che saranno applicati. Si faccia valutare il terreno da un ingegnere geotecnico.

Il primo strato contro il terreno è tipicamente un tessuto geotessile non tessuto (uno che drena facilmente). Questo è sormontato da un sottofondo costruito con un minimo di 6 pollici di No. 57 pietra, ben compattato in modo che “non sarà solcato da un camion pronto a pieno carico,” secondo il sito web di Charger.

Lo spessore della pavimentazione varierà a seconda del suo carico di progetto e quanta acqua la pavimentazione e il sottofondo dovrebbero immagazzinare, ma 6 pollici è un tipico spessore da parcheggio. L’appaltatore imposta le rotaie del massetto o le forme laterali, spesso spessorandole durante l’impatto da ½ a ¾ di pollice più in alto dell’elevazione finale della superficie per consentire la compattazione successiva con i rulli.

Durante un recente progetto PCI per la costruzione di un parcheggio Safeway a Denver (vedi barra laterale), un operaio dirigeva lo scivolo e spingeva il calcestruzzo a crollo quasi nullo con la mano. Altri spostavano il calcestruzzo in posizione con delle pinze. Quando arrivava un nuovo camion, gli operai spruzzavano il giunto freddo di 15 minuti con acqua. Una volta che il calcestruzzo è stato posizionato e sbattuto grossolanamente, la superficie è stata compattata e rifinita con un massetto a traliccio seguito da un rullo d’acciaio azionato a mano che è stato spruzzato regolarmente con olio di rilascio della forma per evitare che si attaccasse. Infine, gli operai hanno tracciato delle linee di gesso e tagliato i giunti di contrazione a una distanza standard usando un rullo con un’aletta da 1½ pollici. I bordi sono stati poi attrezzati e la frattazzatura finale è stata completata.

Le vibrazioni non sono efficaci per il calcestruzzo permeabile. Quando la vibrazione entra in contatto con il calcestruzzo normale, questo si “scioglie” o affonda in una massa consolidata causata sia dalla spinta che dalla trazione dell’energia della vibrazione”, dice David Mitchell della Bunyan. “Nel perv, l’energia fornita dalla vibrazione ha solo la spinta e costruisce una massa friabile piuttosto che consolidarla. Un massetto a rulli* usa il taglio applicato alla superficie dalla faccia di un tubo che gira. Questo comprime il materiale, consolidandolo mentre avanza sulla superficie. Il tubo di filatura viaggia facilmente in entrambe le direzioni, permettendo agli operatori di seminare più materiale sulla superficie e di colpirlo di nuovo.”

* Fisher usa un Bunyan Striker.

Il profilo della superficie non è critico con il calcestruzzo permeabile – non otterrete nessuna vasca per uccelli – e una specifica tipica richiederà una deviazione massima di 3/8 di pollice in 10 piedi. “La planarità è più importante per il fondo del sottofondo che per la pavimentazione”, sottolinea Fisher. “Più il terreno è piatto, più acqua la pavimentazione e la sottobase tratterranno. Anche una pendenza del 2% permetterebbe all’acqua di defluire abbastanza rapidamente e sconfiggerebbe parte dello scopo”. Nei siti in pendenza, la superficie del terreno è talvolta terrazzata per aiutare il sistema a trattenere l’acqua. In un recente progetto di parcheggio ad Atlanta per la biblioteca cittadina, la PCI ha installato un “laghetto” di 4000 piedi cubi all’interno del sottofondo (un sistema di tubi in PVC scanalati e solidi). L’acqua immagazzinata all’interno di questo sistema sarà usata per l’irrigazione del paesaggio della biblioteca.

A causa del rapporto acqua-cemento molto basso e della matrice aperta che permette il movimento dell’aria attraverso la matrice del calcestruzzo, il calcestruzzo permeabile può asciugarsi molto rapidamente. La stagionatura è quindi critica. “Ho visto calcestruzzo permeabile mal stagionato che si poteva scavare con le mani”, dice Fisher. Una stagionatura inadeguata può essere la causa più comune dei fallimenti del calcestruzzo permeabile. Charger raccomanda che la stagionatura inizi entro 20 minuti dal posizionamento del calcestruzzo. La stagionatura umida standard, però, come quella con gli irrigatori, non è un’opzione, poiché l’acqua in eccesso drenerebbe attraverso, lavando la pasta sul fondo della pavimentazione e distruggendo la permeabilità. Pertanto, la pavimentazione è semplicemente coperta con un foglio di polietilene da 6 millimetri che viene sigillato strettamente, a volte preceduto da una leggera nebulizzazione in condizioni asciutte.

Durevolezza in servizio

Ci sono state installazioni pervie che non hanno funzionato come previsto a causa della mancanza di esperienza nella progettazione, nei materiali o nella costruzione. Se ci sono troppi materiali fini e troppa acqua, la pasta può depositarsi e formare uno strato impermeabile sul fondo della pavimentazione. Se la miscela è troppo secca, può essere impraticabile. Se l’appaltatore rifinisce troppo la superficie, si può formare uno strato impermeabile. Se la stagionatura non è fatta bene, il calcestruzzo non acquista forza. Ma tutti questi problemi sono facilmente superabili con l’esperienza.

Le obiezioni tipicamente sollevate sul calcestruzzo permeabile in servizio sono che sarà distrutto dall’azione di gelo/disgelo o che si intaserà con lo sporco. La National Ready Mixed Concrete Association (www.nrmca.org) ha prodotto un eccellente opuscolo sul permeabile che risponde a queste accuse. La linea di fondo sul gelo/disgelo è che ci sono state molte pavimentazioni pervie di successo poste in climi freddi. NRMCA afferma che queste pavimentazioni “hanno due caratteristiche comuni di progettazione – la pasta di cemento è a circolazione d’aria e il calcestruzzo permeabile è posto su 6-12 pollici di base in aggregato drenabile.”

Il tamponamento non è davvero un problema, finché il terreno non viene effettivamente eroso sulla superficie della pavimentazione. “Il tamponamento non dovrebbe essere un problema con una buona pavimentazione pervia”, dice Fisher. “Si può lavare e aspirare se necessario, e questo ripristinerà il 90% del drenaggio originale. Se non drena, è più probabile che si tratti di una cattiva pavimentazione piuttosto che di un’otturazione.”

La pavimentazione in cemento permeabile sta arrivando in un parcheggio vicino a voi. “Non ci sono molti buoni appaltatori di pavimentazioni pervie là fuori in questo momento”, dice Fisher, “semplicemente perché non hanno l’esperienza. Arriverà man mano che ne verranno collocati di più”. NRMCA sta creando una certificazione artigianale per il permeabile che dovrebbe aiutare molto.”

Per informazioni su PCI Systems, andare su www.pervious.com: per informazioni su Bunyan, andare su www.bunyanusa.com.

Svantaggi del cemento permeabile

• Ritiene l’acqua piovana in modo che non siano necessari stagni di ritenzione per i parcheggi.
• Permette all’acqua piovana di infiltrarsi nel terreno per riempire le falde acquifere.
• Mantiene le superfici dei marciapiedi asciutte anche in situazioni umide come le serre.
• Permette ai parcheggi di essere senza ghiaccio nelle aree di gelo/disgelo poiché la neve sciolta drena immediatamente dalla superficie.
• Permette all’acqua e all’aria di raggiungere le radici degli alberi all’interno di un parcheggio.
• I batteri aerobici che si sviluppano all’interno della matrice della pavimentazione possono scomporre l’olio e rimuovere altre sostanze inquinanti dall’acqua che viene lavata via dalla superficie.
• La riflettività della luce superiore a quella delle superfici in asfalto riduce l’effetto isola di calore e fa risparmiare sui costi di illuminazione.
• Permette a un progetto di richiedere punti LEED.
• Può raccogliere e trattenere l’acqua da usare per l’irrigazione.

Parcheggio permeabile

Nel dicembre 2004, PCI Systems ha installato un parcheggio in cemento permeabile in un negozio Safeway di Denver. “Il parcheggio era una sostituzione e il permeabile è stato utilizzato su forte incoraggiamento della città per compensare la necessità di un sistema di ritenzione delle acque piovane”, ha detto Dan Huffman, esperto NRMCA di permeabili. Con il freddo, l’indurimento è stato seguito da coperte isolanti. Questo lotto sarà la prova definitiva della durata del gelo e del disgelo, poiché, con i giorni di sole e le notti fredde di Denver, si ripeterà spesso in condizioni di umidità. Una delle prime prove importanti di questa pavimentazione è stata una tempesta di neve di fine aprile. Nel pomeriggio seguente, i vantaggi del calcestruzzo permeabile erano evidenti.

Progettazione della pavimentazione pervia

• La pendenza del terreno non dovrebbe superare il 5%.
• Non usare in aree di potenziale contaminazione (per esempio, stazioni di servizio).
• La tavola d’acqua deve essere un minimo di 3 piedi sotto la base.
• Il terreno deve essere un minimo di 2 piedi sotto la base.

Suolo

• Il terreno deve essere non compattato e piano.
• La permeabilità del terreno sottostante deve essere testata e trovata accettabile.
• Non ci deve essere materiale organico che potrebbe degradarsi e permettere l’assestamento.
• Le argille espansive non sono adatte.
• Con terreni scarsamente percolanti, il sistema può essere progettato per trattenere tutta l’acqua piovana.
• Con terreni molto sabbiosi, il calcestruzzo permeabile può essere posto direttamente sopra la sabbia.

Tessuto geotessile

• Il sottofondo e i lati dello scavo devono essere coperti da un tessuto geotessile non tessuto; il Pennsylvania Stormwater Management Manual elenca Mirafi 140N, Amoco 4547, e Geotex 451 come tipi accettabili.

Sottofondo aggregato

• La profondità del sottofondo dipende dal volume di deflusso richiesto per essere trattenuto.
• Assicurare uno spazio vuoto del 40%.
• La pietra suggerita è da 6 a 12 pollici di pietra #57.

Calcestruzzo permeabile

• Miscela con pietra lavata #89, 600 libbre di cemento portland per metro cubo, 0,30 di rapporto a/c, ma niente sabbia.
• Di solito ha dal 20% al 25% di spazio vuoto.
• Costruito per permettere un’infiltrazione d’acqua di 20 pollici all’ora.
• E’ di sei pollici o più di profondità.
• Sfondato con un massetto vibrante e rullato con un rullo per tubi d’acciaio, o sfiorato e compattato con un massetto a rulli.
• Coperto con plastica e curato per un minimo di sette giorni.