Prove in situ del calcestruzzo

Come già accennato in un precedente articolo (leggi articolo), il capitolo 8 delle “Norme tecniche per le Costruzioni” del 14 gennaio 2008 e l’Allegato A della circolare LL.PP. n. 617 del 2 febbraio 2009 si occupano degli edifici esistenti e indicano un aspetto fondamentale le procedure per il rilievo geometrico-strutturale, per i dettagli strutturali, per la caratterizzazione meccanica dei materiali, per il metodo di analisi da utilizzare.

Il presente articolo ha l’intenzione di presentare alcune metodologie di campionamento che si possono utilizzare per la determinazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo.
Le prove che possono essere effettuate in situ possono essere di due tipi, ovvero Prove distruttive e Prove non distruttive.
Secondo le Ntc è consentito l’utilizzo di entrambe le tipologie di prova, ma, in particolare, è espressamente previsto “sostituire alcune prove distruttive, non più del 50%, con un più ampio numero, almeno il triplo, di prove non distruttive, singole o combinate, tarate su quelle distruttive”.

Per quanto riguarda il calcestruzzo, la prove distruttiva più utilizzata è senza dubbio il Carotaggio che permette una stima della resistenza cubica locale convenzionale a compressione di calcestruzzo, mediante prova a compressione su provini ricavati da carote.
La metodologia di esecuzione prevede il carotaggio nel calcestruzzo indurito di un campione, di diametro 28-100 mm, mediante carotatrice elettrica con corona diamantata raffreddata ad acqua. Successivamente è necessario rettificare le facce della carota per ottenere facce sufficientemente piane, parallele e ortogonali all’asse del taglio (UNI EN 12504-1:2002) e, dopo un esame visivo e la conservazione nell’atmosfera del laboratorio per almeno 3 giorni (UNI EN 12390-3:2003), si esegue la prova di resistenza a compressione e la successiva emissione del rapporto di prova rilasciato da parte di un laboratorio ufficiale accreditato dal Ministero dei trasporti e delle infrastrutture. La stima della resistenza cubica convenzionale caratteristica a compressione del calcestruzzo (Rck) è equivalente ai “controlli di accettazione” del calcestruzzo in opera per strutture nuove stabiliti dalle NTC. Per l’analisi si adottano i coefficienti correttivi delle formulazioni di carattere sperimentale presenti nella letteratura tecnica ed in alcune norme internazionali, tenendo conto del diametro e della snellezza del provino, della massima dimensione dell’inerte e della direzione di perforazione rispetto a quella del getto. Le norme di riferimento sono le UNI EN 12504-1:2002, UNI EN 12390-3:2003, UNI 10766:1999, ACI 214,4R-03.

La Prova sclerometrica è una prova non distruttiva utile a valutare l’uniformità del calcestruzzo in situ, a delineare le zone di degrado e di scarsa qualità e a stimare la resistenza del calcestruzzo indurito in base alla durezza superficiale, mediante una opportuna correlazione. Inizialmente si prepara la superficie mediante rettifica con pietra abrasiva, quindi si esegue la rilevazione del rimbalzo del corpo di battuta; dalla lettura dell’indice sclerometrico si stima la resistenza a compressione secondo la correlazione sperimentale fornita dal costruttore; solitamente si registrano 12 valori e si determina il valore medio, escludendo il massimo e il minimo, e si stima lo scarto quadratico medio e del coefficiente di variazione, quindi si valuta il valore approssimato di resistenza, mediante algoritmo matematico basato su correlazione empirica tra la velocità dell’impulso ultrasonico e l’indice sclerometrico. Le norme di riferimento sono le UNI EN 12504-2:2001.

Un’altra prova non distruttiva abbastanza diffusa è quella che prevede l’utilizzo degli Ultrasuoni: la stima della resistenza del calcestruzzo indurito viene determinato in base alla velocità di propagazione degli ultrasuoni, tramite una opportuna correlazione. Si può, con questo metodo, valutare anche l’uniformità del calcestruzzo, delineando le zone di degrado o di scarsa qualità. Generando impulsi ultrasonici per mezzo di trasduttori elettroacustici con dispositivo di sincronismo del segnale di partenza, si rilevano i tempi di propagazione degli impulsi di vibrazione ultrasonica mediante un accelerometro posizionato sul lato opposto, quindi si calcola la velocità di propagazione dell’impulso, analizzando l’arrivo del primo fronte d’onda; infine si stima il valore approssimato di resistenza attraverso un algoritmo matematico basato su correlazione empirica tra la velocità dell’impulso ultrasonico e l’indice sclerometrico. Le norme di riferimento sono le UNI 9524:1989 – UNI EN 12504-4:2005 – EN 12668-1:2000/A1 – EN 12668-3:2000/A1 – EN 1330-4 – EN 13554:2002/A1 – UNI 8555:1984 – UNI 9094:1987 – UNI EN 12223:2001 – UNI EN 12668-2:2004 – UNI EN 13860-2:2003 – UNI EN 14127:2004 – UNI ENV 583-6:2001 – UNI EN 1330-9:2002 – UNI EN 13477-1:2003 – UNI EN 13477-2:2003 – UNI EN 583-1:2004 – UNI EN 583-2 :2004 – UNI EN 583-3:1998 – UNI EN 583-4:2004 – UNI EN 583-5:2004.

La Prova di estrazione pull-out è molto utilizzata poiché stima con buona approssimazione la resistenza del calcestruzzo in situ, in base alla forza necessaria per l’estrazione di un tassello ad espansione posizionato nel calcestruzzo indurito, mediante opportuna correlazione.
In prima fase viene eseguito un foro tronco-conico con un trapano elettrico con punta svasatrice, quindi viene pulito il foro e inserito un ancorante in acciaio; se si estrae il tassello mediante un martinetto oleodinamico collegato ad un circuito idraulico pressurizzato, si può leggere la pressione di estrazione che, mediante correlazioni empiriche, fornisce la resistenza a compressione del calcestruzzo. Le norme di riferimento sono le UNI 9536:1986 – UNI 10157:1992 – UNI EN 12504-3:2003 – pr EN 12399:1996.

Articolo dell’Ing. Stefano Valentini

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