Meccanica Sperimentale dei Materiali e delle Strutture

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1 Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile Meccanica Sperimentale dei Materiali e delle Strutture venerdì 22 aprile 2016 Docente del Corso: Prof. Ing. Giacinto Porco

2 11 Lezione Controllo sui Materiali

3 Introduzione Le prove che si possono eseguire sul calcestruzzo indurito sia in fase costruttiva sia in fase di esecuzione di valutazione di sicurezza per verificare la qualità nonché stimare le caratteristiche meccaniche, si possono distinguere in prove distruttive e semi-distruttive oppure, per mezzo di metodi che non comportano il deterioramento degli elementi in esame (siano essi eseguiti in laboratorio che in situ), in prove non distruttive. In realtà le tre tecniche di indagine non si escludono a vicenda, infatti, in un processo di valutazione di sicurezza le indagini non distruttive consentono di ottimizzare o sostituire le semi distruttive o distruttive mentre in fase realizzativa le indagini non distruttive eseguite su campioni di materiali possono indirizzare i controlli in esercizio nell ambito di un piano di manutenzione.

4 Prove sul Calcestruzzo Prove Distruttive Prove di Laboratorio Prove Semi - Distruttive Prove in Sito Prove Non Distruttive Prove di Compressione Prove di Flessione Prove di Trazione Carotaggi Microcarotaggi Metodi Elettromagnetici Metodi Chimici Metodi Meccanici Metodi Acustici Metodi Combinati

5 Riferimenti Normativi Prove di Carbonatazione UNI 9944:1992 Carotaggi UNI EN :2009 Metodo Sclerometrico UNI EN :2012 Metodo Pull-Out UNI EN :2005 Metodo Ultrasonoro UNI EN :2005 Indagine Pacometrica BS :1988 Prova Penetrometrica ASTM C 803 Prove con martinetti piatti ASTM C a

6 Prove Distruttive Prove di laboratorio

7 Prova di compressione La prova di schiacciamento è eseguita con pressa idraulica di adeguata potenza. Il provino deve essere posto esattamente al centro di pressione, senza alcuna interposizione di materiale deformabile come cartone, feltro o piombo, fra le facce del provino stesso ed i piatti della macchina (UNI 6132). La pressione deve essere esercitata gradualmente con un gradiente di carico di 5 ± 2 kg/cm 2 al secondo, fino alla completa rottura del provino.

8 Prova di flessione La prova di flessione sulle malte viene eseguita in accordo alle: UNI EN (per le malte da cemento) UNI EN (per malte per opere murarie) Collocare il prisma nella macchina di prova con una faccia laterale sui rulli di supporto e con l'asse longitudinale normale rispetto ai supporti. Applicare verticalmente il carico per mezzo del rullo di carico sulla faccia laterale opposta del prisma e aumentarlo in modo uniforme a una velocità di (50 ± 10) N/s fino a rottura.

9 Prova di trazione Scopo della prova è la determinazione del valore della resistenza a trazione su provini di conglomerato cementizio indurito cubici e/o provini cilindrici. Tale prova determina la resistenza a trazione del calcestruzzo in maniera indiretta UNI EN

10 Prove Semi - Distruttive Prove in sito

11 Carotaggi & Microcarotaggi Il carotaggio è la metodologia di prova più valida e diretta per la determinazione delle resistenze in opera. Infatti, i valori caratteristici sono valutati su provini cilindrici che provengono dall immobile soggetto ad analisi. Con il carotaggio (UNI 6131:2002) si prelevano secondo la norma UNI EN :2009, campioni per eseguire prove in laboratorio per determinare la resistenza a compressione del calcestruzzo (UNI EN :2009). Con il microcarotaggio (UNI 10766:1999) si prelevano, invece, campioni per determinare la misura della profondità degli strati carbonatati. Il diametro delle carote è di cm, mentre quello delle microcarote è di 2 3 cm come descritto nella norma UNI EN :2002.

12 Carotaggi & Microcarotaggi Dettagli esecutivi: - Il diametro delle carote deve essere almeno superiore a tre volte il diametro massimo degli aggregati (i diametri consigliati sono compresi tra 75 e 150 mm) - Le carote destinate alla valutazione della resistenza non dovrebbero contenere ferri d armatura, (si devono scartare i provini contenenti barre d armatura inclinate o parallele all asse) - Il rapporto lunghezza diametro dei provini deve essere compreso tra 1 e 2. - Nel programmare l estrazione dei campioni si deve tener conto che la resistenza del calcestruzzo dipende dalla posizione o giacitura del getto. - È necessario verificare accuratamente, prima di sottoporre i campioni alla prova di compressione, la planarità ed ortogonalità delle superfici d appoggio; infatti, la lavorazione o preparazione inadeguata dei provini porta a risultati erronei.

13 Carotaggi & Microcarotaggi Il cilindro estratto presenterà le basi irregolari, non perfettamente piane e parallele, quindi sarà necessario eseguire la loro rettifica prima di procedere con la prova di compressione.

14 Carotaggi & Microcarotaggi L apparato (carotatrice) si compone di un basamento dotato di una colonna di sostegno provvista di guide scorrevoli. Un carrello scorre lungo le guide mediante un sistema a cremagliera azionato da un volantino. Il carrello porta un motore elettrico dotato di un porta utensile che consente l attacco di una fustella, mediante un innesto rapido o a vite. La fustella è un utensile di acciaio di forma cilindrica, munita all estremità di una corona diamantata, che è messa in rotazione dal motore elettrico. Il sistema a cremagliera ne consente l avanzamento e quindi la penetrazione nel materiale eseguendo il taglio del calcestruzzo: carotatura. Tutta l operazione deve essere condotta a leggero bagno d acqua per il raffreddamento della corona, che si surriscalda durante il taglio, e per l asportazione del materiale residuo di taglio. È indispensabile che la macchina sia opportunamente ancorata alla struttura su cui dovranno essere effettuati i prelievi, per evitare che eventuali vibrazioni, indotte dal meccanismo, producano inceppamento della corona nel foro.

15 Carotaggi & Microcarotaggi La resistenza a compressione delle carote può essere influenzata da diversi fattori fra i quali: Snellezza del provino Umidità del calcestruzzo Danneggiamento dello stato superficiale Età del calcestruzzo Non perfetta planarità e levigatezza delle superfici delle basi

16 Prove Non Distruttive Metodi Elettromagnetici

17 Indagine Pacometrica Il pacometro è uno strumento digitale che permette di rilevare in maniera non distruttiva la presenza, la direzione e il diametro delle barre di armatura all'interno di elementi in calcestruzzo armato e permette inoltre la misura dello spessore del copriferro e l'interferro dei tondini di acciaio.

18 Indagine Pacometrica In una prima fase la sonda di ricerca, contenente due bobine, riceve un impulso di corrente che provoca un campo magnetico che magnetizza la barra di armatura e vi induce delle correnti parassite (correnti di Foucault); esaurito l impulso le correnti parassite iniziano a dissolversi creando un campo magnetico di intensità ridotta quale eco dell impulso iniziale. Le bobine che si trovano all interno della sonda misurano la forza del campo man mano che questo si dissolve, il segnale di ritorno viene subito elaborato, per cui si è in grado di fornire la misura del relativo copriferro. L intensità del valore ricevuto, relativo all eco delle correnti parassite è direttamente proporzionale alla dimensione della barra, alla distanza della stessa dalla sonda (spessore del copriferro) e all orientamento della sonda rispetto alla barra, da cui è possibile risalire alla direzione delle armature. Sonda In Movimento Barre Metalliche Registrazione del Magnetometro: I picchi indicano la presenza delle barre metalliche

19 Prove Non Distruttive Metodi Chimici

20 Prove di Carbonatazione La carbonatazione è un processo chimico, naturale o artificiale, per cui una sostanza, in presenza di anidride carbonica, dà luogo alla formazione di carbonati. Tale fenomeno è frequente nei materiali edili come i leganti (cemento, calce, ecc.) dove l'idrossido di calcio, naturalmente presente in essi, reagisce con l'anidride carbonica con conseguente formazione di carbonato di calcio secondo la seguente reazione: Ca(OH)2 +CO2 CaCO3 +H2O

21 Prove di Carbonatazione Nel calcestruzzo armato la carbonatazione ha un effetto negativo e rappresenta una delle principali cause di degrado del materiale. In realtà questo fenomeno non è pericoloso per il calcestruzzo non armato, poiché non provoca danni di tipo meccanico e chimico (anzi riduce la porosità del conglomerato e può portare ad un aumento della resistenza meccanica specialmente nel caso di calcestruzzi ottenuti con cemento portland), né danneggia direttamente i ferri di armatura del calcestruzzo armato; tuttavia, in questo caso, la carbonatazione crea le condizioni favorevoli all'innesco della corrosione dei tondini. Infatti, l'idratazione del cemento produce una certa quantità di idrossido di calcio. La presenza di Ca(OH)2 fa sì che il ph del calcestruzzo giovane sia di circa 12,5 13. In questo ambiente fortemente alcalino (campo di immunità del ferro) il film di ossidi che ricopre le armature risulta compatto e aderente alla superficie del tondino, per cui i ferri di armatura risultano passivati. Infatti, in questo caso la patina di ossido impedisce sia all'ossigeno che all'umidità di arrivare a contatto con il metallo trasformandolo in ruggine.

22 Prove di Carbonatazione La profondità di carbonatazione si può determinare mediante la semplice prova alla fenolftaleina come descritto nella norma UNI 9944:1992: sulla superficie del campione, subito dopo l estrazione, si spruzza, mediante nebulizzatore, una soluzione di fenolftaleina all 1% di alcool etilico. Il calcestruzzo carbonatato non modifica il suo colore, mentre il calcestruzzo non ancora raggiunto dal fenomeno assume il tipico colore rosa della fenolftaleina in ambiente alcalino. La prova deve essere effettuata su una superficie fresca di rottura, perpendicolare alla superficie esterna al calcestruzzo. Sulla base di una campionatura sufficientemente estesa è possibile stimare la penetrazione della carbonatazione nelle varie parti della struttura (dove possono variare le condizioni di esposizione e quindi anche la velocità di penetrazione). Confrontando la profondità della carbonatazione con lo spessore di copriferro effettivo misurato sulla struttura, è quindi possibile individuare le zone in cui la carbonatazione ha già raggiunto le armature.

23 Valutazione penetrazione da cloruri I cloruri possono penetrare dall ambiente esterno (strutture marine, opere stradali) e danneggiare il film passivante che protegge le armature. Per strutture realizzate in passato, la presenza di cloruri può essere dovuta all acqua di impasto, agli inerti o all uso di additivi (cloruro di calcio). Il contenuto di cloruri necessario per danneggiare il film che protegge le armature dipende dal loro potenziale, che a sua volta è legato alla quantità di ossigeno che raggiunge la loro superficie. Di conseguenza, l attacco può avvenire per un contenuto di Cl modesto, quando il cls è esposto all atmosfera, dove l ossigeno può raggiungere facilmente le armature. La distruzione del film protettivo provocata dai cloruri solitamente è localizzata (pitting).

24 Valutazione penetrazione da cloruri Contenuto critico Per strutture esposte all atmosfera [Cl - ] < 0,4% : Basso rischio di corrosione [Cl - ] > 1,0% : Alto rischio di corrosione La percentuale è calcolata in massa rispetto al contenuto di cemento. Per strutture immerse il tenore critico risulta molto più elevato: 0,2%.

25 Valutazione penetrazione da cloruri Velocità di propagazione Nel caso di strutture esposte all atmosfera, una volta che l attacco si è innescato, la velocità di corrosione può aumentare notevolmente (1mm/anno) e portare in tempi molto brevi a riduzioni inaccettabili delle sezioni, al crescere del tenore di umidità (dal 70 al 95%) e del tenore di cloruri (dall 1 al 3%). Nel caso di strutture immerse in acqua, anche se le condizioni di innesco vengono raggiunte (ma è molto difficile) il ridottissimo apporto di ossigeno alle armature mantiene la velocità di corrosione su valori molto bassi, con effetti trascurabili.

26 Valutazione penetrazione da cloruri Esecuzione della prova Per evidenziare l avanzamento dello ione cloruro (Cl ), le superfici delle carote estratte vengono spruzzate, mediante nebulizzatore, con una soluzione di fluorescina (soluzione a 1 g/l; si scioglie 0.1 g di fluorescina in 100 cm 3 di alcol etilico al 70%) per 5 volte, avendo cura che la superficie sia asciutta tra una nebulizzazione e l altra. Dopo tale trattamento, sulla superficie asciutta viene spruzzata 2 volte una soluzione di nitrato d argento (soluzione titolata di AgNO 3 di concentrazione 0.1 mol/l). In presenza di ioni Cl si ha la formazione di cloruro di argento che diventa progressivamente più scuro per azione della luce. La zona non permeata dalla soluzione salina assorbe la fluorescina mantenendo persistente la colorazione caratteristica rossa del colorante.

27 Valutazione penetrazione da cloruri Al termine del trattamento, attendendo l asciugatura completa della superficie dei provini, è possibile pertanto tracciare una linea di demarcazione sulla superficie del provino corrispondente al fronte attaccato dallo ione cloruro e quindi determinare la profondità di penetrazione Zona attaccata dallo ione Cl -

28 Prove Non Distruttive Metodi Meccanici

29 Metodo di Penetrazione Il metodo di penetrazione con sonde Windsor è un metodo meccanico non distruttivo. Consiste nella misurazione della resistenza del calcestruzzo in opera mediante la misurazione della profondità di penetrazione raggiunta da una speciale sonda nel calcestruzzo. Detta profondità di penetrazione è ovviamente inversamente proporzionale alla resistenza del materiale. Norma: ASTM C 803.

30 Metodo di Penetrazione una possibile indicazione qualitativa circa la resistenza a compressione del cls può essere ottenuta mediante l indice di penetrazione, che si legge su un rilevatore graduato con l ausilio di particolari tabelle di calibrazione, in dotazione allo strumento, che sono riferite al diametro dell aggregato ed alla sua durezza misurate secondo la scala di Mohs. La strumentazione comprende: Una pistola con carica esplosiva opportunamente dosata che consente la penetrazione della sonda nel calcestruzzo già in opera. Detta sonda ha una lunghezza di 79,4 mm e un diametro di 7 mm; Una piastra guida; Una piastra di misurazione; Una piastra di rilevazione; Un calibro a cursore.

31 Metodo di Penetrazione Su ogni zona solitamente sono sparate tre sonde attraverso i fori disposti secondo i vertici di un triangolo equilatero della piastra guida. Quest ultima verrà sostituita con la piastra di misurazione, sempre a tre fori, sulla quale è collocata la piastra di rilevazione dotata di foro centrale, posta sulle parti terminali delle tre sonde penetrate nel calcestruzzo. Con il calibro a cursore, graduato in 25/1000 di pollici inserito nel foro centrale, è misurata la distanza di separazione tra le due piastre (misurazione e rilevazione) che rappresenta il tratto affiorante delle sonde dalla superficie di prova del calcestruzzo (EPL). Tale valore consente, con l utilizzo di eventuali tabelle di correlazione proprie del cls, di determinarne la resistenza a compressione. Il metodo può essere fortemente influenzato dalle condizioni superficiali dell elemento strutturale dovuto alla composizione e alla dimensione degli inerti adoperati.

32 Metodo di Estrazione La prova di estrazione (Pull-Out) è una prova meccanica, non distruttiva, utilizzata per determinare le proprietà meccaniche del calcestruzzo in opera. Mediante l impiego di una curva di taratura è possibile stimare la resistenza a compressione del calcestruzzo sempre in sito. Le prove possono essere attuate in due modi: Determinazione della forza di estrazione mediante inserti post-inseriti espansione geometrica e forzata secondo la norma UNI 10157:1992 ad Determinazione della forza di estrazione di un inserto pre-inglobato calcestruzzo secondo la norma UNI :2005 nel

33 Metodo di Estrazione Inserto Post-Inglobato L inserto è costituito da un particolare elemento metallico che può essere del tipo ad espansione geometrica (caso a ) o del tipo ad espansione forzata (caso b). L inserto si adatta alla cavità del foro senza provocare stati di tensione nel calcestruzzo. La profondità utile h dell inserto non deve essere minore di 35 mm; per i calcestruzzi con aggregati di diametro massimo maggiore di 32 mm è necessario impiegare inserti di profondità utile maggiore di 35mm, proporzionalmente alle dimensioni dell aggregato. Caso a

34 Metodo di Estrazione Inserto Post-Inglobato L inserto è costituito da un particolare elemento metallico che può essere del tipo ad espansione geometrica (caso a ) o del tipo ad espansione forzata (caso b). L inserto si adatta alla cavità del foro e l espansione forzata viene prodotta mediante l applicazione di una certa coppia di serraggio, controllandone il valore da un apposito misuratore di coppia. L inserto deve essere tale da produrre, nel serraggio, una espansione forzata uniforme sull intera superficie cilindrica del foro. Caso b

35 Metodo di Estrazione Inserto Pre-Inglobato Il tassello deve essere posizionato in modo corretto e ortogonale alla superficie dei getto, al fine di evitare eventuali disassamenti sia durante la fase di riempimento dei cassero, sia durante la fase di costipamento. Per garantire l'efficacia dei posizionamento si deve fissare una boccola filettata nei cassero e fare in modo che quando si inserisce il tassello questo non abbia eventuali laschi. 1. Cuscinetto 2. Possibile frattura conica 3. Inserto dell asta estraibile 4. Inserto del disco estraibile

36 Metodo Sclerometrico Tra le prove non distruttive da effettuarsi su strutture in c.a. e c.a.p. rientra il metodo meccanico per la determinazione della durezza superficiale mediante l impiego dello sclerometro. Tale metodo si basa sulla corrispondenza esistente tra il carico unitario di rottura a compressione e la durezza superficiale del conglomerato, misurando l energia elastica rimanente. Le prove sclerometriche sono utilizzate per stimare, con le dovute limitazioni del procedimento, la resistenza a compressione del calcestruzzo in strutture già realizzate. La norma UNI EN prescrive che il metodo di prova non è inteso come un alternativa per la determinazione della resistenza a compressione del calcestruzzo ma, con un opportuna correlazione, può fornire una stima della resistenza in sito. Il metodo è fortemente influenzato dalla carbonatazione.

37 Metodo Sclerometrico Metodo di Utilizzo Pressione sull asta di percussione sulla superficie da testare fino all arresto. La massa contenuta all interno dell'apparecchio viene caricata di una quantità fissa di energia per mezzo di una molla. Si libera la massa, la quale urta contro il percussore ancora in contatto con la superficie e rimbalza; l'entità del rimbalzo è misurata da un indice che scorre lungo una scala graduata presente sullo strumento. Il valore di rimbalzo, opportunamente parametrizzato in funzione anche dell'angolo di battuta, fornisce un'indicazione orientativa della resistenza del calcestruzzo. Lo strumento è corredato di curve di correlazione (indice di battitura - resistenza meccanica) determinate sperimentalmente che variano in funzione della direzione d'uso dello sclerometro (orizzontale, verticale verso il basso, verticale verso l'alto, ecc) che consentono di risalire dalla durezza dell'elemento alla resistenza del materiale.

38 Metodo Sclerometrico Schema Grafico dello Sclerometro

39 Metodo Sclerometrico Taratura Tutti i dispositivi di prova che si basano sull utilizzo 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.

40 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.

41 Metodo Sclerometrico Scelta e preparazione delle superfici di prova 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 ed in prossimità di grossi inerti. Si deve altresì evitare, eseguendo una preliminare indagine pacometrica, di eseguire le battute nelle aree interessate dal passaggio delle armature ed in vicinanza dei cavi e dei fili di precompressione. L area da sottoporre a prova deve essere approssimativamente di 300 mm x 300 mm. Assicurarsi che la distanza tra due punti di impatto sia di non meno di 25 mm e che nessuno sia meno di 25 mm dal bordo. La preparazione della prova viene eseguita utilizzando la pietra abrasiva per rettificare le superfici a tessitura ruvida o tenera o le superfici con resti di malta, fino a renderle lisce.

42 Metodo Sclerometrico Esecuzione della prova Si consiglia di utilizzare sempre lo sclerometro seguendo le istruzioni d uso del produttore. Inoltre, è necessario: a) Eseguire la verifica di taratura. b) Verificare che la temperatura ambientale sia tra C. 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. d) 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. e) Dopo l impatto registrare l indice sclerometrico. f) 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. g) 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. h) 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.

43 Metodo Sclerometrico Risultato della prova a) Il risultato deve essere calcolato come la media di tutte le misure, corrette se necessario in base all orientamento dello sclerometro. b) 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. c) 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.

44 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

45 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 I m e la resistenza a compressione R c del calcestruzzo è del tipo: Dove: R c AI B m A e B I m sono parametri dipendenti dalle caratteristiche del calcestruzzo è l indice medio di rimbalzo.

46 Metodo Sclerometrico Determinazione della curva sperimentale di taratura tra R c e I m Il metodo sclerometrico non è destinato 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 :2002 tra i piatti di una pressa con una sollecitazione (almeno 1 N/mm 2 ) 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.

47 Metodo Sclerometrico Determinazione della curva sperimentale di taratura tra R c e I m 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 :2003. 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.

48 Metodo Sclerometrico Angolo di prova 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, 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.

49 Metodo Sclerometrico Fattori che influenzano la valutazione dell indice di rimbalzo Carbonatazione del calcestruzzo 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.

50 Metodo Sclerometrico Fattori che influenzano la valutazione dell indice di rimbalzo Contenuto di cemento Un alto contenuto di cemento (superiore a 300 kg/mc di calcestruzzo) tende a fornire valori minimi di quelli ottenibili in base alla taratura, presumibilmente a causa di forti deformazioni plastiche; nei calcestruzzi a basso contenuto di cemento tali deformazioni vengono invece limitate dagli aggregati, e pertanto si ottengono resistenze maggiori. Per il calcestruzzo da costruzione ordinario, l intervallo di variazione risulta contenuto e non supera il 10%. Età del calcestruzzo L influenza del tempo sulla stima della resistenza è significativa e complessa: la relazione tra durezza e resistenza cambia non solo in funzione del tempo, ma anche in funzione dei fattori collegati all evoluzione temporale quali il grado di indurimento iniziale, la maturazione e l esposizione. Fino a tre mesi, l influenza del tempo si può considerare trascurabile; per calcestruzzi più stagionati è necessario introdurre opportuni coefficienti riduttivi.

51 Metodo Sclerometrico Fattori che influenzano la valutazione dell indice di rimbalzo Posizione della prova in relazione alla quota 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. Rapporto acqua/cemento L indice di rimbalzo si riduce all aumentare del rapporto acqua/cemento. Superficie del calcestruzzo L influenza del tipo di superficie sottoposto alla prova è rilevante. La taratura è usualmente ottenuta su provini gettati in casseri d acciaio; 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.

52 Metodo Sclerometrico Fattori che influenzano la valutazione dell indice di rimbalzo Tessitura del calcestruzzo I metodi sclerometrici sono utilizzabili quando si dispone di una tessitura chiusa del calcestruzzo. Questi metodi, pertanto, non possono essere applicati a calcestruzzi con tessitura aperta (blocchi di muratura, legno e calcestruzzo, calcestruzzo confezionato con grossi inerti). Tipo di aggregato La resistenza del calcestruzzo dipende dal tipo di inerti impiegati; è pertanto necessario effettuare specifiche tarature quando si utilizzano aggregati differenti da quelli correntemente utilizzati (ghiaia di cava): pomice o scisti producono ad esempio una sovrastima della resistenza.

53 Metodo Sclerometrico Fattori che influenzano la valutazione dell indice di rimbalzo Tipo di cemento L influenza del tipo di cemento è significativa: i calcestruzzi confezionati con cementi alluminosi possono avere resistenze maggiori del 100% rispetto ai valori ottenibili con una taratura eseguita su cementi Portland; calcestruzzi confezionati con cementi supersolfati possono invece avere resistenze minori del 50%. Umidità del calcestruzzo Il calcestruzzo ordinario da costruzione con superfici umide presenta una resistenza all incirca il 20% inferiore rispetto allo stesso materiale asciutto.