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LA PROVA ULTRASONICA INDIRETTA NELLA VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA MECCANICA DEL CALCESTRUZZO IN OPERA Samuele Biondi, Claudio Valente, Luigia Zuccarino Dipartimento di Ingegneria e Geologia, Università degli Studi "G. d'Annunzio" viale Pindaro n. 42, 65127 Pescara, 085.4537261, fax 085.4537255 [email protected] , [email protected] , [email protected] Keywords prova ultrasonica, calcestruzzo esistente, determinazione della resistenza meccanica Sommario Un tema fondamentale dell'ingegneria civile è quello della valutazione dello stato di consistenza degli edifici in cemento armato, valutazione che ha il nucleo centrale nella determinazione delle caratteristiche meccaniche (resistenza a rottura, rigidezza) del calcestruzzo in opera. La normale difficoltà nel procedere con prove invasive e semi-distruttive (unita all'incertezza dell'affidabilità di tale metodo in relazione al disturbo che il materiale, sufficientemente fragile, subisce) consiglia di far ricorso a prove non distruttive quali la prova sclerometrica e la prova ultrasonica. Nel caso della prova ultrasonica non sempre è possibile operare con prove di carattere diretto (in trasparenza sull'elemento) ma spesso è necessario ricorrere a prove semi-dirette o indirette: in questo ultimo caso lo stato di conservazione dello strato superficiale del materiale assume un rilievo fondamentale. La prova ultrasonica è ampiamente utilizzata ed in letteratura sono note varie formule che consentono di stimare la resistenza del calcestruzzo in funzione della propagazione diretta delle onde ultrasoniche, formule che, a partire dalla teoria dell'elasticità, appaiono ben consolidate, robuste dal punto di vista teorico ed egualmente valide nel caso di prove semi-dirette ed indirette. L'esperienza nell'analisi di edifici esistenti, soprattutto nel caso di qualità corrente e calcestruzzo in opera, ha invece messo in risalto significative limitazioni all’impiego delle misure indirette, ancorché queste siano spesso le uniche eseguibili. Viene presentato uno studio sperimentale volto all'approfondimento di tale aspetto particolare, basandosi, allo stato, su prove non distruttive condotte su prismi di calcestruzzo maturati in condizioni riferibili a edifici esistenti, seppure di questi non hanno il livello di carico di esercizio. I campioni prismatici, con provenienza da cantieri differenti, hanno età superiore ai 5 anni, identica geometria e composizione non nota in termini di mix-design. È stata effettuata un'ampia campagna sperimentale con misure che riguardano sia la propagazione diretta, longitudinale e trasversale, che quella indiretta o superficiale. In entrambi i casi si è valutata la dipendenza delle misure dalla direzione del getto del provino e dalle condizioni di umidità, ove queste ultime simulano condizioni differenti di maturazione dello stesso. L’analisi dei dati ha permesso di pervenire ad una relazione che lega in maniera univoca le misure dirette a quelle indirette, chiarendo la dipendenza dalla direzione del getto e delineando i principali aspetti legati all'effettiva consistenza in opera delle strutture in cemento armato. More info about this article: http://www.ndt.net/?id=16001

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LA PROVA ULTRASONICA INDIRETTA NELLA VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA MECCANICA DEL CALCESTRUZZO IN OPERA

Samuele Biondi, Claudio Valente, Luigia Zuccarino

Dipartimento di Ingegneria e Geologia, Università degli Studi "G. d'Annunzio" viale Pindaro n. 42, 65127 Pescara, 085.4537261, fax 085.4537255 [email protected], [email protected], [email protected]

Keywords prova ultrasonica, calcestruzzo esistente, determinazione della resistenza meccanica Sommario Un tema fondamentale dell'ingegneria civile è quello della valutazione dello stato di consistenza degli edifici in cemento armato, valutazione che ha il nucleo centrale nella determinazione delle caratteristiche meccaniche (resistenza a rottura, rigidezza) del calcestruzzo in opera. La normale difficoltà nel procedere con prove invasive e semi-distruttive (unita all'incertezza dell'affidabilità di tale metodo in relazione al disturbo che il materiale, sufficientemente fragile, subisce) consiglia di far ricorso a prove non distruttive quali la prova sclerometrica e la prova ultrasonica.

Nel caso della prova ultrasonica non sempre è possibile operare con prove di carattere diretto (in trasparenza sull'elemento) ma spesso è necessario ricorrere a prove semi-dirette o indirette: in questo ultimo caso lo stato di conservazione dello strato superficiale del materiale assume un rilievo fondamentale.

La prova ultrasonica è ampiamente utilizzata ed in letteratura sono note varie formule che consentono di stimare la resistenza del calcestruzzo in funzione della propagazione diretta delle onde ultrasoniche, formule che, a partire dalla teoria dell'elasticità, appaiono ben consolidate, robuste dal punto di vista teorico ed egualmente valide nel caso di prove semi-dirette ed indirette.

L'esperienza nell'analisi di edifici esistenti, soprattutto nel caso di qualità corrente e calcestruzzo in opera, ha invece messo in risalto significative limitazioni all’impiego delle misure indirette, ancorché queste siano spesso le uniche eseguibili.

Viene presentato uno studio sperimentale volto all'approfondimento di tale aspetto particolare, basandosi, allo stato, su prove non distruttive condotte su prismi di calcestruzzo maturati in condizioni riferibili a edifici esistenti, seppure di questi non hanno il livello di carico di esercizio. I campioni prismatici, con provenienza da cantieri differenti, hanno età superiore ai 5 anni, identica geometria e composizione non nota in termini di mix-design. È stata effettuata un'ampia campagna sperimentale con misure che riguardano sia la propagazione diretta, longitudinale e trasversale, che quella indiretta o superficiale. In entrambi i casi si è valutata la dipendenza delle misure dalla direzione del getto del provino e dalle condizioni di umidità, ove queste ultime simulano condizioni differenti di maturazione dello stesso.

L’analisi dei dati ha permesso di pervenire ad una relazione che lega in maniera univoca le misure dirette a quelle indirette, chiarendo la dipendenza dalla direzione del getto e delineando i principali aspetti legati all'effettiva consistenza in opera delle strutture in cemento armato.

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Introduzione La verifica delle condizioni di stato, statiche o sismiche, di strutture esistenti in calcestruzzo armato richiede la definizione di opportuni livelli di conoscenza delle proprietà meccaniche e di resistenza dei materiali costituenti ed in particolare del calcestruzzo, che ne costituisce il componente prevalente. La determinazione diretta della resistenza avviene normalmente tramite prove di laboratorio su campioni prelevati dalle strutture. Tale tecnologia può apparire a prima vista come risolutiva ed esente da qualsiasi controindicazione. In realtà così non è sia perché a causa del carattere distruttivo di tali prove la loro numerosità deve essere tenuta al minimo sia perché l'estrazione di provini da elementi strutturali rischia di danneggiare in modo significativo il provino medesimo e di consegnare un valore “puntuale” che non necessariamente è quello significativo del comportamento dell'elemento strutturale.

Ulteriori fattori limitativi, quali ad esempio le ridotte dimensioni di elementi strutturali, la scarsa accessibilità, lo stato di sollecitazione, ecc., spesso non consentono di pervenire alla distribuzione desiderata dei prelievi per la verifica dell’uniformità spaziale delle proprietà dei materiali ed inducono a mettere in pratica una strategia differente. I prelievi di campione sono generalmente accompagnati da misure non distruttive in sito, di facile ed economica realizzazione, quali ad esempio le misure sclerometriche e quelle di propagazione della velocità delle onde ultrasoniche nel mezzo. Queste ultime hanno il pregio di indagare la consistenza del materiale non visibile e permettono, al di la dell'affidabilità del processo di deduzione della resistenza meccanica, di ottenere un'assai affidabile valutazione dell'omogeneità del materiale nelle varie parti della struttura.

È noto che la velocità di trasmissione ultrasonica in un mezzo dipende dalla densità e dalle caratteristiche elastiche del materiale ed è riferibile alla resistenza dello stesso, solo quando questa sia direttamente correlata con il modulo elastico, sia statico che dinamico, del materiale. Nel caso di calcestruzzi in situ, tali prove da sole forniscono stime di limitata affidabilità ed il loro impiego quantitativo deve necessariamente passare attraverso la combinazione della velocità ultrasonica con l'indice di rimbalzo, l'utilizzo di correlazioni specificatamente calibrate per il calcestruzzi in situ o, meglio, la taratura specifica sulle prove di laboratorio, effettuate su provini dello stesso campione. In tutti i casi generalmente si impiegano le velocità ultrosoniche ottenute per trasmissione diretta.

Sovente però, nelle operazioni in campo, l’elemento in misura non ha completa accessibilità e si deve ricorrere alla misura delle velocità per trasmissione indiretta o semi-diretta. Mentre teoricamente le due misure vengono ritenute equivalenti ed impiegate in alternativa, l'esperienza ha permesso di apprezzare invece differenze anche significative nei due casi, [Biondi, 2008]. Ciò conduce alla necessità, per valutazioni quantitative più certe ed affidabili, di costruire delle relazioni che leghino le misure indirette a quelle dirette.

Sebbene la tecnica di misura sia nota da decenni e siano noti e largamente studiati i fattori che influenzano la risposta (tanto da essere oggetto di normative o raccomandazioni, si cita ad esempio [EN 12504-4:2004]) non si rinvengono lavori altrettanto sistematici che trattino il problema della correlazione tra misure dirette ed indirette. Anzi in genere le due modalità vengono considerate equivalenti.

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Lo stato dell'arte è sufficientemente consolidato in relazione alle caratteristiche sia chimico-fisiche del calcestruzzo, [Panzera et al., 2011] che di danneggiamento ed interferenza con le barre di armatura nel caso di elementi in situ, [Naik et al., 2004].

Recentemente alcuni autori, [Lawson et al., 2011], [Mahure et al., 2011], si sono concentrati sulla correlazione tra la velocità ultrasonica e la resistenza meccanica del materiale mentre altri hanno affrontato aspetti più di dettaglio come la variabilità della risposta in presenza di prove dirette, semi-dirette od indirette.

Tra questi in [Qixian & Bungey, 1996] viene riscontrata una velocità di propagazione indiretta minore rispetto a quella diretta, anche se di un livello nettamente inferiore a quanto rilevato con prove su elementi in situ, [Biondi & Candigliota, 2008]. Questa differenza viene spiegata chiamando in causa possibili differenze di composizione del calcestruzzo o gradienti di umidità tra nucleo interno e strati superficiali. Infatti, le velocità di propagazione nel calcestruzzo asciutto risultano inferiori a quelle in presenza di umidità, evenienza questa osservabile anche con la riduzione delle velocità superficiali con l’età del calcestruzzo.

Ancora, [Yaman et al., 2001], sono state confrontate le misure dirette ed indirette su campioni di soletta con lo scopo di verificare in senso statistico la similitudine tra i due tipi di misure. I risultati ottenuti indicano che entrambe le misure presentano una distribuzione normale e sono quindi caratterizzabili tramite il loro valore medio e la deviazione standard. Inoltre, le misure possono ritenersi statisticamente simili (T test), sebbene ad un livello di significatività inferiore, in condizioni di uniformità sia del materiale che del profilo del gradiente di umidità.

In [Turgut et al., 2006] viene condotta una sperimentazione su blocchi di cls, caratterizzati da diverse classi di resistenza, sui quali si effettua il confronto tra le misure di velocità dirette, semi-dirette ed indirette. I risultati mostrano che le misure sono influenzate dalla direzione di getto. In particolare si hanno velocità medie superiori del 9% nel caso diretto rispetto all'indiretto per misure nella direzione del getto (verticale), mentre le differenze si riducono al solo 4% nel caso di misure nella direzione ortogonale a quella di getto. Tale rapporto velocità diretta/velocità indiretta dipende dalla resistenza del calcestruzzo e diminuisce all’aumentare della resistenza.

In condizioni standard, o meglio su provini, la risposta del mezzo calcestruzzo è sostanzialmente omogenea in presenza di prove dirette o indirette, con variazioni comunque dell'ordine di grandezza di pochi punti percentuali. Queste variazioni sono nettamente inferiori a quelle che si riscontrano in situ su materiali di uso corrente, soprattutto nel caso (purtroppo molto diffuso) di calcestruzzi che abbiano resistenze nettamente inferiori al valore minimo di 20 MPa utilizzato nelle prove medesime.

Nel presente lavoro, a differenza dei lavori citati ove sono impiegati campioni di composizione nota, di maturazione prefissata e con prove a 28 giorni di maturazione, ci si pone in condizioni riferibili a prove su edifici esistenti, cioè ci si pone nel caso di provini che, seppure aventi la medesima geometria, sono di confezione e stagionatura non nota e provengono da cantieri differenti. Dall'analisi visiva è possibile rilevare la direzione del getto. Nel caso dei provini tale parametro risulterà sicuramente meno significativo che nel caso di elementi in opera: il provino ha uno spessore di pochi centimetri, ben inferiore quindi alle dimensioni di travi o di pilastri in cui la direzione del getto interessa porzioni di calcestruzzo dell'ordine di grandezza del metro.

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Scopo della ricerca La sperimentazione, limitata allo stato attuale alle sole prove non distruttive, è stata condotta per determinare una legge di correlazione tra prove ultrasoniche dirette e quelle indirette. I dati sperimentali sono assunti come rappresentativi delle reali condizioni di sito di un calcestruzzo e permettono di stimare i valori di resistenza attesi, anche se ovviamente non possono essere messe in conto le condizioni legate sia al livello tensionale del provino sia al danneggiamento del materiale (micro e macro-fessurazioni) che all'interazione con le barre di armatura (assenti nei provini in parola). La campagna sperimentale è in corso di integrazione con provini in cui si produca artificialmente il danneggiamento del materiale. La correlazione tra prove ultrasoniche è studiata in funzione del contenuto di acqua presente nel calcestruzzo.

Le prove effettuate in questa sperimentazione sono rappresentative di tre differenti condizioni di umidità del calcestruzzo, da asciutto a bagnato passando per una fase intermedia. Programma sperimentale La campagna sperimentale è stata condotta su prismi di calcestruzzo identici per geometria (480 × 150 × 150 mm3), realizzati nello stesso periodo ma provenienti da differenti cantieri e quindi con mix design e confezionamento tra loro eterogenei e non noti. La stagionatura, dopo una breve fase iniziale in cantiere, è proseguita in laboratorio in ambiente chiuso non riscaldato.

I campioni considerati hanno una età di circa 5 anni (esaurite le reazioni chimiche, e resistenza prossima a quella a lungo termine) con contenuto in acqua associato alle sole condizioni ambientali. Sarà proprio il contenuto d'acqua il parametro che permetterà di simulare lo stato di maturazione del materiale, l'assunto infatti sarà che, indipendentemente dalla resistenza meccanica, un provino saturo rappresenti la condizione del materiale a 28 giorni (di quella specifica resistenza) mentre un provino asciutto la condizione del materiale in esercizio. Ovviamente allo stato non è possibile definire l'influenza del carico in quanto i provini vengono testati a riposo.

La densità media del calcestruzzo dei provini, in condizioni asciutte, è stata rilevata essere di 23,61 kN/m3 (intervallo 22,87 ÷ 24,31 kN/m3) mentre la porosità, calcolata in percentuale a seguito di una prova di imbibizione, è in media pari al 6%.

Sigla Dimensioni [mm] Massa [kg] Volume [m3] γ [kN/m3] P_1 483 153 153 26,20 0,0113 23,17 P_2 480 150 148 25,90 0,0107 24,31 P_3 480 153 153 26,15 0,0112 23,27 P_4 480 151 152 25,20 0,0110 22,87 P_5 478 152 152 26,30 0,0110 23,81 P_6 480 150 150 25,60 0,0108 23,70 P_7 480 150 150 25,80 0,0108 23,89 P_8 480 150 150 25,50 0,0108 23,61 P_9 481 150 150 25,60 0,0108 23,65 P_10 480 151 150 25,85 0,0109 23,78

Tabella 1. Caratteristiche fisico-geometriche dei prismi di calcestruzzo

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Figura 1. Prismi di calc

Nella Tabella 1 sono ripoggetto della sperimentazioambientali all'interno di uasciugatura e simulare lo stamostra i due prismi di calcminima e quella massima. Sdel provino. Ovviamente qu(trave, soletta) e non al getto

Prove ultrasoniche L'apparecchiatura impiegataelettronica, Control Ultrasonuna sonda emittente, di tipo alla sonda ricevente. L’inte0,10 a 1999,9 �s con una predi 50 mm e una frequenza di

Le prove ultrasoniche effee indirette. Entrambe le prodirezione del getto, preliminquello di valutare l’eventuatrasmissione delle onde ultraulteriormente suddivise in diPer ottenere una maggiore codi misura, secondo lo schemprovino è idealmente suddidiagonali intersecandosi defi

Figura 2. Prismi di ca

calcestruzzo oggetto di prova: P_4 sinistr

riportate le caratteristiche fisico-geomezione. I campioni sono stati conserv un edificio non riscaldato per con stato di un elemento in una struttura realcestruzzo che, alla pesatura, hanno m

Si noti che la direzione del getto è que questo è paragonabile al getto di un eletto di un elemento verticale (pilastro).

ata per l'indagine ultrasonica consiste sonic Tester E 46, che comanda l'emisspo piezoelettrico, e registra i tempi di ricntervallo entro il quale sono misurati gl precisione di 0,10 �s. Le sonde, circola di risonanza di 54 kHz. ffettuate in questa sperimentazione sono prove sono eseguite parallelamente e orminarmente individuato su ciascun provtuale influenza della direzione del gettoltrasoniche. Le prove effettuate su cias dirette longitudinali (VL), trasversali (V comparazione tra i risultati sono fissati sema riportato in Figura 2. In figura si oddiviso in 3 cubi [dimensioni di 15×15efiniscono gli assi di ciascun elemento.

i calcestruzzo con individuazione dei pun

istra, P_7 destra

metriche dei provini ervati in condizioni onsentirne la totale reale. La Figura 1 mostrato la densità uella di un lato corto elemento orizzontale

te in una centralina issione di impulsi di ricezione degli stessi gli impulsi varia da olari, hanno diametro

no di due tipi: dirette ortogonalmente alla rovino. Lo scopo è etto sulla velocità di iascun provino sono

(VT) ed indirette (VI). ti sui prismi dei punti i osserva che ciascun 15×15 cm3], le cui

punti di misura

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(a) (b) (c)

Figura 3. Schema di prova: diretta longitudinale (a) e trasversale (b), indiretta (c)

Nel caso di prove dirette le sonde, trasmittente e ricevente, sono applicate sugli assi dei cubi, mentre nelle prove indirette, posta la sonda trasmittente (fissa) in corrispondenza dell'asse più esterno, la sonda ricevente è collocata a una distanza progressiva da 7,50 cm fino a 30 cm (sempre sugli assi), Figura 3.

Solo per le prove dirette trasversali e le indirette si è tenuto conto della direzione di prova parallela (//) o ortogonale (┴) al getto. Per ciascuna prova sono stati individuati da 1 a 4 punti di misura. In corrispondenza di ciascun punto di misura sono state eseguite fino a massimo di 5 letture. Le prove sono state ripetute, fino a un massimo di 3 volte. In totale quindi si hanno 15 prove per VL, 30 più 30 prove per le VT// e VT┴ e 24 più 24 per VI// e VI┴.

Per ciascun campione le prove sono state ripetute per 3 livelli di umidità: asciutto (0%), intermedio (50%) e massimo (100%). I campioni sono stati dapprima provati in condizioni asciutte, quindi immersi in vasca e provati in condizioni sature. Infine lasciati esposti all'ambiente esterno e riprovati una volta raggiunta le condizioni di umidità intermedia. Il controllo del contenuto in acqua è stato fatto per pesatura. Risultati I dati presentati sono relativi alla campagna sperimentale che ha avuto l’obiettivo di individuare una legge di correlazione tra le prove dirette e le prove indirette al variare del contenuto di umidità nel calcestruzzo. In una prossima fase saranno effettuate prove semidirette ed i provini, partizionati in cubi, saranno portati a rottura per valutare la resistenza a compressione. Una campagna sperimentale simile sarà condotta su provini in cui sia presente un danneggiamento opportunamente realizzato.

Relativamente ai risultati attuali, una prima osservazione riguarda la stabilità delle misure. Infatti al fine di valutare il grado di accuratezza dei risultati, sono state effettuate diverse letture e ripetizioni per la stessa modalità di prova. I risultati si mostrano stabili e coerenti tra loro indipendentemente dal tipo di misura, se diretta o indiretta, e dallo stato asciutto o bagnato in cui si trova il provino. A tal riguardo, sono state calcolate media, deviazione standard e coefficiente di variazione. Si osserva che nel caso di prove dirette, questo ultimo è inferiore all'1,5% circa, mentre nel caso di prove indirette risulta inferiore al 3%.

Dalla sperimentazione emerge, inoltre, che non vi è dipendenza tra la direzione del getto (//, ┴) e la velocità di propagazione delle onde ultrasoniche. Si osserva, infatti, che, sia per le misure dirette che per quelle indirette, i risultati sono ben allineati tra di loro e confrontabili.

48

1,51,5

151515

15

15

1,51,5

7,5

3022,5

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(a)

(b)

Figura 4. Prove ultrasoniche: influenza della direzione del getto (//, ┴)

(a)

(b)

Figura 5. Prove ultrasoniche indirette: regressioni lineari

In Figura 4 si ha l’andamento delle velocità ultrasoniche dirette (a) e indirette (b) nel caso di condizioni asciutte, in cui sono riportati i valori medi delle letture effettuate in entrambe le direzioni (//, ┴). In ambedue i casi, le misure stimate sono molto prossime alla media complessiva (calcolata sulla totalità delle prove). In Figura 4 (a), si osserva che solo per pochi provini c'è un accentuato scostamento tra i valori medi ed, in particolare, risulta prevalente quello perpendicolare al getto. Tale differenza non si riscontra per le prove indirette, nelle quali le differenze sono trascurabili, come mostrato in Figura 5 in cui si hanno la massima e la minima deviazione dei risultati, ove le velocità ultrasoniche sono calcolate come coefficienti angolari delle regressioni lineari.

Si segnala che in molti casi le regressioni tendono a sovrapporsi, (cfr. provino P_6, Figura 5 (b)) confermando pertanto l’ininfluenza della direzione del getto nel caso di prove indirette. Anche nel caso del provino P_5, Figura 5 (a), in cui vi è scostamento tra le due rette di regressione all’aumentare della distanza di prova (22,5 e 30 cm), le differenze tra i coefficienti angolari sono assai modeste e comunque inferiori al 3%.

0% 50% 100%

VL VT VI VL VT VI VL VT VI Media 4333 4468 3670 4768 4612 4168 4768 4958 4812

Dev. Stand. 80 86 39 107 102 80 107 106 51 Coeff. Variazione [%] 1,84 1,93 1,06 2,25 2,21 1,93 2,25 2,13 1,06

Tabella 2. Riepilogo prove ultrasoniche per differenti condizioni di umidità

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

P_1

P_2

P_3

P_4

P_5

P_6

P_7

P_8

P_9

P_10

Vel

ocità

Ultr

ason

iche

[m

/sec

]Prove Dirette Trasversali

Contenuto di acqua = 0%

// ┴

Media=4468

2000

2500

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5000

5500

P_1

P_2

P_3

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P_6

P_7

P_8

P_9

P_10

Velo

cità

Ultr

ason

iche

[m

/sec

]

Prove IndiretteContenuto di acqua = 0%

// ┴

Media=3670

y = 3695x - 1,8707R² = 0,9991

y = 3886,4x - 8,1469R² = 0,9951

0

50

100

150

200

250

300

350

0,000 0,020 0,040 0,060 0,0800,100

Dis

tanz

a (m

m)

Tempo (m sec)

P_5

//

Regr. Lin.

Regr. Lin.

y = 3801,6x - 2,8008R² = 0,9997

y = 3792,1x - 4,7607R² = 0,9998

0

50

100

150

200

250

300

350

0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100

Dis

tanz

a (m

m)

Tempo (m sec)

P_6

//

Regr. Lin.

Regr. Lin.

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Figura 6. Confronto tra prove ultrasoniche dirette e indirette

In Tabella 2 e Figura 6 sono rispettivamente riportati i dati statistici e i rapporti tra le velocità medie, sia in termini analitici che di istogramma. La Figura 6 mostra l'andamento delle tre velocità ultrasoniche in funzione del contenuto di acqua. Si osserva che le velocità medie (dirette e indirette) aumentano all'aumentare dell'umidità. In particolare le velocità indirette subiscono un incremento maggiore.

Dalla sperimentazione è emerso che le velocità ultrasoniche dirette longitudinali (VL) sono mediamente al di sotto di quelle dirette trasversali (VT). Il rapporto è stabile e pari a circa 0,97 indipendentemente dalle condizioni di umidità dei campioni. Si osserva che le VL presentano uno scarto più elevato, comunque inferiore al 2%, mentre per le VT quest'ultimo è 0,68%. Le prove indirette fornisco valori sistematicamente inferiori a quelli derivanti dalle dirette trasversali e longitudinali e la relazione tra dirette e indirette è maggiormente influenzata dal livello di imbibizione. A campione totalmente asciutto le prove dirette trasversali superano quelle indirette del 22%, questo rapporto si riduce all’11% nella condizione intermedia e al 3% nella condizione di massima imbibizione.

In Figura 7 si riporta il rapporto tra velocità dirette e indirette e livello di imbibizione. Il grafico riporta in ascissa il contenuto di acqua, secondo i livelli scelti nel presente lavoro, e in ordinata il rapporto tra velocità ultrasoniche dirette e indirette. Il rapporto VT/VI si riduce sensibilmente all'aumentare dell'umidità del calcestruzzo; questo è significativo se si considera l'umidità come parametro che controlla la maturazione del calcestruzzo e la relazione trovata è un primo tentativo per ottenere una stima delle velocità ultrasoniche dirette a partire dalla misura delle velocità ultrasoniche indirette nelle diverse fasi di maturazione.

Figura 7. Relazione tra velocità ultrasoniche e livello di imbibizione

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

P_1

P_2

P_3

P_4

P_5

P_6

P_7

P_8

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P_1

0

P_1

P_2

P_3

P_4

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P_8

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0

P_1

P_2

P_3

P_4

P_5

P_6

P_7

P_8

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0

0% 50% 100%

Velo

cità

Ultr

aso

nic

he

[m/s

ec]

Prove Ultrasoniche

VL

VD

VI

y = 0,0694x2 - 0,2565x + 1,2175R² = 1

1,00

1,05

1,10

1,15

1,20

1,25

0% 20% 40% 60% 80% 100%

VT/V

I

% acqua

Page 9: LA PROVA ULTRASONICA INDIRETTA NELLA ...La prova ultrasonica è ampiamente utilizzata ed in letteratura sono note varie formule che consentono di stimare la resistenza del calcestruzzo

Conclusioni Il presente lavoro illustra una prima serie di risultati di una campagna sperimentale relativa alla comparazione tra prove ultrasoniche dirette e prove indirette.

Questo confronto ha portato a determinare un indice di correlazione in funzione dell’umidità (contenuto in acqua) nel calcestruzzo. Sono stati considerati tre livelli differenti di imbibizione: minimo (condizioni asciutte), intermedio e massimo (condizioni sature). Dai risultati sperimentali è emerso quanto segue: - i risultati sono stabili, ripetibili e coerenti tra loro indipendentemente dal tipo di misura, se diretta o indiretta, e dalle condizioni di umidità del provino; - la direzione del getto risulta sostanzialmente ininfluente sulla velocità di propagazione delle onde ultrasoniche dirette e indirette, nella scala di un provino; - le velocità dirette trasversali (base 15 cm) superano mediamente quelle longitudinali (base 45 cm) del 3% indipendentemente dalle condizioni di umidità del campione; - il rapporto tra velocità dirette trasversali e indirette è pari a 1,22 a campione totalmente asciutto. All'aumentare del contenuto in acqua questo rapporto si riduce a 1,11 per condizione intermedia (umidità 50%) e a 1,03 per condizione satura (100%); - l'analisi dei risultati ha permesso di individuare una legge in grado di descrivere il rapporto tra velocità ultrasoniche dirette e indirette a differenti condizioni di umidità. Bibliografia Biondi S., Candigliota E., 2008. Non destructive tests for existing r.c. structures assessment. Fib 2008 Symposium, Amsterdam, Cd-Rom Paper: 1037-1039

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