Manuale per la Direzione dei Lavori

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1 SIDERCEM Istituto di Ricerca e Sperimentazione sui Materiali da Costruzione Quaderno tecnico n 1 Manuale per la Direzione dei Lavori

2 a nostro padre, per l insegnamento e soprattutto per il rigore Tutti i diritti sono riservati. I testi e l elaborazione dei testi, anche se curati con scrupolosa attenzione, non possono comportare specifiche responsabilità per involontari errori ed inesattezze; pertanto, l utente è tenuto a controllare l esattezza e la congruenza del materiale utilizzato. Le riproduzioni effettuate per finalità di carattere professionale, economico o commerciale, o comunque per uso diverso da quello personale, possono essere effettuate a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da: SIDERCEM s.r.l. Istituto di Ricerca e Sperimentazione c/da Calderaro Caltanissetta. Finito di stampare nel mese di marzo 2010 dalla tipografia Lussografica di Caltanissetta

3 La pubblicazione del Quaderno Tecnico n 1 rappresenta il naturale punto di arrivo di un percorso avviato più di 25 anni fa da nostro padre che agli investimenti necessari per lo sviluppo aziendale ha sempre ritenuto necessario affiancare risorse ed impegno da destinare alla formazione ed all aggiornamento interno ma anche dei naturali interlocutori del laboratorio: Professionisti, Imprese, PP.AA. E del 15 giugno 1985 la prima pubblicazione, promossa da SIDERCEM ed edita dalla Tipografia del Genio Civile, Condono edilizio: Certificazione di idoneità statica e di qualche anno dopo, il 13 marzo 1988 a Caltanissetta, il primo seminario Qualità e degrado del calcestruzzo. Con questo spirito e con l obiettivo di offrire gli strumenti necessari per la comprensione della nostra attività a quanti, a vario titolo, intervengono nella realizzazione, e nella manutenzione, di opere di ingegneria civile, che negli anni a seguire la SIDERCEM si è fatta promotrice di iniziative più articolate, ora divulgative ora di sintesi dell attività sperimentale svolta. Oggi dopo la pubblicazione lo scorso giugno, nella edizione curata dalla DEI Tipografia del Genio Civile, delle Norme Tecniche (D.M. 14 gennaio 2008) e della relativa Circolare esplicativa n 617 del 2 febbraio 2009 abbiamo ritenuto di proporre una sintesi ragionata delle competenze e delle procedure alle quali il Direttore dei Lavori, ma anche il Collaudatore, si deve uniformare nella accettazione e nell impiego dei materiali che hanno avuto fino ad oggi il più largo impiego strutturale: il calcestruzzo e l acciaio. Il gradimento, che ci auguriamo di incontrare, ci potrà confermare nel più ambizioso progetto di una collana che, con lo stesso approccio, affronti anche gli altri argomenti che le Norme Tecniche richiamano per la corretta esecuzione dei lavori: le indagini in situ, i controlli non distruttivi, le prove di carico, Nell attesa di riscontri, suggerimenti, integrazioni auguriamo a tutti una buona lettura. Misterbianco, 13 marzo 2010 Marco VENTURI Vincenzo VENTURI 3

4 INDICE 1. Prescrizioni generali pag Controlli di qualità del calcestruzzo » Le finalità e gli obblighi » L obbligo dell esecuzione dei controlli solo da laboratori autorizzati » Il calcestruzzo confezionato con processo industrializzato » Requisiti degli impianti » Sistema permanente di controllo della produzione (FPC) » Documenti di accompagnamento delle forniture e prove d accettazione » La valutazione preliminare della resistenza per le miscele omogenee di calcestruzzo....» Resistenza caratteristica » Classi di resistenza del calcestruzzo armato » Classi di reistenza superiori a C45/ » Classi di resistenza superiori a C70/ » Impiego delle diverse classi di resistenza del calcestruzzo » La fase di prelievo del calcestruzzo » Obbligo di ulteriori prelievi » Quantità di impasto di calcestruzzo da prelevare » Le modalità di prelievo » Verbale di prelievo » Tempi di consegna al laboratorio prove autorizzato » Domanda di prova al laboratorio autorizzato » La prova a compressione » Certificato di prova a compressione » Rapporto di prova » Controllo d accettazione delle miscele di calcestruzzo » Tipologie di controlli d accettazione » Controllo d accettazione di tipo A » Controllo d accettazione di tipo B » Miscela di calcestruzzo non conforme ai requisiti d accettazione » Ulteriori controlli per le opere non conformi ai controlli d accettazione » I controlli d accettazione sul calcestruzzo fresco » Tempi di esecuzione dei controlli » Prelievo dei campioni » Identificazione dei campioni » Lavorabilità » Aspetti esecutivi nel getto delle strutture » Fattori che la influenzano » Perdita di lavorabilità » Metodi di valutazione della consistenza » Interpretazione delle misure » Prova di abbassamento al cono » Classi di abbassamento al cono o slump-test......» Controllo della composizione del calcestruzzo fresco » Determinazione della massa volumica » L acciaio per calcestruzzo armato » Forme di controllo obbligatorie » Marcatura e la rintracciabilità dei prodotti qualificati » Unità marcata scorporata » Forniture e documentazione di accompagnamento: attestato di qualificazione» Centri di trasformazione » Rintracciabilità dei prodotti » Documentazione di accompagnamento per le forniture in cantiere provenienti dal centro di trasformazione. Verifiche del Direttore dei Lavori.» Acciaio per calcestruzzo armato (barre, reti e tralicci) » Prescrizioni » Requisiti » Saldabilità » Tolleranze dimensionali » 36 5

5 Controlli su barre e rotoli » Controllo nei centri di trasformazione su barre e rotoli » Controlli di accettazione in cantiere su barre e rotoli » Controlli su reti e tralicci elettrosaldati » Il prelievo dei campioni e la domanda al laboratorio prove » Il contenuto del certificato di prova » Acciaio per calcestruzzo armato precompresso » Prescrizioni comuni » Requisiti » Proprietà meccaniche » Caratteristiche dimensionali » Controlli nei cantieri di trasformazione » Controlli in cantiere » Acciaio per strutture metalliche » Prescrizioni comuni » Acciai laminati » Prelievi dei saggi » Preparazione delle provette » Requisiti dei prodotti laminati » Resistenza meccanica » Acciai da carpenteria in zona sismica » Controlli » Controlli nei Centri di trasformazione » Controlli di accettazione nei Centri di trasformazione » 43 Allegato A - Verbale di prelievo calcestruzzo in cantiere » 45 Allegato B - Richiesta prove su calcestruzzo a Laboratorio Ufficiale » 46 Allegato C - Verbale di prelievo di barre d armatura » 48 Allegato D - Richiesta prove su acciaio a Laboratorio Ufficiale » 49 Allegato E CATALOGO FOTOGRAFICO » 51 6

6 1. Prescrizioni generali Il Direttore dei Lavori ha l obbligo di accettare tutti i materiali per uso strutturale con le procedure, prescritte dalle Norme Tecniche (paragrafo 11.1) che prevedono: - la verifica documentale, prima del loro impiego; - i controlli sperimentali di accettazione, al momento della posa in opera. Nella verifica documentale il Direttore dei Lavori si deve accertare, prima dell inizio dei lavori, che tutti i materiali per uso strutturale previsti in progetto, e che l Impresa intende impiegare, siano identificati e qualificati e quindi che siano in possesso delle certificazioni, che ne attestino l origine e le caratteristiche (requisiti tecnici e meccanici, processo di produzione o di trasformazione, modalità di fornitura e posa in opera), e verificare che queste siano conformi alle prescrizioni del Progetto Strutturale ovvero alle specifiche del Capitolato speciale di appalto. I controlli sperimentali, durante la posa in opera e mediante il prelievo dei materiali e le prove di accettazione, consentono invece al Direttore dei Lavori di accertare la conformità alle prescrizioni del Progetto Strutturale ovvero alle specifiche del Capitolato speciale di appalto del prodotto realmente fornito e posto in opera. L esito positivo della verifica documentale e dei controlli sperimentali permette al Direttore dei Lavori di accettare lo specifico materiale. Il Collaudatore statico dovrà verificare che tutti i materiali, per uso strutturale, impiegati nell esecuzione di un opera siano stati correttamente: Identificati univocamente dal Produttore; Qualificati sotto la responsabilità del Produttore; Accettati con le procedure previste nelle Norme tecniche dal Direttore dei Lavori. Le prove di accettazione, e tutte le attività sperimentali correlate, devono essere eseguite dai Laboratori di cui all art. 59 del D.P.R. n. 380/2001 (ex art. 20, Legge n. 1086/71). 7

7 2. I controlli di qualità del calcestruzzo 2.1. LE FINALITÀ E GLI OBBLIGHI I controlli di qualità del calcestruzzo (Norme tecniche, paragrafo ) hanno lo scopo di accertare la conformità del calcestruzzo fornito, o prodotto, dall Impresa ai requisiti prescritti negli elaborati di progetto strutturale ovvero nel Capitolato speciale d appalto. Il controllo di qualità si articola nelle seguenti fasi: 1) VALUTAZIONE PRELIMINARE DELLA RESISTENZA La valutazione preliminare della resistenza consente di determinare, prima dell inizio della costruzione delle opere, le caratteristiche della miscela di calcestruzzo verificandone la conformità ai requisiti di progetto strutturale. Le caratteristiche fisiche e meccaniche di riferimento sono la resistenza cubica caratteristica R ck, o cilindrica f ck,, a compressione monoassiale, il rapporto a/c, il D max, la consistenza, ma anche la resistenza a trazione, il modulo elastico, il ritiro, la profondità di penetrazione all acqua, ecc. 2) CONTROLLO DI PRODUZIONE Il controllo del processo di fabbrica (FPC) consiste nell insieme di procedure attivate nella produzione del calcestruzzo. Il controllo del processo di fabbrica (FPC) deve essere certificato da un Organismo terzo indipendente, autorizzato dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. Esempio Certificato di controllo di produzione in fabbrica (FPC) 3) CONTROLLO DI ACCETTAZIONE Il controllo di accettazione, previsto durante l esecuzione di un opera, per accertare la conformità, alle prescrizioni contrattuali, della miscela omogenea di calcestruzzo fornita e posta in opera, è obbligatorio e consiste (Norme tecniche, paragrafo 11.2): 8

8 a) nel prelievo dei provini in cantiere, nella verifica della consistenza del calcestruzzo fresco e nel controllo di eventuali altri requisiti previsti nel Capitolato speciale d appalto; b) nell invio dei provini al laboratorio ufficiale per la determinazione della massa volumica e della resistenza alla compressione, e di eventuali altri parametri previsti negli elaborati di progetto o nel Capitolato speciale d appalto; c) nella elaborazione, con le modalità del controllo tipo A, o tipo B, dei risultati dei certificati della prova alla compressione e verifica della conformità degli eventuali altri parametri; Le attività sopra richiamate vengono programmate dal Direttore dei Lavori che, pur rimanendone responsabile, può incaricare della loro esecuzione, limitatamente ai punti a) e b), un Tecnico di sua fiducia. Nel caso di forniture di calcestruzzo non conformi, considerando che le opere non possono essere accettate finché la non conformità non viene definitivamente rimossa dall esecutore, i provvedimenti da adottare sono: a) nelle opere non conformi: la verifica delle caratteristiche del calcestruzzo, secondo le prescrizioni del Direttore dei Lavori richiamate nelle Norme tecniche (paragrafo ), b) nel caso in cui gli ulteriori controlli del punto a) confermino la non conformità: il controllo teorico e/o sperimentale, sulla base della resistenza a compressione ridotta, della sicurezza della struttura interessata dalla miscela di calcestruzzo non conforme; c) nel caso di risultati, di cui ai punti a) e b), non soddisfacenti si può: dequalificare l opera; eseguire lavori di consolidamento; demolire l opera. 4) PROVE COMPLEMENTARI Le prove complementari (Norme tecniche, paragrafo ) vengono eseguite in presenza di particolari condizioni ambientali e/o di produzione, a complemento delle prove di accettazione. Esse non possono in alcun modo sostituire le prove previste per il controllo di accettazione, ma possono servire al Direttore dei Lavori o al Collaudatore statico per formulare un giudizio sul calcestruzzo in opera. Nello specifico, i valori di resistenza alla compressione alle stagionature intermedie, per esempio di 3 giorni e/o di 7 giorni, possono rivelarsi utili per individuare, ben prima dei 28 giorni convenzionali, eventuali non conformità nella fornitura di calcestruzzo e quindi affinchè possano essere considerate un impegno contrattuale, vincolante per il fornitore ai fini dell accettazione della fornitura, devono essere esplicitamente previste nel Capitolato speciale d appalto ovvero devono essere esplicitamente richiamate nella documentazione di qualifica accettata dal Direttore dei Lavori L OBBLIGO DELL ESECUZIONE DEI CONTROLLI SOLO DA LABORATORI AUTORIZZATI Tutte le prove di accettazione e le eventuali prove complementari che, a vario titolo, sono richiamate nelle diverse fasi del controllo di qualità devono essere eseguite dai Laboratori autorizzati di cui all art. 59 del D.P.R. n. 380/2001 (Norme tecniche, paragrafo 11.1; C.M. n. 617/2009, paragrafo C11.2.7) IL CALCESTRUZZO CONFEZIONATO CON PROCESSO INDUSTRIALIZZATO Si intende per calcestruzzo confezionato con processo industrializzato la miscela di conglomerato cementizio prodotta da impianti e strutture organizzate, con procedure automatiche e semiautomatiche, nel cantiere ma anche in un impianto esterno al cantiere stesso (Norme tecniche, paragrafo ) Requisiti degli impianti Gli impianti per la produzione, o il confezionamento, con processo industrializzato del calcestruzzo devono: essere idonei a garantire una produzione costante e quindi disporre di apparecchiature adeguate, di personale esperto e di attrezzature idonee a provare, rilevare, valutare e correggere le eventuali anomalie nella produzione (Norme tecniche, paragrafo ); disporre di un sistema permanente di controllo della produzione (FPC) certificato (Norme tecniche, paragrafo ); avere eseguito lo studio teorico e la verifica sperimentale di ciascuna miscela omogenea prodotta dall impianto (Norme tecniche, paragrafo ). 9

9 Sistema permanente di controllo della produzione (FPC) Il sistema di gestione della qualità, che sovrintende al processo di produzione del calcestruzzo con processo industrializzato, deve essere predisposto in coerenza con le norme UNI EN 9001:2008 e deve fare specifico riferimento alle Linee Guida sul Calcestruzzo Preconfezionato elaborate dal Servizio Tecnico Centrale. Detto sistema deve essere attivato dal Produttore e deve essere certificato da parte di un Organismo terzo indipendente che operi nel rispetto delle norme UNI CEI EN ISO/IEC 17021:2006 e che sia autorizzato dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici Documenti di accompagnamento delle forniture e prove d accettazione I documenti che devono accompagnare ogni fornitura di calcestruzzo confezionato con processo industrializzato devono riportare gli estremi della certificazione del controllo di produzione in fabbrica. Il Direttore dei Lavori è tenuto: - ad acquisire, prima della fornitura, la copia della certificazione del controllo permanente della produzione (FPC) e la copia degli studi teorici e dei certificati delle verifiche sperimentali di ciascuna miscela omogenea di calcestruzzo eseguite sotto la diretta responsabilità del Produttore. La non conformità della documentazione comporta il divieto di posa in opera; - ad eseguire, durante i getti, le prove di accettazione secondo le modalità indicate nelle Norme tecniche (paragrafo ) e secondo le prescrizioni, eventualmente più restrittive, del Capitolato speciale d appalto. Nei processi di produzione temporanea, non industrializzata, di quantità inferiore a 1500 m 3, di miscela omogenea di calcestruzzo, il confezionamento avviene sotto la diretta responsabilità del Produttore ed il Direttore dei Lavori, prima dell inizio delle forniture, deve comunque acquisire la documentazione relativa allo studio teorico ed alle verifiche sperimentali che hanno consentito di determinare, con le procedure contenute nelle Norme tecniche (paragrafo ), la resistenza caratteristica prevista in progetto. Nel caso in cui l impianto di produzione appartenga all impresa che esegue i lavori e che questa sia dotata di un sistema di gestione della qualità aziendale, la certificazione deve riguardare anche il sistema di controllo del processo di produzione LA VALUTAZIONE PRELIMINARE DELLA RESISTENZA PER LE MISCELE OMOGENEE DI CALCESTRUZZO L Appaltatore, prima dell inizio della costruzione di un opera strutturale, deve provvedere a garantire, attraverso idonee prove preliminari, la resistenza caratteristica di ciascuna miscela omogenea di calcestruzzo prevista in progetto o nel Capitolato speciale d appalto (Norme tecniche, paragrafo ). È in questa fase che possono essere sperimentalmente specificati, in conformità al progetto esecutivo, ulteriori requisiti prestazionali (per esempio la consistenza, l impermeabilità ecc.). L Appaltatore resta comunque responsabile della garanzia della qualità del calcestruzzo, che dovrà essere controllata dal Direttore dei Lavori, nel rispetto delle procedure previste dal controllo d accettazione ed, eventualmente, da quelle più restrittive del Capitolato speciale d appalto Resistenza caratteristica Il calcestruzzo durante la progettazione delle strutture viene identificato mediante il valore convenzionale della resistenza cubica, a compressione uniassiale, caratteristica R ck. Il valore caratteristico di una popolazione di dati è quel valore al di sotto del quale si ha la probabilità di trovare il 5% della popolazione di tutte le misure eseguite. Nel caso della resistenza alla compressione, la resistenza caratteristica o frattile 5% è quel valore al di sotto del quale si ha la probabilità di trovare il 5% di tutte le misure di resistenza ottenute dalle prove di compressione di provini cubici dopo 28 giorni di maturazione. Le Norme tecniche (paragrafo ) fanno riferimento anche alla resistenza caratteristica cilindrica f ck,, intesa come il medesimo frattile ma di cilindri di diametro di 150 mm e altezza di 300 mm. La resistenza cubica è correlata alla resistenza cilindrica dalla (Norme tecniche, relazione ): f ck = 0,83 R ck 10

10 Il valore di R ck per un numero di campioni maggiore o uguale a 30, viene calcolato sulla base di valutazioni statistiche, con la seguente relazione: R ck = R m k s [N/mm 2 ] dove: R m = resistenza media; k = coefficiente numerico che, per un numero di campioni maggiore di 30, assume il valore 1,64. Le Norme Tecniche (paragrafo ) prescrivono invece un coefficiente di 1.4 per un numero minimo di prelievi pari a 15; s = scarto quadratico medio. La successiva figura 2.1 richiama la distribuzione normale (Gaussiana) adottata dalle Norme tecniche e dei parametri statistici che permettono di definire il valore caratteristico. Figura a) Istogramma della distribuzione delle resistenze a compressione con sovrapposizione della curva di Gauss; b) Valori statistici più rilevanti riferiti ad un numero infinito di prove Classi di resistenza del calcestruzzo armato Le strutture, di cui alle Norme tecniche (paragrafo 4.1), possono essere realizzate, con riferimento a calcestruzzi di peso normale e con esclusione di quelle opere per le quali vige una regolamentazione apposita a carattere particolare, con: calcestruzzo armato normale (cemento armato); calcestruzzo armato precompresso (cemento armato precompresso); calcestruzzo a bassa percentuale di armatura o non armato. Per le classi di resistenza normalizzate per calcestruzzo normale si può fare utile riferimento alle norme UNI EN e UNI Classi di resistenza superiori a C45/55 Per le classi di resistenza superiori a C45/55, la resistenza caratteristica e tutte le grandezze meccaniche e fisiche che hanno influenza sulla resistenza e sulla durabilità del calcestruzzo devono essere accertate prima dell inizio dei lavori mediante una specifica sperimentazione e la produzione deve seguire idonee procedure per il controllo di qualità. 11

11 Classi di resistenza superiore a C70/85 Le classi di resistenza superiori alla classe C70/85 contemplate dalle Norme tecniche (paragrafo 4.6) si riferiscono a materiali non tradizionali o non trattati dalle stesse Norme tecniche e che possono essere utilizzati per la realizzazione di elementi strutturali od opere, solo previa autorizzazione del Servizio Tecnico Centrale su parere del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. L autorizzazione riguarda l utilizzo del materiale nelle specifiche tipologie strutturali proposte con riferimento alle procedure definite dal Servizio Tecnico Centrale Impiego delle diverse classi di resistenza del calcestruzzo La tabella 2.2 riporta i valori minimi della resistenza per ciascuna tipologia di impiego statico non considerando le eventuali prescrizioni derivanti dalle modalità d uso o dalla classe di esposizione (durabilità). Tabella Impiego delle diverse classi di resistenza del calcestruzzo (D.M. 14 gennaio 2008) 2.5. LA FASE DI PRELIEVO DEL CALCESTRUZZO Un prelievo consiste nel prelevare dagli impasti di calcestruzzo, al momento della posa in opera nei casseri e alla presenza del Direttore dei Lavori o di un Tecnico di sua fiducia, il calcestruzzo necessario per la confezione di un gruppo di due provini (Norme tecniche, paragrafo ). La media delle resistenze a compressione dei due provini di un prelievo rappresenta la resistenza di prelievo che costituisce il valore mediante il quale devono essere eseguiti i controlli della miscela omogenea di calcestruzzo. Tabella 2.3. Norme Uni di riferimento per il prelievo di calcestruzzo Tabella Articolazione della fase di prelievo di calcestruzzo in cantiere Obbligo di ulteriori prelievi È obbligo del Direttore dei Lavori prescrivere ulteriori prelievi rispetto al numero minimo previsto dai controlli d accettazione, tutte le volte che le variazioni della qualità e/o della provenienza dei costituenti dell impasto di calcestruzzo possano far presumere una variazione di qualità del calcestruzzo stesso, tale da non poter più essere considerato omogeneo Quantità di impasto di calcestruzzo da prelevare La quantità di impasto di calcestruzzo, rappresentativo delle caratteristiche della miscela, dipende dalle prove che si intende eseguire. Il prelievo di quattro cubi da 15 cm di lato richiede un quantitativo non inferiore a 20 litri e pari a circa 50 kg di miscela. Nella scelta delle casseforme (cubiere) quelle metalliche, o in resina, adeguatamente trattate con agente disarmante, assicurano un migliore rispetto delle tolleranze geometriche pur richiedendo una maggiore manutenzione, mentre quelle in polistirolo garantiscono una migliore condizione di stagionatura alla quale è però associata una maggiore deformabilità, che può determinare in fase di esecuzione delle prove la necessità della rettifica. 12

12 Le modalità di prelievo Il prelievo deve essere eseguito con recipienti puliti e non assorbenti, dotati di coperchio in grado di essere facilmente svuotati. Il prelievo può avvenire nei seguenti modi 1 : a) PRELIEVO DA MISCELATORI FISSI Il prelievo deve esser effettuato allo scarico della betoniera; se quest ultima ha una capacità inferiore a 0,5 m 3 è sufficiente un solo prelievo, in caso contrario, il campione deve essere prelevato in due o più riprese, a intervalli uguali di tempo e in prossimità della parte centrale dello scarico. Per prelevare il campione deve essere utilizzato un recipiente in grado di intercettare l intero flusso di materiale uscente dalla betoniera. Se lo scarico è troppo rapido, è consigliabile scaricare l impasto in un contenitore da cui prelevare il campione. È opportuno prendere nota del tipo di betoniera, della sua capacità, del numero di giri e del tempo di impasto. Figura Prelievo da miscelatori fissi (fonte: AITEC, rielaborazione) b) PRELIEVO DA MISCELATORI MOBILI Il prelievo deve esser effettuato in tre riprese, a intervalli di tempo uguali, durante lo scarico della parte mediana della carica. Non devono essere effettuati prelievi prima di avere aggiunto tutta l acqua di impasto o di correzione successiva, né ad inizio né a fine carica. Le modalità di prelievo sono le stesse dei miscelatori fissi. Figura Prelevamento da miscelatori mobili (fonte: AITEC, rielaborazione) 1 AITEC, Prove sul calcestruzzo fresco, Roma. 13

13 Foto Prelievo di calcestruzzo dai getti e verifica della lavorabilità (slump) c) PRELIEVO IN OPERA Le modalità di prelievo sono le stesse dei miscelatori fissi. Nel caso di getti di grandi strutture, il campione deve provenire da almeno tre prelievi fatti in superficie, in modo da poter essere rappresentativo della reale qualità della miscela di calcestruzzo. Nel caso di opere comuni il prelievo deve essere effettuato all atto dello scarico dai mezzi impiegati per il trasporto ecc., sempre con tutti gli accorgimenti necessari per ottenere un campione rappresentativo. Figura Prelevamento in opera (fonte: AITEC, rielaborazione) 14

14 d) TEMPI DELLE OPERAZIONI DI PRELIEVO L operazione di prelievo deve essere condotta in tempi brevi; si raccomanda di completare le operazioni di prelievo in un tempo massimo di 15 minuti per impedire che con l avviarsi del tempo di presa del cemento possano mutare le caratteristiche dell impasto. Tabella Confezionamento e dimensioni dei provini Foto Confezionamento provini cubici Foto Confezionamento provini cilindrici Tabella Dimensioni e tolleranze geometriche dei provini cubici UNI EN

15 Foto Taglio di provino cilindrico Foto Rettifica di campioni cubici non conformi Tabella Dimensioni e tolleranze geometriche dei provini cilindrici (UNI EN ) 16

16 Foto Provino cilindrico dopo taglio e rettifica Foto Verifica tolleranze su provino cubico Verbale di prelievo Il prelievo dei campioni di calcestruzzo necessari al controllo di accettazione deve essere sempre eseguito alla presenza del Direttore dei Lavori, (Norme tecniche, paragrafo ). Il Direttore dei Lavori, contestualmente al prelievo, deve provvedere, mediante apposizione di sigle o di etichette indelebili, alla identificazione dei campioni e alla redazione del verbale di prelievo i cui estremi di identificazione dovranno essere richiamati nella lettera di richiesta prove indirizzata al laboratorio ufficiale (art. 59, D.P.R. n. 380/2001). Il verbale di prelievo dovrà contenere almeno quanto di seguito richiamato: A.1 - Contenuti del verbale di prelievo A.2. - Sottoscrizione del verbale di prelievo Il Direttore dei Lavori può delegare al prelievo, ed a tutte le attività ad esso correlate ivi compresa la redazione del verbale di prelievo, un proprio collaboratore o tecnico di fiducia. 17

17 Tempi di consegna al laboratorio prove autorizzato La consegna dei campioni al laboratorio prove deve avvenire preferibilmente intorno al 28 giorno di maturazione del calcestruzzo (C.M. n. 617/2009, paragrafo C ). Qualora la consegna avvenisse prima dei 28 giorni, il laboratorio provvederà alla corretta conservazione dei campioni. Alcuni giorni o settimane di ritardo non possono influire in modo significativo sui risultati dei controlli di accettazione, è quindi consentito (C.M. n. 617/2009, paragrafo C ), laddove le prove non possano essere eseguite esattamente al 28 giorno di stagionatura, che le stesse siano comunque eseguite, entro un termine ragionevole non superiore a qualche settimana dalla data di prelievo Domanda di prova al laboratorio autorizzato La richiesta di prove al Laboratorio ufficiale deve essere formulata e sottoscritta dal direttore dei lavori e deve contenere precise indicazioni sulla posizione delle strutture interessate da ciascun prelievo di calcestruzzo ed il riferimento al verbale di prelievo (Norme tecniche, paragrafo ). Le prove non richieste, o non sottoscritte, da parte del Direttore dei Lavori o del Collaudatore statico in corso d opera, devono essere evidenziate dal laboratorio ufficiale sul rapporto di prova e non possono fare parte dell insieme statistico che consente di determinare la resistenza caratteristica. Il Direttore dei Lavori, o il Collaudatore, è responsabile dei campioni da lui prelevati ed identificati nel verbale di prelievo ma può incaricare della consegna al laboratorio prove un proprio collaboratore o tecnico di fiducia. Qualora ne ricorrano le ragioni il Direttore dei Lavori può delegare un proprio collaboratore, pur rimanendone comunque responsabile, della redazione della richiesta di prove al laboratorio autorizzato LA PROVA A COMPRESSIONE La resistenza a compressione dei provini di calcestruzzo è calcolata con la relazione: f c = P (N/mm 2 ) A c dove: P = carico massimo di rottura [N] A c = area sezione trasversale [mm 2 ] del provino su cui è applicata la forza di compressione Certificato di prova a compressione Il certificato dell esito della prova a compressione dei provini in calcestruzzo deve riportare almeno i seguenti dati (Norme tecniche, paragrafo ): Identificazione del laboratorio ufficiale che rilascia il certificato Identificazione univoca del certificato (numero di serie e data di emissione) e di ciascuna sua pagina, oltre al numero totale di pagine Identificazione del committente dei lavori in esecuzione e del cantiere di riferimento Nominativo del direttore dei lavori (o del collaudatore statico in corso d opera) che richiede la prova Descrizione, identificazione e data di prelievo dei campioni da provare Riferimento del verbale di prelievo Data di ricevimento dei campioni e data di esecuzione delle prove Identificazione delle specifiche di prova o la descrizione del metodo o della procedura adottata, con l indicazione delle norme di riferimento per l esecuzione della stessa Dimensioni effettivamente misurate dei campioni provati, dopo l eventuale rettifica Modalità di rottura dei campioni Massa volumica del campione Valori di resistenza misurati 18

18 Foto Prova di compressione su provino cubico Foto Prova di compressione su provino cilindrico Qualora il numero dei campioni di calcestruzzo consegnati al laboratorio autorizzato sia inferiore a sei (3 prelievi), il laboratorio deve effettuare le prove e rilasciare il richiesto Certificato di prova a compressione apponendo una nota con la quale si segnala al Direttore dei Lavori che il numero di campioni provati non è sufficiente per eseguire il controllo di accettazione di tipo A previsto dalle Norme tecniche per le Costruzioni Rapporto di prova Le prove non richieste dal Direttore dei Lavori non possono fare parte dell insieme statistico ai fini della determinazione della resistenza caratteristica del calcestruzzo. Il paragrafo C della C.M. n. 617/2009 specifica che in tal caso il laboratorio autorizzato deve effettuare comunque le prove ma, in luogo del Certificato ufficiale valido ai sensi della legge n. 1086/71, deve rilasciare un Rapporto di prova CONTROLLO D ACCETTAZIONE DELLE MISCELE DI CALCESTRUZZO Le Norme tecniche prevedono due tipi di controllo, uno convenzionale (tipo A) ed uno statistico (tipo B), in entrambi si richiede la verifica di una doppia disuguaglianza. E consentito il ricorso al controllo di Tipo A solo in presenza di strutture non complesse, inferiori a 1500 m Tipologie di controlli d accettazione Il controllo di accettazione delle miscele omogenee di calcestruzzo in funzione del quantitativo del calcestruzzo in accettazione si articola come nel seguito (Norme tecniche, paragrafo ): - controllo di tipo A; - controllo di tipo B. Un prelievo è sempre costituito da una coppia di campioni cubici. 19

19 Il Direttore dei Lavori deve procedere al controllo d accettazione sulla scorta dei valori di resistenza alla compressione e relativi ai campioni da lui prelevati ed identificati, e certificati dal laboratorio ufficiale (art. 59, D.P.R. n. 380/2001). Tabella I controlli d accettazione in funzione del quantitativo di miscela omogenea di calcestruzzo (paragrafo , Norme tecniche per le costruzioni 2008) Controllo d accettazione di tipo A Il controllo di tipo A non è un controllo di tipo statistico e si esegue ogni tre prelievi, per questa ragione non consente di apprezzare l eventuale dispersione nella produzione del calcestruzzo, si applica ogni 300 m 3 per forniture non eccedenti i 1500 m 3 di miscela omogenea. Ogni controllo di accettazione è rappresentato da tre prelievi, ciascuno dei quali viene eseguito su un massimo di 100 m 3 di getto di miscela omogenea, o per ogni giorno di getto, mediante il prelievo di una coppia di provini cubici. Vale comunque la più restrittiva delle due prescrizioni. In totale devono essere prelevati almeno 6 provini (figura 2.5). Siano R 1, R 2, R 3 le tre resistenze medie di prelievo: R 1 = (R 1,1 + R 1,2 )/2 R 2 = (R 2,1 + R 2,2 )/2 R 3 = (R 3,1 + R 3,2 )/2 dove R 1,1 e R 1,2, R 2,1 e R 2,2, R 3,1 e R 3,2 sono le resistenze a compressione di ciascun campione. Per convenzione i valori medi delle tre resistenze di prelievo vengono ordinati in senso crescente: R 1 R 2 R 3 Il valore della resistenza media R m dei prelievi è: R m = R 1 +R 2 +R 3 3 Il controllo di accettazione è positivo e il quantitativo di calcestruzzo accettato se risultano verificate entrambe le disuguaglianze: R m R ck + 3,5 [N/mm 2 ] R 1 R ck - 3,5 [N/mm 2 ] 20

20 Nelle costruzioni con meno di 100 m 3 di getto di miscela omogenea, fermo restando l obbligo di almeno 3 prelievi e del rispetto delle limitazioni di cui sopra, è consentito derogare dall obbligo di prelievo giornaliero. Figura Il controllo d accettazione del calcestruzzo di tipo A Controllo d accettazione di tipo B Il controllo di tipo B è un controllo statistico, è obbligatorio per le costruzioni con più di m 3 di miscela omogenea di calcestruzzo. Il controllo è riferito ad ogni specifica miscela di calcestruzzo e deve essere eseguito con una frequenza non minore di un controllo ogni 1500 m 3 di calcestruzzo. Per ogni giorno di getto di miscela omogenea deve essere effettuato almeno un prelievo (2 provini) e complessivamente almeno 15 prelievi (30 cubetti) sui m 3. Il controllo è positivo e il quantitativo di calcestruzzo accettato, se risultano verificate entrambe le disuguaglianze: R m R ck + 1,4 s [N/mm 2 ] R 1 R ck - 3,5 [N/mm 2 ] dove: R m = resistenza media dei 15 o più prelievi; R 1 = valore minore delle 15 o più resistenze medie di prelievo; s = scarto quadratico medio (o deviazione standard) uguale a: dove: R i = resistenza di prelievo; n = numero dei prelievi. (R i - R m ) 2 s = n - 1 COEFFICIENTE DI VARIAZIONE Se si eseguono controlli statistici accurati, l interpretazione di risultati sperimentali può essere svolta con i metodi completi dell analisi statistica assumendo anche distribuzioni diverse dalla normale. Si deve individuare la legge di distribuzione più corretta e il valor medio unitamente al coefficiente di variazione (o di disper- 21

21 sione) indicato con simbolo v, dato dal rapporto tra lo scarto quadratico medio (o deviazione standard) e la resistenza media R m dei prelievi: s v = R m In questo caso la resistenza minima di prelievo R 1 dovrà essere maggiore del valore corrispondente al frattile inferiore 1%. La tabella 2.5 contiene le prescrizioni relative ai limiti fissati dalle Norme tecniche per il coefficiente di variazione. Tabella Accettazione della miscela di calcestruzzo in funzione del coefficiente di variazione (Norme tecniche per le costruzioni 2008, paragrafo ) Miscela di calcestruzzo non conforme ai requisiti d accettazione L opera o la parte di opera non conforme ai controlli di accettazione non può essere accettata finché la non conformità non è stata definitivamente rimossa dall Appaltatore, il quale deve procedere ad una verifica delle caratteristiche del calcestruzzo messo in opera mediante l impiego di altri mezzi d indagine, secondo quanto prescritto dal Direttore dei Lavori e conformemente a quanto indicato per la valutazione della resistenza in opera. Se gli ulteriori controlli confermano i risultati ottenuti, si dovrà procedere ad un controllo teorico e/o sperimentale della sicurezza della struttura interessata dal quantitativo di calcestruzzo non conforme, sulla base della resistenza ridotta del calcestruzzo. Se ciò non fosse possibile ovvero i risultati di tale indagine non risultassero soddisfacenti si può dequalificare l opera, eseguire lavori di consolidamento ovvero demolire l opera stessa Ulteriori controlli per le opere non conformi ai controlli d accettazione Ai fini del controllo della resistenza del calcestruzzo in opera, durante l esecuzione delle strutture, si ipotizzano i seguenti casi (Norme tecniche, paragrafo ): 1) l opera o la parte di opera strutturale la cui resistenza a compressione del calcestruzzo dei provini prelevati durante il getto non è risultata conforme ai criteri di accettazione per la R ck ; 2) si hanno dubbi sulla qualità e la rispondenza del calcestruzzo ai valori di resistenza determinati nel corso della qualificazione della miscela; 3) è necessario, secondo la destinazione della costruzione, valutare a posteriori le proprietà del calcestruzzo in opera. In questi casi il Direttore dei Lavori (o il Collaudatore statico) deve procedere a una valutazione del valore medio della resistenza a compressione del calcestruzzo in opera mediante indagini distruttive e non distruttive (figura 2.6). Un utile riferimento è costituito dalle Linee Guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale e per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo, pubblicate dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. CONTROLLI DISTRUTTIVI 22

22 Foto Estrazione di carote di calcestruzzo Foto Verifica tolleranza su carote rettificate Foto Rottura di una carota sottoposta a prova di compressione 23

23 CONTROLLI NON DISTRUTTIVI O SEMIDISTRUTTIVI Tabella I vantaggi e gli svantaggi dei più comuni metodi d indagine strutturale (1) Inoltre, la singola determinazione è influenzata dallo stato della superficie dell area di prova (umidità, carbonatazione,...). (2) La misura si correla bene con il modulo elastico del materiale, la bontà della correlazione, tra modulo elastico e resistenza meccanica, può dipendere dalle caratteristiche del calcestruzzo. Tabella Valori tipici di riferimento per la variabilità ed i limiti di confidenza nella stima della resistenza a compressione Fig Esempi di prove non distruttive su elementi in calcestruzzo armato 24

24 Foto Prova ad ultrasuoni Foto Prova con sclerometro Foto Prova con sonda Windsor Foto Prova Pull Out CRITERI D ACCETTAZIONE DEL CALCESTRUZZO IN OPERA Il valor medio della resistenza del calcestruzzo in opera (definita come resistenza strutturale) è in genere inferiore al valor medio della resistenza dei prelievi in fase di getto maturati in condizioni di laboratorio (definita come resistenza potenziale). È accettabile un valore medio della resistenza strutturale, misurata con tecniche opportune (distruttive e non distruttive) e debitamente trasformata in resistenza cilindrica (f ck ) o cubica (R ck ), non inferiore all 85% del valore medio definito in fase di progetto. La non conformità della resistenza a compressione valutata in una determinata posizione strutturale non implica la non conformità di tutto il calcestruzzo messo in opera I CONTROLLI D ACCETTAZIONE SUL CALCESTRUZZO FRESCO Si definisce calcestruzzo fresco la miscela di aggregati, acqua, cemento con, eventualmente, l aggiunta di additivi, nella quale non si sia ancora manifestato il fenomeno della presa. In questa fase, il calcestruzzo è ancora manipolabile e può essere agevolmente prelevato per il confezionamento di campioni oppure per l esecuzione delle prove specifiche, delle quali verrà proposta una sintesi successivamente. La produzione e la consegna del calcestruzzo fresco deve rispettare le prescrizioni della norma UNI EN La maggior parte delle prove può essere eseguita direttamente in cantiere con metodiche rapide e semplici che consentono di acquisire informazioni sulla qualità del materiale fornito dall appaltatore ben prima dei convenzionali 28 giorni di stagionatura. 25

25 Tempi di esecuzione dei controlli I controlli sul calcestruzzo fresco devono essere eseguiti nel periodo di tempo che va dalla miscelazione dell impasto alla sua posa in opera, prima dell inizio della presa. Questi integrano i controlli di accettazione con l obiettivo, da parte del Direttore dei Lavori, di verificare la conformità della miscela alle specifiche progettuali determinandone così la sua accettazione Prelievo dei campioni Il prelievo dei campioni di calcestruzzo fresco, deve essere effettuato dal Direttore dei Lavori e/o dal Collaudatore statico in corso d opera o da un Tecnico di sua fiducia, in contraddittorio con l Impresa, può essere eseguito da: - miscelatori fissi, presso l impianto di confezionamento; - miscelatori mobili, autobetoniera; - in opera, dai casseri. La quantità di calcestruzzo da prelevare dipende dal tipo di prove previste ed è comunque consigliabile prelevarne almeno il 20% in più di quella stimata. I recipienti impiegati per il prelievo devono essere puliti, umidi e di materiale non assorbente e dotati di coperchio. Durante il confezionamento dei provini si deve evitare l evaporazione dell acqua di impasto, pertanto, il prelievo deve essere eseguito prima possibile, al limite non oltre 30 minuti, ed i campioni devono essere trasportati tempestivamente sul luogo di stoccaggio e quindi, nelle successive 16 ore 24 ore, trasferiti presso un luogo attrezzato per la stagionatura, in vasca termostatica o in camera umida. Il prelievo dei campioni da autobetoniera deve essere eseguito entro 30 minuti dall introduzione dell acqua. Il campionamento deve essere eseguito secondo le modalità prescritte dalla norma UNI EN L operazione di prelievo deve essere eseguita nell intervallo massimo di 15 minuti prima del processo di presa del cemento Identificazione dei campioni Le procedure di campionamento sono descritte dalla norma:. I campioni di calcestruzzo devono essere idoneamente contrassegnati dal direttore dei lavori per poterne riconoscere l origine e le caratteristiche, annotando i seguenti dati: località e nome del cantiere; numero e sigla del prelievo; caratteristiche della miscela di calcestruzzo dichiarata dal fornitore ed approvata dalla Direzione dei Lavori; data, ora e provenienza del prelievo; posizione in opera del calcestruzzo. dichiarazione della persona che ha eseguito il prelievo in conformità della UNI EN Il Direttore dei Lavori deve apporre su ciascun campione un etichetta contenente i dati sopra richiamati richiedendo al laboratorio ufficiale, nella lettera di richiesta delle prove, di accertarne la presenza al momento della consegna dei campioni Lavorabilità La lavorabilità, designata con il termine consistenza nella normativa vigente, è un indice delle proprietà e del comportamento del calcestruzzo nell intervallo di tempo tra la produzione e la compattazione dell impasto in opera nella cassaforma o tra la produzione e la finitura, se richiesta 2. 2 Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, Linee guida sul calcestruzzo strutturale,

26 Aspetti esecutivi nel getto delle strutture Le proprietà del calcestruzzo fresco collegate con la lavorabilità sono: la stabilità, ossia la capacità dell impasto a mantenere, sotto l azione di forze esterne, l uniformità di distribuzione dei componenti; la mobilità, ossia la facilità con la quale l impasto fluisce nella cassaforma fino a raggiungere le zone meno accessibili; la compattabilità, ossia la facilità con la quale l impasto può essere assestato nella cassaforma e con la quale può essere rimossa l aria intrappolata Fattori che la influenzano La lavorabilità di un calcestruzzo è influenzata da diversi fattori 2 : quantità d acqua impiegata; caratteristiche granulometriche e di assortimento degli aggregati; tempo trascorso dal confezionamento alla posa in opera; temperatura; caratteristiche del cemento; additivi impiegati Perdita di lavorabilità La lavorabilità è una proprietà del calcestruzzo fresco che diminuisce col procedere della reazione di idratazione del cemento. È, pertanto, necessario che l impasto mantenga la lavorabilità, prescritta nel progetto strutturale, dal momento della confezione fino al momento della sua posa in opera 2. Se l intervallo di tempo che intercorre fra la confezione ed il getto non è breve e soprattutto se la temperatura ambiente è elevata, la lavorabilità iniziale deve essere maggiore di quella richiesta per la posa in opera. La consistenza, o la lavorabilità, non è suscettibile di definizione quantitativa, ma soltanto di valutazione relativa, sulla base del comportamento dell impasto di calcestruzzo fresco secondo specifiche modalità di prova. Benché la consistenza non rappresenti l intera storia della lavorabilità, tuttavia nella tecnologia del calcestruzzo é prassi consolidata controllare la lavorabilità dell impasto fresco attraverso misure di consistenza, essendo queste ultime di semplice e rapida esecuzione Metodi di valutazione della consistenza I diversi metodi per valutare la consistenza del calcestruzzo fresco (tabella 2.8) non risultano pienamente convergenti, tanto che le proprietà del calcestruzzo risultano diverse al variare del metodo impiegato. Il metodo più diffuso nella pratica, è la misura dell abbassamento al cono. Tabella Metodi di valutazione della consistenza del calcestruzzo fresco 2 Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, Linee guida sul calcestruzzo strutturale,

27 Foto Prova Vebè Interpretazione delle misurazioni Le Linee guida sul calcestruzzo strutturale (1996) e la norma UNI EN raccomandano di interpretare con cautela i risultati delle misure quando i valori misurati cadono al di fuori dei seguenti limiti: - abbassamento al cono (slump) 10 mm e 210 mm - tempo Vèbè > 5 secondi e 30 secondi - indice di compattabilità 1,04 e < 1,45 - spandimento > 340 mm e 620 mm. La norma UNI EN per l indice di compattabilità stabilisce valori leggermente differenti: - indice di compattabilità 1,04 e < 1,46. La consistenza del calcestruzzo, secondo le disposizioni del Capitolato speciale d appalto, può essere valutata al momento dell impiego oppure al momento della consegna in cantiere. Per le tolleranze relative ai valori di riferimento si rimanda al prospetto 11 della norma UNI EN Prova di abbassamento al cono La prova di abbassamento al cono di Abrams o slump-test ha lo scopo di valutare la plasticità e, quindi, la lavorabilità, del calcestruzzo. Per la prova viene utilizzato uno stampo tronco conico in lamiera pesante perfetta- 28

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