Prove sclerometriche, pacometriche ed ultrasoniche

Nell’ambito delle indagini non distruttive, tra le principali tipologie di prova più comunemente utilizzate dalla E.S.M. si annoverano le seguenti: sclerometriche, pacometriche, soniche o ultrasoniche.

Tali prove “non distruttive” consistono nell’applicazione di tecniche non invasive finalizzate alla determinazione dell’integrità di un materiale, di un componente o di una struttura o alla misurazione di alcune caratteristiche.

L’applicazione di tali prove richiede una conoscenza approfondita dei principi fisici sottesi ad esse, una spiccata confidenza con la meccanica dei solidi, la conoscenza delle tecniche matematiche di analisi dei dati e notevole sensibilità ingegneristica, essendo i momenti della pianificazione della campagna di prove e dell’interpretazione finale motivo di successo o fallimento della stessa.

La nostra società, avvalendosi di personale altamente qualificato, è in grado di fornire un’accurata documentazione a valle di indagini non distruttive.

Prove sclerometriche

La prova è condotta con un dispositivo detto sclerometro e costituisce un metodo d’indagine non distruttivo, in grado di fornire una stima speditiva della resistenza meccanica di elementi strutturali, misurando la capacità del materiale di resistere alla penetrazione. Come specificato nella norma UNI EN 12504-2:2012 che regola l’utilizzo dello sclerometro, tale metodo di prova non è inteso come una alternativa per la determinazione della resistenza alla compressione del calcestruzzo ma, con una opportuna correlazione, può fornire una stima della resistenza in sito. 

Essa è una delle prove più comunemente utilizzate, sebbene i valori che restituisce, se non abbinati alle prove ultrasoniche (metodo SonReb), risultano, spesso, essere poco significativi.

Lo sclerometro è costituito da una massa battente d’acciaio, azionata da una molla, che contrasta un’asta di percussione a contatto della superficie di prova. Il metodo consiste nel misurare l’altezza di rimbalzo della massa, dopo che questa è stata proiettata, con una data energia, contro la superficie da saggiare; mediante delle curve, in dotazione allo strumento o diversamente ottenute, si ricava l’indice sclerometrico, proporzionale all’altezza di rimbalzo, il quale è correlato alla resistenza a compressione del calcestruzzo.

La prova sclerometrica viene eseguita da personale certificato e competente, con i seguenti fini:

1. Stimare la resistenza cubica a compressione;
2. Indagare sul grado di omogeneità delle proprietà meccaniche;
3. Delineare zone o aree di scarsa qualità o degradate.

Prove pacometriche

Consistono nella misura del campo magnetico determinato dalla presenza di armature di acciaio in vicinanza della superficie del calcestruzzo degli elementi strutturali (travi, pilastri, setti).

Tali prove vengono svolte mediante l’utilizzo del pacometro, il quale consente di “proiettare” sulla superficie di calcestruzzo, la posizione, la direzione e diametro delle barre di armature, così da consentire una stima della misura dell’interferro e del copriferro delle armature longitudinali e del passo delle staffe.

La prova pacometrica consente anche di individuare le zone dell’elemento prive di armatura nelle quali eseguire le indagini finalizzate alla conoscenza delle caratteristiche del calcestruzzo, quali, ad esempio, il prelievo di carote, le prove sclerometriche e quelle ultrasoniche. Ne consegue che l’indagine pacometrica deve essere preliminare a qualsiasi altro tipo di indagine, distruttiva e non, condotta su elementi in cemento armato. Negli anni la E.S.M. ha utilizzato con successo tale tipologia di indagini, soprattutto in strutture complesse dove la posizione delle armature non era sempre certa.

Vantaggi del metodo sono i seguenti:

• Indagine NON distruttiva;
• Invasività nulla della prova;
• Immediata risposta dello strumento;
• Contenimento dei costi.

Prove ultrasoniche

Le prove non distruttive con ultrasuoni (US) si basano sulla propagazione di onde elastiche all’interno del materiale. In questo modo è possibile avere una stima delle caratteristiche meccaniche della struttura da indagare poiché la velocità di propagazione delle onde in un materiale dipende dalla sua densità, dal modulo elastico e dal coefficiente di Poisson. 
Con l’applicazione di questa tecnica è possibile ottenere informazioni sulle caratteristiche elasto-meccaniche del mezzo, ossia:

• livello di omogeneità del materiale;
• qualità ed eventuale grado di deterioramento;
• eventuali “anomalie” quali vuoti o inclusioni.

Questa metodologia di indagine è particolarmente utile per monitorare le strutture, l’efficacia nel tempo di interventi di risanamento e il miglioramento delle caratteristiche meccaniche del mezzo.
Lo strumento utilizzato per le misure ultrasoniche è dotato di un trasduttore trasmittente (che trasmette l’impulso ultrasonico al materiale oggetto di studio), e di uno ricevente (che capta l’impulso ultrasonico che ha attraversato il mezzo, trasformandolo in segnale elettrico). 
Il servizio di indagine strutturale prevede l’eventuale applicazione di tre tecniche d’acquisizione dei dati: trasmissione diretta, semi-diretta, ed indiretta.

Mediante il rilievo in trasmissione diretta, riusciamo a determinare con buona approssimazione, la presenza di eventuali difetti strutturali, localizzandone la posizione.

L’eventuale presenza di difetti produrrà un ritardo dei tempi di propagazione dei segnali ultrasonici nel mezzo materiale. Quindi confrontando i tempi, e ricavando le velocità relative ai vari percorsi, possiamo identificare in modo preciso le varie zone di debolezza.
Questa tipologia di indagine è particolarmente complessa poiché se eseguita da tecnici poco esperti può dare risultati scarsamente significativi; la E.S.M. in anni di prove e sperimentazioni si è attestata ad un livello qualitativo elevatissimo, arrivando a conseguire risultati eccellenti in ogni sua indagine.