La prova ultrasonica sul cemento armato

La prova ultrasonica sul cemento armato

Ultrasonic testing on concrete

La prova ultrasonica sul cemento armato

Come è noto la prova ultrasonica sul cemento armato rientra tra la categoria delle prove non distruttive con tutti i vantaggi ma anche i limiti correlati a metodologie di questo tipo.

La norma di riferimento è la UNI EN 12504-4: Prove sul calcestruzzo nelle strutture – Parte 4: Determinazione della velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici. Si considera anche la UNI EN 13791.

Il principio di funzionamento è molto semplice: emissione – trasmissione attraverso un materiale – captazione di  un treno d’onda ultrasonico. Tale attività avviene tra una sonda emittente (T) ed una ricevente (R) collegate ad una stessa apparecchiatura in grado di misurare sia il tempo d’attraversamento del primo fronte d’onda sia l’attenuazione del segnale captato rispetto a quello di partenza.

Nota la distanza fra le sonde sarà dunque possibile calcolare la velocità di attraversamento tramite la banale formula che definisce appunto la velocità, ossia:

V= S/T

ove:
V= velocità km/sec
S= spessore/lunghezza percorso in mm
T= tempo impiegato dall’impulso in microsecondi

La posizione ottimale delle due sonde è quella opposta (volgarmente si dice che “le sonde si parlano”) ma essa può essere diversa in base, purtroppo, all’accessibilità effettiva dell’elemento da valutare e si avranno quindi le classiche tre tipologie di trasmissione:

diretta o in trasparenza (su due lati opposti), semidiretta (su due lati contigui), indiretta o omosuperficiale (sullo stesso lato).

Elemento fondamentale è assicurare sempre la migliore continuità tra le sonde ed il materiale ed in tal senso si rende necessario, oltre, ovviamente, all’asportazione di intonaco o tinteggiature, se la superficie del calcestruzzo risulta  irregolare, effettuare una levigatura preventiva. Si procede, altresì, ad utilizzare una opportuna pasta di accoppiamento (in gergo detta “kuki”) che può essere costituita da plastilina, grasso, od anche, per la facilità di utilizzo e pulizia, da gel specifici.

Altro elemento, ovvio, di preparazione, è una preventiva indagine pacometrica (magnetometrica) in modo da individuare le barre di armatura e posizionare le sonde nelle zone dove queste non siano presenti.

Le  prove ultrasoniche consentono di rilevare:

  • il grado di omogeneità del materiale;
  • la presenza di vuoti, lesioni o discontinuità delle strutture;
  • i difetti di getto;
  • il valore del modulo elastico dinamico;
  • variazioni delle proprietà nel tempo causate dalla storia dell’elemento (manutenzione , degrado, ..).

In termini molto semplificati (per le finalità del presente articolo) la “qualità” del calcestruzzo (cls), sia di materiale sia di posa in opera (costipazione) correlata a presenza di vuoti e/o di fenomeni di segregazione (i cosiddetti “nidi di ghiaia”) può essere associata ai valori di velocità rivelati, con una scala del tipo:

Qualità cls Velocità (m/s)
ECCELLENTE > 4600
buona 3700 – 4600
dubbia 3000 – 3700
scadente 2100 – 3000
MOLTO SCADENTE < 2100

Al parametro velocità va poi unita anche la valutazione di quello di attenuazione (riduzione del segnale emesso per l’aumentare della distanza percorsa o per rifrazione correlata ad ostacoli incontrati).

In termini generali tale tipo di indagine rimane, comunque, per esperienza, nell’ambito di risultati “qualitativi” e serve, principalmente, ad individuare macrodifetti. Risulta comunque quello, tra i metodi di analisi non distruttivi, con il più basso coefficiente di variazione.

Ing. Paolo Croce – ZED PROGETTI srl