Mat 02 - Associazione Ingegneri Architetti Cittanova

Giornata di Studio:
Il controllo dei materiali: tecniche non distruttive e sistemi
di monitoraggio residenti
«IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE
TECNICHE NON DISTRUTTIVE»
PARTE II
Prof. Ing. Giacinto Porco
Docente Università della Calabria
Ore: 15.45
Venerdì 19 Giugno 2015
A.I.A.C. – Associazione Ingegneri Architetti Cittanova
«Polo Solidale della Legalità» Viale Merano – Cittanova (RC)
Metodo Sclerometrico
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Scopi e campo di applicazione
La norma UNI EN 12504-2:2012 specifica un metodo per la determinazione dell’indice
sclerometrico di un’area di calcestruzzo indurito utilizzando un martello azionato da una
molla.
L’indice sclerometrico determinato mediante questo metodo può essere utilizzato per la
valutazione dell’uniformità del calcestruzzo in sito, per delineare le zone o aree di
calcestruzzo di scarsa o deteriorata qualità presenti nelle strutture.
Il metodo di prova non è inteso come una alternativa per la determinazione della
resistenza alla compressione del calcestruzzo ( EN 12390-3:2009) ma, con una opportuna
correlazione alla compressione in sito. Per la valutazione della resistenza alla
compressione in sito vedere la EN 13791:2009.
Il martello può essere utilizzato per prove comparative, in riferimento ad un calcestruzzo
con resistenza nota o ad un calcestruzzo che è risultato provenire da un volume definito
di calcestruzzo con una popolazione verificata come conforme a una particolare classe di
resistenza.
Prove Non Distruttive Calcestruzzo
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Apparecchiatura
Sclerometro, consiste in un maglio di acciaio caricato a molla che, quando viene
rilasciato, colpisce un pistone di acciaio a contatto con la superficie del calcestruzzo. La
distanza di rimbalzo del martello di acciaio dal pistone di acciaio deve essere misurata
su una scala lineare applicata al telaio dello strumento.
Indice di riferimento, incudine di acciaio per la verifica di taratura del martello,
caratterizzata da una durezza minima di 52 HRC, una massa di (16 ) kg e un diametro
di circa 150mm.
Pietra abrasiva, pietra al carburo di silicio con tessitura granulare media o materiale
equivalente.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Apparecchiatura: schema grafico
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Area di prova e preparazione delle superfici
Gli elementi di calcestruzzo da sottoporre a prova devono essere di almeno 100 mm di
spessore e fissati all’interno di una struttura. Possono essere sottoposti a prova campioni
più piccoli purché siano rigidamente supportati.
Dovrebbero essere evitate aree che rivelano la presenza di nidi di ghiaia, sfaldature,
tessitura grossolana o altre porosità .
Nel selezionare l’area da sottoporre a prova si dovrebbero considerare i seguenti fattori:
• resistenza del calcestruzzo;
• tipo di superficie (esempio sagomata o non sagomata);
• tipo di calcestruzzo (per esempio normale o leggero);
• stato di umidità delle superfici;
• carbonatazione;
• direzione della prova;
• altri fattori appropriati.
Un’area di prova potrebbe essere approssimativamente
di 300 mm x 300 mm.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Preparazione delle superfici
Utilizzando la pietra abrasiva, rettificare le superfici a tessitura ruvida o tenera o le superfici
con resti di malta, fino a renderle lisce e prive di materiale residuo. Le superfici levigate o
frattazzate possono essere sottoposte a prova di rettifica.
Rimuovere eventuali residui di acqua presenti sulla superficie del calcestruzzo.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
•
•
•
•
•
•
•
•
Procedimento
Metodo Sclerometrico
Eseguire la verifica di taratura.
Verificare che la temperatura ambientale sia tra 10-35 °C.
È consigliabile disegnare una regolare griglia di linee distanti da 25 mm a 50 mm l’una
dall’altra e considerare le intersezioni delle linee come punti di prova.
Tenere saldamente lo sclerometro in una posizione che consenta al pistone di avere un
impatto perpendicolare alla superficie di prova ed aumentare gradualmente la
pressione sul pistone fino all’impatto del martello.
Dopo l’impatto registrare l’indice sclerometrico.
Utilizzare un minimo di nove misure per ottenere una stima affidabile dell’indice
sclerometrico di un’area di prova. Registrare la posizione e l’orientamento dello
sclerometro per ciascuna serie di misurazioni.
Esaminare tutte le impronte lasciate sulla superficie dopo l’impatto e se l’impatto ha
frantumato o sforato a causa di un vuoto vicino alla superficie, scartare il risultato.
Dopo le prove, rieseguire la verifica di taratura dello sclerometro. Se il risultato è
diverso dai limiti raccomandati, annullare le prove e contattare il laboratorio di
assistenza del produttore per far tarare lo strumento.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Verifica della taratura
Si consiglia di utilizzare sempre lo sclerometro seguendo le istruzioni d’uso del produttore.
Eseguire la verifica di taratura Tutti i dispositivi di prova che si basano sull’utilizzazione dei
risultati dovuti all’energia d’impatto, devono essere provvisti di controllo della taratura in
quanto, dopo un uso prolungato, le molle modificano le loro costanti elastiche. Ciascun
tipo e formato di sclerometro dovrebbe essere utilizzato solo per le classi di resistenza ed
il tipo di calcestruzzo per il quale è stato progettato.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Verifica della taratura
L’incudine in acciaio di taratura per la verifica dello sclerometro
deve essere caratterizzata da una durezza minima di 52 HRC
(durezza Rockwell tipo C), da una
massa di 16 ± 1 Kg ed un diametro di circa 150 mm.
La verifica di taratura su un’incudine non garantisce che
sclerometri diversi abbiano a produrre gli stessi risultati
in altri punti della scala sclerometrica.
Per la verifica è necessario:
► Collocare l’incudine su un piano rigido;
► Azionare lo strumento almeno 3 volte per accertarsi del
funzionamento meccanico;
► Inserire lo sclerometro nell’anello di guida dell’incudine ed
eseguire una serie di battute 10 e controllare che la media dei
valori sia conforme ai limiti raccomandati dal produttore.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Risultato della prova
L’indice sclerometrico dell’area di prova deve essere
calcolato come la media di tutte le misure, corrette
se necessario in base all’orientamento dello
sclerometro. L’indice sclerometrico deve essere
espresso come numero intero.
a) Se oltre il 20% di tutte le misure si discosta dalla
media per più di 6 unità, deve essere scartata
l’intera serie di misure.
b) Qualora si utilizzano più sclerometri, si dovrebbe
effettuare un numero sufficiente di prove su
superfici di calcestruzzo simili per determinare la
variazione nei risultati ottenuti.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Resoconto della prova
Il resoconto della prova sclerometrica dovrà includere:
a) Identificazione dell’elemento/struttura di calcestruzzo;
b) Posizione della/e area/e di prova;
c) Identificazione dello sclerometro;
d) Descrizione della preparazione della/e area/e di prova;
e) Dettagli sul calcestruzzo e sua condizione;
f) Data e ora di esecuzione della prova;
g) Risultato della prova (valore medio) e orientamento dello sclerometro per
ciascuna area di prova;
h) Risultati della prova corretti in base all’orientamento dello sclerometro;
i) Eventuali deviazioni dal metodo di prova normalizzato;
j) Dichiarazione della persona tecnicamente responsabile della prova, che attesti
che la prova è stata effettuata in conformità alla UNI EN 12504-2:2012.
Metodo Sclerometrico
Espressione dei risultati
Durezza e resistenza vengono correlate con relazioni di natura empirica o basate su
metodi probabilistici, in quanto molteplici sono i fattori che influenzano la misura.
La correlazione tra indice di rimbalzo Im e la resistenza a compressione Rc del calcestruzzo
è del tipo:
Rc  AI m B
Con A e B parametri dipendenti dalle caratteristiche del calcestruzzo e Im è l’indice
medio di rimbalzo.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico - Curve di Correlazione
Il metodo sclerometrico non è destinato, come già detto, a sostituire i
metodi per la determinazione della resistenza del calcestruzzo. Una
stima approssimativa della resistenza a compressione può essere
ottenuta solo in presenza di una curva sperimentale di taratura, che
correli l’indice di rimbalzo alla resistenza di un calcestruzzo di
riferimento.
Per la determinazione della curva sperimentale di taratura tra
resistenza del calcestruzzo ed indice di rimbalzo occorre comprimere i
provini cubici di taratura confezionati secondo la UNI EN 12390-1:2012
tra i piatti di una pressa con una sollecitazione (almeno 1 N/mm2) tale
da non causare il loro movimento durante l’impatto. La superficie del
provino deve presentarsi asciutta.
Si considera asciutto un provino o un elemento strutturale lasciato per
24 h in ambiente con umidità relativa non maggiore del 65% e con una
temperatura media compresa tra 10 e 30 °C.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Per ognuna delle due facce opposte, escludendo la faccia
libera del getto, devono essere effettuate almeno nove
battute sclerometriche.
Successivamente deve essere determinata la resistenza a
compressione del provino secondo il procedimento di cui alla
UNI EN 12390-3:2009.
La variazione della resistenza a compressione tra provino e
provino può essere ottenuta diminuendo il rapporto
acqua/cemento.
Per ottenere un numero statisticamente valido, alfine della
determinazione della curva di correlazione tra la resistenza a
compressione e l’indice di rimbalzo, occorre effettuare prove
su una campionatura di almeno 30 provini relativi ad almeno
tre diversi rapporti acqua/cemento.
La stima approssimata della resistenza a compressione,
relativa alla zona saggiata mediante curva di correlazione,
deve essere effettuata su un calcestruzzo omogeneo avente,
escludendo l’acqua di impasto, la stessa composizione di
progetto dei provini di taratura e con lo stesso angolo a di
battuta.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Gli sclerometri sono tarati per direzione d’urto orizzontale. Qualora la superficie da saggiare
abbia una giacitura diversa da quella verticale, la lettura deve essere corretta per depurarle
dal peso del martello.
Le correzioni d’angolo rappresentano il numero di divisioni che si devono aggiungere alla
lettura effettiva quando la prova viene effettuata su una superficie non verticale, per
ottenere l’equivalente della misurazione su una superficie verticale. Questa è positiva
quando il verso di prova è dall’alto al basso, è negativa in caso contrario. Ogni ditta
costruttrice di sclerometri fornisce insieme allo strumento una serie di curve di taratura per
alcuni angoli di inclinazione ed inoltre i valori degli errori probabili commessi dallo
strumento.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Influenza della carbonatazione sull’indice sclerometrico
L’influenza della carbonatazione sulla stima della resistenza del
calcestruzzo è molto significativa.
Il calcestruzzo alterato dalla carbonatazione porterà ad una
sovrastima della resistenza che in casi estremi può raggiungere il
50% (infatti la formazione del carbonato di calcio provoca un
indurimento dello strato superficiale).
E’ possibile stabilire un fattore di correzione delle letture
effettuate che tenga conto del fenomeno della carbonatazione
comparando i risultati di test sclerometrici eseguiti sia sulla
superficie carbonatata che su quella sottostante non carbonatata.
IL CONTROLLO DEI MATERIALI MEDIANTE TECNICHE NON DISTRUTTIVE
Metodo Sclerometrico
Influenza della posizione in quota sull’indice sclerometrico
La posizione della prova in relazione alla quota del getto di calcestruzzo influisce sulla
stima della resistenza a causa della stratificazione della miscela: le zone più alte del getto
hanno sempre un rapporto acqua/cemento più elevato.
Influenza della superficie delle membrature sull’indice sclerometrico
L’influenza del tipo di superficie sottoposto alla prova è rilevante. Se i test vengono
condotti su calcestruzzi gettati in casseri di materiale differente, anche i risultati saranno
diversi: superfici più dure, ottenute con alcuni tipi di casseri in materiale assorbente,
condurranno a una sovrastima della resistenza. Le superfici levigate e lavorate a mano
sono comunque più dure delle superfici ottenute sformando i casseri, e pertanto si avrà
una sovrastima della resistenza.
Influenza del livello di umidità sull’indice sclerometrico
Il calcestruzzo ordinario da costruzione con superfici umide presenta una resistenza
all’incirca il 20% inferiore rispetto allo stesso materiale asciutto.