Prove Ultrasoniche Calcestruzzo
Normativa di riferimento:
UNI EN 12504-4:2005- Prove sul calcestruzzo nelle strutture – Determinazione della velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici.
CSLP: “linee guida per la valutazione delle caratteristiche del calcestruzzo in opera”
Scopo delle prova:
Fornire una misurazione indiretta della resistenza del cls attraverso l’impiego di impulsi sonori ultrasonici all’interno dell’elemento strutturale da provare.
Indagine ultrasonica: descrizione della prova
Il metodo delle prove ultrasoniche, basato sulla misura della velocità di propagazione di ultrasuoni, consiste nello studio della propagazione di onde elastiche longitudinali all’interno del calcestruzzo.
La velocità di propagazione delle onde in un materiale omogeneo dipende dalla densità del materiale, dal modulo elastico e dal coefficiente di Poisson. Tale velocità è direttamente correlabile alle caratteristiche meccaniche e fisiche del materiale se il materiale è elastico, omogeneo ed isotropo, secondo la relazione:
dove:
r = densità del materiale
E = modulo di Young
Si deve tener presente che le onde elastiche subiscono all’interno dell’elemento esaminato, rifrazioni e riflessioni, dovute alla presenza degli aggregati, di fessure, di vuoti. Ciò comporta un’attenuazione del segnale per effetto dell’assorbimento d’energia. La propagazione dell’onda dipende quindi dallo stato di conservazione in cui si trova il materiale.
Inoltre, per effetto di vuoti o fessure, il percorso effettivamente compiuto dalle onde elastiche può risultare più lungo della distanza tra trasmettitore e ricevitore.
Le onde elastiche ultrasoniche (frequenza oltre 20.000 Hz) sono generate da un trasduttore (sonda emittente), applicato sulla superficie dell’elemento strutturale oggetto d’indagine e rilevate da un secondo trasduttore (sonda ricevente). Le due sonde si possono posizionare sull’elemento in calcestruzzo secondo le 3 modalità di prova sotto rappresentate, le stesse utilizzare durante le prove soniche sulle murature. La configurazione di prova più efficiente è quella per trasparenza.
Prova per trasparenza, prova radiale e prova superficiale
La prova misura la velocità di propagazione delle onde elastiche nel calcestruzzo, determinata come rapporto tra la distanza fra trasmettitore e ricevitore ed il tempo impiegato a percorrerla.
V = S/T
dove: S = distanza tra i due trasduttori
T = tempo impiegato dall’impulso per raggiungere la sonda ricevente.
La velocità così calcolata può differire dall’effettiva velocità di propagazione delle onde nel calcestruzzo in esame. Per questo motivo la velocità così calcolata è spesso denominata anche “velocità apparente”.
Prima di svolgere l’indagine sul calcestruzzo faccia a vista si localizzano le armature dell’elemento in calcestruzzo, avendo poi cura di levigare la superficie con pietra abrasiva qualora fosse ruvida e irregolare. I trasduttori vanno calibrati prima di iniziare la sequenza di rilievi sull’apposita barra di calibrazione fornita dal fabbricante interponendo del materiale d’accoppiamento tra sonde e le superfici del campione di riferimento. Una volta misurata la distanza tra i punti estremi di ciascun percorso di misura si eseguono le misure tramite sonde puntiformi o sonde a superficie piana. In entrambi i casi la bontà delle misure è legata alla realizzazione del corretto accoppiamento tra sonda e calcestruzzo.
Nel caso di misure per trasparenza, in ogni area di misura si effettuano almeno 3 misure su percorsi diversi. Nel caso delle misure di superficie sono raccomandabili almeno 10 misure.
Si sottolinea l’importanza che la misurazione della velocità degli ultrasuoni venga effettuata nella stessa area precedentemente indagata con le battute sclerometriche, così da poter operare un confronto con i dati ricavati dalle prove di laboratorio sulle carote estratte.
