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| PROVE PER STRUTTURE
IN CLS ARMATO |
PROVE NON DISTRUTTIVE
Le Prove non Distruttive (PnD) sono il complesso di esami, prove e rilievi condotti impiegando metodi che non alterano il materiale e non richiedono la distruzione o l’asportazione di campioni dalla struttura in esame e quindi non ne pregiudicano la futura utilizzabilità. La Benedetti&Partners ripone grandi aspettative in questa tipologia di prove, dato che la loro poca invasività si sposa perfettamente con il concetto del minor impatto possibile sul costruito. |
PROVE PACOMETRICHE
Consistono nella misura del campo magnetico determinato dalla presenza di armature di acciaio in vicinanza della superficie del calcestruzzo degli elementi strutturali (travi, pilastri, setti).
Tali prove consentono di “proiettare” sulla superficie di calcestruzzo, la posizione delle armature, così da consentire una
stima della misura dell’interferro e del copriferro delle armature longitudinali e del passo delle staffe inoltre l’apparecchio fornisce il relativo diametro delle armature.
La prova pacometrica consente anche di individuare le zone dell’elemento prive di armatura nelle quali eseguire le indagini finalizzate alla conoscenza delle caratteristiche del calcestruzzo, quali, ad esempio, il
prelievo di carote, le prove sclerometriche e quelle ultrasoniche. |
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Ne consegue che l’indagine pacometrica deve essere preliminare a qualsiasi altro tipo di indagine, distruttiva e non, condotta su elementi in cemento armato. Negli anni la Benedetti&Partners ha utilizzato con successo tale tipologia di indagini, soprattutto in strutture complesse dove la posizione delle armature non era sempre certa. |
PROVE SCLEROMETRICHE
Sono finalizzate alla determinazione della resistenza del calcestruzzo tramite misura della durezza superficiale, mediante valutazione del rimbalzo di una sfera metallica contenuta in apposito cilindro cavo.
Sono le prove più comunemente utilizzate, sebbene i valori che restituiscono, se non abbinati alle prove ultrasoniche (metodo combinato SonReb) e a opportune
correlazioni con risultati di schiacciamenti diretti su carote, risultano, spesso, essere meno significativi.Su ogni faccia delle superfici di calcestruzzo indagate vanno eseguite almeno n°9 misurazioni (o battute) non sovrapposte (generalmente se ne eseguono 10) e distanti non meno di 25 mm tra loro o dal bordo di eventuali difetti superficiali presenti e da ferri d’armatura, preventivamente localizzati. Il risultato della prova è fornito in termini di indice di rimbalzo medio IR ed è riportato per ogni punto di indagine.
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Se, per ciascun punto, oltre il 20% di tutte le misure si discosta dalla media per più di 6 unità, deve essere
scartata l’intera serie di misure.
L’indice di rimbalzo dovrà essere valutato eseguendo la misura con lo sclerometro in posizione orizzontale,
qualora ciò non sia possibile, al fine di determinare l’equivalente indice di rimbalzo misurato in orizzontale, si deve far ricorso alle curve di ragguaglio indicate dalla casa costruttrice dello strumento.
Si evidenzia, inoltre, che in presenza di calcestruzzi molto carbonatati la durezza superficiale può risultare più alta di quella comunemente misurata e, pertanto, è opportuno ridurre il valore di riferimento medio dell’indice di rimbalzo IR, tramite un opportuno coefficiente correttivo.
Un’indicazione dei valori entro cui è compreso il coefficiente può essere:
- 0.95 (per profondità di carbonatazione comprese tra i 50 e 60mm)
- 0.90 (per profondità maggiori o uguali ai 60 mm), salvo casi particolari in cui l’indice di rimbalzo perde addirittura di significatività.
La funzionalità dello sclerometro va periodicamente verificata e calibrata (quando lo strumento non consente la calibrazione e risulta starato va sostituito) eseguendo le misure su un’apposita massa detta incudine di taratura.
La Benedetti&Partners possiede le capacità tecniche e gli adeguati strumenti per compiere correttamente tutte le verifiche sulla strumentazione. |
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PROVE ULTRASONICHE, METODO COMBINATO SONREB
Descrizione del metodo
Le prove non distruttive con ultrasuoni (US) si basano sulla propagazione di onde elastiche all’interno del materiale. In questo modo è possibile avere una stima delle caratteristiche meccaniche della struttura da indagare poiché la velocità di propagazione delle onde in un materiale dipende dalla sua densità, dal modulo elastico e dal coefficiente di Poisson.
Con l’applicazione di questa tecnica si possono ottenere informazioni sulle caratteristiche elasto-meccaniche del mezzo, ossia: il livello di omogeneità del materiale, la sua qualità ed eventuale grado di deterioramento, l’individuazione di “anomalie” quali vuoti o inclusioni. Questa metodologia di indagine è particolarmente utile per monitorare le strutture, l’efficacia nel tempo di interventi di risanamento e il miglioramento delle caratteristiche meccaniche del mezzo.
Lo strumento utilizzato per le misure ultrasoniche è il PUNDIT (Portable Ultrasonic Not-Distrctive Digital indicatine Tester). Tale strumento è dotato di un trasduttore trasmittente (che trasmette l’impulso ultrasonico al materiale oggetto di studio), e di uno ricevente (che capta l’impulso ultrasonico che ha attraversato il mezzo, trasformandolo in segnale elettrico).
Il servizio di indagine strutturale prevede l’eventuale applicazione di tre tecniche d’acquisizione dei dati: trasmissione diretta, semi-diretta, ed indiretta.
DETERMINAZIONI POSSIBILI
La trasmissione diretta
La trasmissione diretta consiste nell’esaminare l’elemento strutturale in tutto il suo spessore: i trasduttori sono posti sulle due superfici opposte dell’elemento.
Con il rilievo ultrasonico si misura il tempo di propagazione del fascio d’onde e misurata la distanza tra i due trasduttori (ossia lo spessore del mezzo indagato) i dati acquisiti ci permettono di calcolare la velocità effettiva delle onde nel mezzo investigato con la successiva caratterizzazione fisico-meccanica del materiale.
La trasmissione semi-diretta
La trasmissione è semi-diretta quando i trasduttori si posizionano, nel materiale da investigare, su due superfici adiacenti che formano tra loro un certo angolo α. Questa tecnica è utilizzata per determinare lo stato di conservazione di particolari elementi strutturali del manufatto oggetto di studio. Il procedimento è lo stesso della trasmissione diretta.
La trasmissione indiretta
La trasmissione è indiretta quando i trasduttori si posizionano sullo stesso piano d’appoggio. La trasmissione indiretta è utilizzata per ottenere delle informazioni sullo stato di conservazione degli strati più superficiali del manufatto. Determinazione, mediante trasmissione diretta, della presenza di difetti strutturali.
Mediante il rilievo in trasmissione diretta, riusciamo a determinare con buona approssimazione, la presenza di eventuali difetti strutturali, localizzandone la posizione.
L’eventuale presenza di difetti produrrà un ritardo dei tempi di propagazione dei segnali ultrasonici nel mezzo materiale. Quindi confrontando i tempi, e ricavando le velocità relative ai vari percorsi, possiamo identificare in modo preciso le varie zone di debolezza.
Questa tipologia di indagine è particolarmente complessa poiché se eseguita da tecnici poco esperti può dare risultati scarsamente significativi; la Benedetti&Partners in anni di prove e sperimentazioni si è attestata ad un livello qualitativo elevatissimo, arrivando a conseguire risultati eccellenti in ogni sua indagine.
Il metodo (SONREB) si basa sulla combinazione dei risultati ottenuti, nelle stesse zone di prova, con prove
sclerometriche ed ultrasoniche, correlando l’indice di rimbalzo (REBound) con la velocità delle onde ultrasoniche (SONic), con la resistenza a compressione del calcestruzzo, attraverso una opportuna correlazione della relazione che lega queste tre grandezze, effettuata mediante regressione statistica dei valori sperimentali.
La validità del metodo SONREB deriva dalla compensazione delle imprecisioni dei due metodi non distruttivi
utilizzati. Infatti, si é notato che il contenuto di umidità fa sottostimare l’indice sclerometrico e sovrastimare la velocità ultrasonica, e che, all’aumentare dell’età del calcestruzzo, l’indice sclerometrico aumenta mentre la velocità ultrasonica diminuisce. La correlazione tra la resistenza e l’indice di rimbalzo e la velocità ultrasonica si esprime, generalmente, mediante la seguente formula:
dove:
Rc è la resistenza stimata associata al punto indagato;
α, β, γ sono i coefficienti che consentono di correlare al meglio i dati sperimentali diretti;
V è la velocità ultrasonica;
IR è l’indice di rimbalzo
Eseguendo delle prove di compressione su campioni prelevati negli stessi punti in cui sono state eseguite le prove non distruttive, si determinano i valori da assegnare ai tre coefficienti, così da poter utilizzare la formula sopra detta in tutti gli altri punti in cui non si eseguono indagini distruttive.
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INDAGINI TERMOGRAFICHE
L’indagine termografica, basata sull’acquisizione dei dati termici con attrezzature sensibili ai raggi infrarossi, e sull’analisi, la valutazione e
l’interpretazione dei risultati eseguita da personale specializzato, permette di trovare le cause di numerose tipologie di problemi con un notevole risparmio di tempo e denaro.
La Benedetti&Partners s.r.l. effettua prove termografiche con operatore specializzato per valutazioni dello stato conservativo dei materiali utilizzati soprattutto nel campo dell’edilizia. Attraverso prove ed indagine termica - tecnica non intrusiva né distruttiva - siamo infatti in grado, con gli strumenti in nostra dotazione, di diagnosticare e definire patologie e livello di degrado strutturale di impianti, opere architettoniche e strutture edilizie.
Il principio dell’indagine termografica all’infrarosso effettuata con l’utilizzo di termocamere, si basa sulla misura della distribuzione delle temperature superficiali di un determinato corpo sottoposto a sollecitazione termica.
La termocamera rileva dunque le temperature del corpo analizzato attraverso la misurazione dell’intensità di radiazione infrarossa emessa dal corpo in esame. Per effetto dei differenti valori di questi parametri, specifici per ciascun materiale, i diversi componenti di un manufatto, quale una muratura, assumeranno differenti temperature sotto l’azione di sollecitazioni termiche.
Tale caratteristica è sfruttata dalla termografia per visualizzare, con appositi sistemi, i differenti comportamenti termici dei materiali.
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Le indagini termografiche vengono utilizzate con successo sia per le strutture in
c.c.a. che per quelle in muratura, comprese volte, archi, ecc.
I principali campi di applicazione della termografia nell’edilizia sono:
- Certificazione Energetica degli edifici.
- Verifica dello stato delle strutture, della trama muraria, delle impermeabilizzazioni e delle coibentazioni.
- Verifica dello stato di intonaci, rivestimenti ed elementi architettonici delle facciate e del loro possibile distacco.
- La precisa individuazione di perdite d’acqua anche se internamente a strutture murarie.
- L’individuazione di filtrazioni ancora non visibili, fornendo dati sulla provenienza e sulla propagazione.- Il rilevamento dell’umidità nelle murature e la sua provenienza.
- L’individuazione di tubazioni di acqua calda e fredda all’interno di muri, nei solai e sotto terra.
La limitazione di queste indagini è di non poter dare significative informazioni per pareti molto spesse, rimanendo molto attendibile per lo strato superficiale.
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PROVE DI CARBONATAZIONE
La prova di carbonatazione è una tecnica di indagine semi-distruttiva allo scopo di misurare la profondità di carbonatazione dello strato superficiale di una struttura in calcestruzzo. La carbonatazione è un fenomeno chimico per cui l’idrossido di calcio, presente nel calcestruzzo, reagisce con l’anidride carbonica, formando così carbonato di calcio. La riduzione dell’idrossido di calcio determina un abbassamento del pH, creando in questo modo le condizioni favorevoli per l’innesco della corrosione dei ferri d’armatura: infatti, quando lo strato carbonato intacca il calcestruzzo che ricopre le armature, viene meno la protezione passivante creata dalla pasta cementizia, permettendo all’ossigeno e all’umidità di attaccare il ferro. Il fenomeno dell’ossidazione produce la diminuzione del copriferro o, più gravemente, la riduzione della sezione resistente del tondino. La prova deve essere effettuata subito dopo l’estrazione del campione di calcestruzzo tramite carotaggio, dal momento che, con il passare del tempo, l’anidride carbonica tende a “carbonatare” lo strato superficiale del conglomerato. Operativamente si procede immergendo il campione in una soluzione di fenolftaleina che contiene alcool etilico all'1%, provocando una colorazione viola nella zona non intaccata dalla carbonatazione. Il tratto “incolore”, invece, indica la profondità di carbonatazione.
Strumentazione
SOLUZIONE DI FENOLFTALEINA
Applicazioni
- Misura della profondità di carbonatazione di un campione di calcestruzzo, e quindi del rischio di corrosione delle armature
LE PROVE DISTRUTTIVE
Come detto, le indagini non distruttive, spesso, necessitano di particolari “tarature” (sfruttando risultati ottenuti da prove distruttive) al fine di pervenire ad una conoscenza delle caratteristiche reali dei materiali.
PROVE DI COMPRESSIONE SU CAROTE DI CLS
Consistono nell’estrazione di campioni di calcestruzzo (carote) direttamente dalla struttura, nella preparazione del provino per la prova di compressione (rettifica facce, cappatura) e nello schiacciamento a compressione dello stesso, da parte di un Laboratorio autorizzato dal Ministero dei lavori Pubblici, per la determinazione della resistenza a compressione (Rc).
La Benedetti&Partners oltre a possedere tecnici e mezzi adeguati per tale tipologia di prove, collabora da anni con laboratori autorizzati, raggiungendo con loro un iter procedurale “snello” che consente di portare a termine tale campagna di prove nel minor tempo possibile.
Nel caso in cui le prove distruttive sono integrate con prove non distruttive tipo SONREB, queste ultime in numero superiore al fine di ottenere un quadro più ampio dello stato del calcestruzzo della struttura, sarà opportuno eseguire i carotaggi in corrispondenza dei punti in cui sono state eseguite alcune delle prove sclerometriche ed ultrasoniche, al fine di ricavare le corrette correlazioni con i risultati delle indagini non distruttive. Le operazioni di prelievo devono scongiurare l’inclusione di armature metalliche nelle carote. Il diametro delle carote, come indicato dalle norme UNI, deve essere almeno pari a tre volte il diametro massimo dell’inerte presente nel calcestruzzo.
Quando il campione ha un rapporto altezza/diametro pari a due, è possibile passare dalla resistenza cilindrica (fc) che scaturisce dalla prova di compressione alla resistenza cubica (Rc) utilizzando la seguente relazione riportata in molte normative:
Nel corso delle operazioni di prelievo delle carote è opportuno misurare anche la profondità di carbonatazione del calcestruzzo, così da valutare il potenziale grado di protezione alla corrosione delle barre di armatura.
La misura della profondità di carbonatazione è regolato dalla norma UNI 9944:92. Essa avviene osservando il viraggio di una soluzione di fenoftaleina, che, in ambiente basico, ovvero in assenza di carbonatazione, si colora di rosso – violetto. Pertanto, spruzzando sulla superficie cilindrica del campione, immediatamente dopo l’estrazione, una soluzione di fenoftaleina all’1% in alcol etilico, è osservabile il calcestruzzo carbonatato come quella parte che non mostra una colorazione rosso-violetto. La profondità di carbonatazione andrà misurata con la precisione del millimetro.
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