IL CONTROLLO DI QUALITA DEL CALCESTRUZZO 1) PREMESSA Il calcestruzzo uno dei materiali da costruzione maggiormente utilizzato nellingegneria civile. Tale successo da ricercare nella facilit di realizzazione che, per, costituisce un rischio notevole. Lapparente facilit di produzione pu indurre molti operatori a improvvisarsi confezionatori con la conseguenza di produrre un materiale qualitativamente scadente e facilmente degradabile. Il calcestruzzo deve possedere specifiche propriet che sono di natura essenzialmente fisica. Di seguito verranno illustrate alcune delle prove da effettuare sul calcestruzzo fresco e su quello indurito. Le prove sul cls fresco vengono effettuate nellarco di tempo che va dalla miscelazione degli impasti alla loro posa in opera, allo scopo di appurare che il materiale conservi le caratteristiche previste in progetto. Tali prove, dovendo fornire indicazioni rapide, devono essere semplici ed eseguite in cantiere. Per tale motivo negli appunti sono illustrate quelle di impiego corrente, trascurando quelle che richiedono limpiego di attrezzature di laboratorio, alle quali si ricorre in casi particolari. Le prove di seguito descritte e delle quali viene fornita la motivazione ed il significato sul piano tecnologico sono comprese essenzialmente in tre gruppi. 1) Controllo della lavorabilit 2) Misura della massa volumica 3) Controllo della composizione Le prove che si possono eseguire sul cls indurito sono essenzialmente di due tipi: 1) prove distruttive 2) prove non distruttive Nelle prime il campione viene distrutto nel corso della prova stessa, nelle seconde il campione o la struttura stessa non sono nemmeno danneggiate. Per le prove distruttive sar esaminato: 1) Controllo della resistenza a compressione su provini confezionati con calcestruzzo fresco 2) Controllo della resistenza a compressione su provini ricavati da calcestruzzo indurito (carote) Per le prove non distruttive verr esaminato: 1) Controllo delle resistenze a compressione mediante sclerometro Il controllo va effettuato su ogni lotto di calcestruzzo omogeneo, ottenuto, cio, con la stessa miscela e prodotto nelle medesime condizioni. Il controllo prevede una fase preliminare di qualificazione eseguita dal costruttore oltre che quella di accettazione eseguita dalla Direzione Lavori. Se il costruttore acquista il calcestruzzo preconfezionato il fornitore ad eseguire le qualificazioni preliminari. Il costruttore oltre alla resistenza caratteristica Rck di progetto, dovr specificare il tipo di cemento, la consistenza

CEM I Portland CEM II Portland Composito CEM III dalto forno CEM IV pozzolanico CEM V composito

Figura 1 Classificazione dei cementi dellimpasto, la dimensione massima dellinerte, la classe ambientale ed eventualmente altre caratteristiche quali massa volumica, dosaggio minimo di cemento, tipo di additivo. Tali caratteristiche dovrebbero essere peraltro, gi indicate dal progettista delle strutture. Nel caso in cui il calcestruzzo sia confezionato in cantiere andr studiata la miscela pi opportuna, eseguendo impasti di prova, dai quali si dedurr in via sperimentale la resistenza caratteristica. 2) LE PROVE SUL CALCESTRUZZO FRESCO 2.1) CONTROLLO DELLA LAVORABILITA Un primo tipo di controllo la misura della lavorabilit del calcestruzzo, cio dellattitudine ad essere posto in opera in una massa compatta ed omogenea. Per definire la lavorabilit di un impasto ci si riferisce, generalmente, alla sua consistenza, definita come resistenza a cambiare forma. La lavorabilit dipende dalla viscosit della pasta cementizia, dagli aggregati e dagli additivi. La lavorabilit consente di ottenere getti compatti, privi di cavit e di difetti. Si migliora aumentando il contenuto in acqua che per riduce la resistenza. La compattazione si migliora con la vibrazione o meglio con laggiunta di fluidificanti. La lavorabilit si misura con il cono di Abrams, uno stampo a tronco di cono con base maggiore di 20 cm, base minore di 10 cm e altezza di 30,5 cm provvisto di due staffe di base e di due maniglie laterali con un pestello costituito da un tondino di acciaio 16 di lunghezza pari a 60 cm con una estremit emisferica. Il prelievo del campione di conglomerato va effettuato secondo la norma UNI 6126. Una volta inumidito lo stampo, questo va sistemato su una superficie liscia, pulita, non assorbente e rigida, quale

una lastra quadrata di acciaio di 30 cm di lato. Lo stampo durante loperazione di riempimento va tenuto fermo dalloperatore appoggiando i piedi sulle staffe di base. Il riempimento va effettuato con tre strati successivi di uguale volume, assestando ciascuno strato con venticinque colpi di pestello uniformemente distribuiti sulla superficie di ogni strato e con penetrazione appena maggiore dellaltezza. Lultimo strato va assestato distribuendo la met dei colpi attorno al perimetro con pestello inclinato e laltra met a spirale verso il centro del cono con pestello perfettamente verticale. Dopo aver livellato la superficie superiore, asportando con il pestello posto in orizzontale il cls in eccesso, si rimuove lo stampo, sollevandolo con movimento uniforme in circa cinque secondi senza movimenti di torsione. Si misura subito labbassamento del cono di calcestruzzo, rispetto allaltezza originaria, facendo riferimento al centro originale del cono. Lintera operazione di riempimento e rimozione durer circa un minuto e mezzo.

Figura 2 Il cono di Abrams

Labbassamento del cono, slump, viene espresso in mm. La consistenza, con riferimento alla UNI 9417, cos classificata in funzione dellabbassamento. In tabella riportata altres la tipologia delle strutture.

Classe di consistenza Slump (mm) Tipologia di struttura

S1 (terra umida) 10 - 40 Pavimenti messi in opera con vibrofinitrice

S2 (plastica) 50 - 90 Strutture circolari (silos, ciminiere) messe in opera con casseri rampanti

S3 (semifluida) 100 - 150 Strutture non armate o poco armate

S4 (fluida) 160 - 200 Strutture mediamente armate

S5 (superfluida) > 210 Strutture fortemente armate, di ridotta sezione e/o complessa geometria

Figura 3 Classificazione della lavorabilit

La lavorabilit la propriet del cls fresco che diminuisce con il procedere della reazione di idratazione del cemento. Pertanto necessario che limpasto possegga la lavorabilit non solo al momento del confezionamento ma soprattutto al momento della posa in opera nei casseri. La perdita di lavorabilit un fenomeno che avviene nellambito della prima ora, o al massimo delle prime due ore, dal termine delle operazioni di impasto. Una corretta lavorabilit del cls, in relazione al tipo di impiego consente di soddisfare le esigenze di qualit e durabilit dellopera evitando che, eventuali aggiunte di acqua, innalzando il rapporto acqua/cemento, causino il decadimento della resistenza meccanica e della resistenza alle aggressioni dellambiente e che limperfetto costipamento causi una diffusa porosit che favorisce la penetrazione degli agenti aggressivi, causando il decadimento di resistenza e durabilit. Nella tabella di seguito riportata sono riportati i valori massimi del contenuto di acqua in funzione delle classi di consistenza e del diametro massimo dellinerte.

Diametro (mm) Richiesta d'acqua (kg/m3) per classe di consistenza

S1 S2 S3 S4 S5

8 195 210 230 250 255

16 185 200 220 240 245

20 180 195 215 225 230

25 175 190 210 215 225

32 165 180 200 210 220

Fig. 4 Valori massimi dellacqua in funzione del diametro massimo dell'aggregato e della classe di consistenza. La prova del cono di Abrams non adatta per impasti molto asciutti, poich in questi casi labbassamento quasi nullo e risulta di difficile valutazione la differente consistenza. 2.2 MISURA DELLA MASSA VOLUMICA DEL CALCESTRUZZO FRESCO La determinazione della massa volumica viene eseguita per mezzo di un recipiente munito di manici, in genere cilindrico, con pareti lisce abbastanza rigido da mantenere la forma durante il costipamento. Secondo la norma UNI le dimensioni del contenitore cilindrico sono le seguenti.

CARATTERISTICHE CONTENITORE Dimensione massima inerti

mm Tipo Capacit

dm3 Diametro interno

mm H altezza interna

mm

A 14 250 280 < 35

B 28 360 280 >35

Il recipiente deve essere tarato. A tale scopo lo si riempie di acqua, ricoprendolo con una lastra di vetro o plastica. Si pesa il recipiente pieno P1 e vuoto P2, determinando, con la differenza fra i due pesi P1 P2, il volume contenuto espresso in dm3. Il contenitore va riempito di cls in tre strati di uguale spessore, costipandoli in modo da riprodurre le condizioni della posa in opera in cantiere. Se lo slump prescritto inferiore a 25 mm, necessario usare il vibratore. Se si usa il vibratore gli strati possono essere due soltanto e i punti di vibrazione tre. Se lo slum superiore a 10 cm possibile impiegare il pestello, realizzando il costipamento con 25 colpi, ripartiti uniformemente su tutta la superficie, evitando di colpire pareti e fondo. Nei contenitori di tipo B i colpi dovranno essere almeno 50. Il costipamento deve interessare tutto lo strato e perci il pestello va spinto fino alla superficie dello strato sottostante. Una volta costipato ogni singolo strato, il recipiente va battuto per eliminare i vuoti del costipamento e le bolle daria. Terminato il riempimento si spiana la superficie superiore con un regolo piano, asportando leventuale eccedenza o aggiungendo materiale in caso di difetto. Si pesa quindi il campione Pc, la massa volumica del cls Pm data da:

Pc P2 Pm = 1000 --------- [ kg/m

3] P1 P2

2.3) CONTROLLO DELLA COMPOSIZIONE DEL CLS FRESCO In alcune occasioni pu rendersi opportuna una verifica della miscela nei riguardi della sua composizione, quando per esempio, si voglia controllare in contraddittorio la effettiva composizione di un impasto acquistato da una centrale di betonaggio. La prova va effettuata entro trenta minuti dalla confezione dellimpasto. Il prelievo del campione va eseguito secondo le modalit esposte al paragrafo 2. Il peso del campione varia in funzione del diametro massimo dellinerte.

D max inerte mm

Peso campione kg

< 20 20 < D < 40

3 3 10

Per inerti di diametro superiore a 4 cm la prova non applicabile. Dopo il prelievo il campione va pesato immediatamente con una bilancia che permetta una precisione dell1% del peso del campione. La prima

determinazione che si pu effettuare quella della quantit di acqua contenuta. Si essicca il campione prelevato, ricavando il peso dellacqua per differenza tra il peso del campione bagnato e asciutto. A tale scopo si aggiunge al campione una quantit di alcol denaturato a 95-96 pari a 1,5 volte il peso del campione stesso. Dopo aver versato lalcol si chiude il recipiente, lo si agita per provocare la separazione dei componenti e si fa depositare la parte solida sul fondo. Appena la parte liquida, cio la soluzione alcol-acqua resta limpida, si toglie la soluzione stessa con un sifone. Dopo aver ripetuto tale operazione una seconda volta, si procede allessiccazione del campione in una stufa a 100C, ricavando la quantit dacqua contenuta nel campione quale differenza tra il peso iniziale Pi del campione e quello finale Pf:

A = Pi Pf Una seconda determinazione che si pu effettuare la determinazione della quantit di cemento. Dopo aver essiccato il campione di impasto, ci che resta contiene soltanto cemento e inerti. Il cemento la parte finissima del residuo. Si pu stabilire che la parte finissima sia quella che passa attraverso il vaglio da 0,20 mm di apertura. Ma nella parte finissima sono presenti anche degli inerti. Per determinare il contenuto di cemento occorre eseguire preliminarmente lanalisi granulometrica delle classi di inerte impiegate nel confezionamento della miscela. Con queste analisi si calcoleranno le quantit di inerte passanti attraverso il setaccio 0,20. Con gli stessi vagli e le stesse modalit si effettuer lanalisi granulometrica del residuo secco. Le percentuali passanti ottenute da questultima vagliatura saranno corrette con i dati delle analisi preventive, consentendo di ricavare la percentuale di cemento C e da questa la percentuale di cemento Co nel calcestruzzo originario con la formula

Co = C (100 A)/100 ove A la quantit dacqua contenuta, ricavata precedentemente. Nota Co si pu calcolare il rapporto acqua/cemento 3) LE PROVE SUL CALCESTRUZZO INDURITO 3.1) CONTROLLO DELLA RESISTENZA SU PROVINI CONFEZIONATI CON CALCESTRUZZO FRESCO Tale controllo, assolutamente obbligatorio, deve verificare che la resistenza meccanica sia superiore o almeno uguale a quella richiesta in progetto. Per resistenza meccanica di un cls si intende la sua capacit di sopportare sollecitazioni di compressione, trazione, urto, abrasione nonch quelle derivanti dal fuoco, dagli aggressivi chimici, dagli agenti atmosferici. Il requisito fondamentale che caratterizzala resistenza meccanica

Fig. 5 Istogramm

a delle resistenze

del calcestruzz

o ed esempio di

calcolo della Rck

la resistenza

a compressione. In

funzione alla normativa vigente i cls vengono classificati in base alla resistenza caratteristica a compressione Rck. La resistenza si dice caratteristica poich il valore viene determinato con criteri statistici. Si ritiene che la resistenza a compressione di un calcestruzzo omogeneo sia una variabile casuale di tipo normale. Infatti i valori delle resistenze, si distribuiscono simmetricamente rispetto al valore medio Rm con una curva delle frequenze che si presenta con landamento a campana. La resistenza caratteristica del calcestruzzo Rck delimita una superficie tratteggiata nella figura 5 che proporzionale alla probabilit che la resistenza del cls risulti inferiore alla Rck. La normativa italiana prescrive che tale probabilit sia al massimo il 5%, e cio che cinque prove su cento diano i risultati inferiori alla Rck fissata dal progettista. Pi in generale la resistenza caratteristica Rk di un materiale quindi quel valore per il quale si ha il 5% di probabilit che risulti R < Rk. Secondo la teoria statistica la resistenza media Rm, rilevata con prove a rottura su provini cubici con 28 giorni di stagionatura, legata alla resistenza caratteristica Rck dalla formula

Rck = Rcm 1,64 ove lo scarto quadratico medio, che viene stimato mediante la formula

Resistenze di prelievo: 24,1 23,5 31,1 28,1 26,1 23,1 27,5 26,1 29,1 32,1 27,7 28,9 24,1 21,1 29,5 29,3 26,9 31,1 27,1 26,5 29,1 34,1 25,5 28,7 30,1 27,5 35,1 29,2 31,5 22,6 30,4 26,6 29,9 25,4 31,6 28,4. Resistenza media: Rm 28,02 N/mm

2

Scarto quadratico medio: = 3,164 N/mm

2

Resistenza caratteristica Rck; Rm k s = 28,02 - 1,64 x 3,16 = 22,84 N/mm

2

1

)( 2

n

RRn

i

cmci

ove n il numero delle prove che dovrebbe essere abbastanza elevato (almeno 30). I provini si possono confezionare per tre scopi diversi, a ciascuno dei quali corrisponde una diversa metodologia di stagionatura: 1) conoscere la resistenza finale dei getti 2) seguire lo sviluppo delle resistenze ai fini di un disarmo e messa in carico anticipati della struttura 3) conoscere le resistenze dei manufatti sottoposti a maturazione forzata o speciale Si sottolinea che il getto di cls si trova in condizioni diverse dal provino, poich il getto normalmente pi grande e sono assai diversi i valori di massa e del rapporto tra volume e superfici. Questi valori hanno una notevole influenza sulla resistenza del materiale, poich la massa costipa il cls con il peso degli strati sovrastanti, mantiene pi caldo il cuore del getto, conservandolo umido e proteggendolo dalle variazioni atmosferiche. Per tali motivi il provino confezionato per il 1 caso deve essere maturato in ambiente con umidit 90% e temperatura di circa 20C. Pertanto il provino non dovr stare allaperto ed essere protetto con sabbia umida in ambiente idoneo non esposto al vento, al gelo ed al sale. Nel 2 caso il provino dovr essere posto a stagionare presso la struttura, con tutte le protezioni previste per questultima. Nel 3 caso il provino subir i trattamenti speciali del manufatto. La misura della resistenza caratteristica pu essere eseguita sia su provini cubici, le cui dimensioni, codificate dalla UNI 6130, in funzione della dimensione massima dellinerte, sono riportate nella tabella seguente

Dimensione massima dellinerte (mm) 20 > 20

30

> 30

50

> 50

80

> 80

120

Lato del cubo (cm) 10 15 20 25 30

Fig. 6 Dimensioni dei provini cubici per prove di resistenza a compressione oppure su provini cilindrici di altezza pari al doppio del diametro. Nel primo caso la resistenza caratteristica individuata dal simbolo Rck, nel secondo da fck. Per uno stesso cls il valore di fck pari all80% circa di Rck a causa del maggiore stato tensionale affettivo che si genera nei provini snelli rispetto a quelli tozzi. Per il confezionamento dei provini si rimanda al paragrafo 2: devono comunque essere confezionati in accordo alle istruzioni previste dalla norma UNI EN 12390/2 mediante completa compattazione. Lesigenza di compattare i provini alla massima densit possibile dovuta essenzialmente a due motivi. Il primo di carattere commerciale, legato alla definizione di un prodotto il cui prezzo basato sulla resistenza meccanica a compressione, per la cui determinazione vanno stabilite le modalit che possono influenzare il risultato, quali la completa compattazione, la stagionatura umida in ambiente saturo di vapore, la temperatura pari a 20C ed il tempo di maturazione fissato convenzionalmente in 28 giorni. Rispettando tali modalit nel confezionare i provini si stabilisce un rapporto trasparente tra chi ordina il cls ed il preconfezionatore che lo fornisce. La seconda ragione di carattere tecnico. Il progettista strutturale individua la classe di resistenza del calcestruzzo con la sigla C fck/Rck, indicando la tipologia di conglomerato per lopera da realizzare. A tal proposito nella tabella sono riportate le classi di resistenza previste dallattuale normativa per i calcestruzzi con i diversi impieghi.

Classi di resistenza a compressione secondo UNI EN 206-1

Classe di

resistenza a

compressione

Resistenza

caratteristica

cilindrica

(N/mm2)

Resistenza

caratteristica

cubica fck

(N/mm2)

Tipo di

calcestruzzo

C 8/10 8 10 NON STRUTTURALE C 12/15 12 15

C 16/20* 16 20

ORDINARIO

*in zona sismica non

si impiega il C16/20

C 20/25 20 25

C 25/30 25 30

C 30/37 30 37

C 35/45 35 45

C 40/50 40 50

C 45/55 45 55

C 50/60 50 60 ALTE

PRESTAZIONI C 55/67 55 67

C 60/75 60 75

C 70/85 70 85

ALTE

RESISTENZE

C 80/95 80 95

C 90/105 90 105

C 100/115 100 115

Fig. 7 Classi di resistenza a compressione secondo UNI EN 206-1

Come si pu notare il rapporto fck/Rck varia al variare della classe del calcestruzzo. Le Linee guida del calcestruzzo strutturale recepiscono le indicazione fornite dalle norme UNI 9858 (1991) dove riportato lo stesso prospetto con lunica variazione di non fornire i valori di correlazione per calcestruzzi con Rck > 60 N/mm2. Anche le precedenti norme italiane sul c.a. (D.M. del 01/04/83) fornivano le medesime relazioni per effettuare la conversione tra resistenza cilindrica e resistenza cubica:

fck/Rck = 0,83 per Rck > 25 N/mm2

fck/Rck = 0,80 per Rck < 25 N/mm2

Tali relazioni venivano acquisite dalle Istruzioni CNR sulle nuove norme per il c.a. e c.a.p. del 1980 (AITEC), con una perfetta corrispondenza con le nuove indicazioni del 96 per i soli calcestruzzi aventi un Rck < 300 Kg/ cm2 = 30 N/mm2, mentre per i calcestruzzi di classe superiore esiste una lieve differenza. Le Linee guida sul calcestruzzo strutturale del 96 forniscono anche dei parametri correttivi per provini cubici di diverse dimensioni per provini cilindrici di pari snellezza, ma di diverse dimensioni e per provini cilindrici con diversi valori delle snellezze (h/d), che sottolineano la importanza delle dimensioni, ovvero la dipendenza dei risultati dalla geometria del provino. Nella fig. 8 sono riportati i fattori di conversione fra resistenze misurate su cubi di diverse dimensioni.

Spigolo l (mm) 100 150 200 250 300

Indici delle resistenze

a compressione

su cubi di spigolo l

110% 100% 95% 92% 90%

Fig. 8 Fattori di conversione fra resistenze a compressione misurate su cubi di diversa dimensione Nella figura 9 sono riportati i fattori di conversione per cilindri di diverse dimensioni aventi tutti snellezza h/d = 2 : il prospetto corrisponde a quanto gi indicato nelle norme del CNR 1980.

Snellezza h/d (mm/mm) 100/200 150/300 200/400 250/500 300/600

Indici delle resistenze a

Compressione su cilindri

di dimensioni h/d

102% 100% 97% 95% 91%

Fig. 9 Fattori di conversione fra resistenze a compressione misurate su cilindri di diversa dimensioni e di pari snellezza h/d = 2,00

Nella figura 10 sono riportati i fattori di conversione tra resistenze misurate su cubi di spigolo 150 mm e su cilindri d = 150 mm e h = 300 mm.

Res. cubica 25 MPa R cilindro 0,80 Rcubo

25MPa Res. cubica < 60 MPa R cilindro 0,83 Rcubo

Res. cubica 60 MPa R cilindro 0,85 Rcubo

Fig. 10 Fattori di conversione fra resistenze a compressione di cubi l= 150 mm e cilindri d = 150 mm, h = 300 mm

Nella figura 11 sono riportati i fattori di conversione per la resistenza a compressione misurata su cilindri di pari diametro ma di diversa snellezza. Anche tale prospetto corrisponde a quanto riportato nelle istruzioni CNR del 1980.

Snellezza h/d 1,00 2,00 4,00

Indici della resistenza a

compressione di cilindri

di snellezza h/d

118% 100% 92%

Fig. 11 Fattori di conversione fra resistenze a compressione misurate su cilindri di pari diametro ma di diversa snellezza h/d

I fattori di conversione riportati nelle varie tabelle non sono per correlabili tra loro. In generale i provini di dimensioni maggiori danno resistenze minori di quelle dei provini pi piccoli; i provini cilindrici danno resistenze

minori di quelli cubici ed i provini snelli danno resistenze minori di provini tozzi.

La Normativa Europea (Euro Code 2 gennaio 2000) si limita soltanto a fornire un prospetto nel quale riporta le fck e le Rck per calcestruzzi di diversa resistenza: tale prospetto coincide esattamente con quello riportato nella figura 7. Ben altra potr essere la resistenza meccanica del calcestruzzo allinterno della struttura in relazione alle modalit esecutive con le quali sono stati confezionati i provini e quelle messe in atto nellesecuzione del getto. La resistenza meccanica del calcestruzzo in opera potr essere tanto inferiore a quella del provino quanto minore il grado di compattazione del cls in opera rispetto a quello del provino. Per ridurre tale differenza necessario impiegare calcestruzzi di maggior classe di consistenza, cio pi lavorabili, meno dipendenti dalla cura adottata per la compattazione. Il procedimento per la rottura dei provini contenuto nella norma UNI 6132-67, alla quale si rimanda. La rottura dei provini dovrebbe avvenire sempre in modo uniforme simmetrico e non dovrebbero esserci lesioni sulle facce del provino che toccano i piani della pressa, come nei disegni di seguito riportati.

Fig. 12 Tipi di rottura a compressione

La rottura pi regolare quella riportata di seguito

Fig. 13 Rottura normale

Ogni altro tipo di rottura pu considerarsi anormale. Le cause di rotture anomale possono essere molteplici:

Difetto nella forma del cubo realizzato in stampi non perfettamente regolari;

Errato posizionamento del cubo sotto la pressa, con lasse della macchina non coincidente con lasse del cubo.

3.1.1) IL CONTROLLO DI ACCETTAZIONE DEL CALCESTRUZZO Prima dellinizio dei lavori la direzione lavori deve accertare che il produttore del calcestruzzo sia in grado di produrre e fornire il conglomerato in accordo alle specifiche di capitolato del progettista.

ROTTURE NORMALI

Dopo aver accertato che il fornitore del calcestruzzo effettua in produzione i controlli di conformit del conglomerato cementizio, la direzione lavori obbligata ad esercitare un ulteriore controllo di accettazione prima dellinizio dei getti, mediante prelievi di calcestruzzo da effettuarsi a bocca di betoniera in accordo con una delle due procedure (metodo A o B) previste dalle Norme Tecniche per le Costruzioni (G.U. 23.9.05). Il controllo ha lo scopo di accertare che il conglomerato realizzato abbia la resistenza caratteristica non inferiore a quella richiesta dal progetto, in sostanza verifica che le resistenze raggiunte in opera rispettano quelle caratteristiche richieste dal progettista. Il controllo cos concepito ha una duplice valenza:

da una parte serve a stabilire se il calcestruzzo fornito conforme alla resistenza caratteristica prescritta dal progettista utilizzata nei calcoli strutturali, per il rispetto della durabilit dellopera ed, in generale, per il rispetto dei livelli di sicurezza prefissati per una determinata opera/elemento strutturale (VALENZA DI SICUREZZA STRUTTURALE);

dallaltra il controllo di accettazione stabilisce se il calcestruzzo fornito dal produttore corrisponde a quello concordato con la stipula del contratto di acquisto/fornitura (generalmente tra impresa esecutrice e fornitore del conglomerato) (VALENZA CONTRATTUALE).

I controlli di accettazione sono obbligatori ed il collaudatore tenuto a controllarne la validit. Ove ci non fosse il collaudatore obbligato a far eseguire prove che attestino le caratteristiche del calcestruzzo, seguendo la medesima procedura che si applica quando non risultino rispettati i limiti fissati dai controlli di accettazione. Con un D.M. del 1972, in ottemperanza alla legge n 1086 sui calcestruzzi armati e precompressi, fu introdotto in Italia, il concetto di resistenza caratteristica RCK in luogo di una generica resistenza meccanica a compressione mediata dai valori dei singoli prelievi tutti riferiti a 28 giorni:

Rcm28 = n

1

Rci28 / n

ove Rci28 il valore di resistenza meccanica a compressione, a 28 giorni ottenuta dal prelievo iesimo, media di due provini, n pari a 3 o a 15, a seconda del metodo adottato per il controllo (A o B) ed Rcm28 il valore medio a 28 giorni. La resistenza caratteristica Rck un valore pi basso, ottenuto penalizzando il valore di Rcm28 di un certo valore Ks

Rck = Rcm28 K s ove K s un valore fissato in funzione del volume di getto di miscela omogenea:

per getti con V < 1500 m3 pari a un valore fisso di 3,5 MPa (controllo di tipo A);

per getti con V > 1500 m3 pari a un valore ottenuto ponendo K=1,40 e s= pari allo scarto quadratico medio cos calcolato:

con n = 15 (controllo di tipo B). La differenza Rcm28 Rci28 rappresenta lo scarto tra valore medio e valore individuale nel prelievo esimo. In una produzione di cls, ove tutti i prelievi fossero tra loro coincidenti il valore s si annullerebbe ed il valore Rck coinciderebbe con Rcm28. In realt s assume valori di circa 2 3 MPa in laboratorio, di circa 3 4 MPa in una centrale di betonaggio che esercita un buon controllo di qualit e di circa 5 7 MPa in una centrale di betonaggio mediocre nel controllo di qualit. E evidente che quanto migliore il controllo in fase produttiva tanto minore lo scarto quadratico medio s e tanto minore la penalizzazione che occorre adottare per il calcolo della Rck. Pertanto, fissata una certa Rck in base al progetto strutturale dellopera, per getti con volume di miscela omogenea inferiore od uguale a 1500 m3 (controllo di tipo A) va soddisfatta la disequazione:

Rcm28 Rck + 3,5 (1)

per getti con volume di miscela omogenea superiore a 1500 m3 si deve obbligatoriamente adottare il controllo di tipo B, prendendo in considerazione invece della (1) la seguente disequazione:

Rcm28 Rck + 1,40 s (2) ove s lo scarto quadratico medio definito, calcolato come illustrato in precedenza, con lulteriore condizione che il coefficiente di variazione, ovvero il rapporto tra lo scarto quadratico medio s e la resistenza media a 28 gg Rcm28 sia inferiore a 0,3. Se tale coefficiente di variazione superiore a 0,15 occorrono ulteriori accertamenti. A maggior garanzia della sicurezza dellopera si richiede, per ambedue i tipi di controllo, che il minimo valore di resistenza meccanica Rcmin28 tra tutti i singoli prelievi Rci28 debba soddisfare la disequazione

Rcmin28 Rck - 3,5 MPa (3) Per la normativa italiana un prelievo formato da due campioni prelevati da uno stesso getto al momento della posa in opera, la media della resistenza dei due campioni detta anche resistenza di prelievo. Nel metodo A il controllo di accettazione costituito da 3 prelievi, ciascuno dei quali eseguito su un massimo di

100 m di getto di miscela omogenea. Risulta quindi un controllo di accettazione ogni 300 m massimo di getto. Per ogni giorno di getto va comunque effettuato almeno un prelievo. Nelle costruzioni con meno di 100 m di getto di miscela omogenea, fermo restando lobbligo di almeno tre prelievi e del rispetto delle limitazioni di cui sopra, consentito derogare dallobbligo del prelievo giornaliero. Si sottolinea che il metodo A pu essere adottato anche per volumi di getto superiori a 1.500 m. Nel metodo B il controllo di accettazione costituito da 15 o pi prelievi, ciascuno dei quali eseguito su un massimo di 100 m di getto di miscela omogenea. Risulta quindi un controllo di accettazione ogni 1.500 m massimo di getto. Per ogni giorno di getto va comunque effettuato almeno un prelievo. Per quanto riguarda il rispetto della disuguaglianza (3), significa che per un dato valore di Rck, per esempio 20 MPa, nessuna resistenza di prelievo dovr risultare meno di 16,5 Mpa. Se ci dovesse avvenire la Rck dovr essere declassata da 20 MPa a 15 MPa. Ci comporter che a fronte di una Rck pi bassa, il progettista si esprimer sulla opportunit o meno di provvedere a lavori supplementari sullopera per compensare la riduzione di Rck o addirittura di abbattere la struttura in caso di gravi deficienze strutturali per la minor classe di resistenza del cls. Il prelievo dei provini deve essere eseguito alla presenza del Direttore dei lavori o di un tecnico di sua fiducia. Il Direttore dei lavori dovr curare linoltro dei provini ad un Laboratorio Ufficiale. Se lopera o la parte di opera non risulta conforme ai controlli di accettazione, cio anche una prescrizione non risulta rispettata, non pu essere accettata finch la non conformit non sia stata definitivamente rimossa dal costruttore, il quale deve procedere ad una verifica delle caratteristiche del calcestruzzo messo in opera mediante limpiego di altri mezzi dindagine, secondo quanto prescritto dal Direttore dei Lavori in conformit a quanto indicato dalla normativa. Qualora gli ulteriori controlli confermino i risultati ottenuti, si dovr 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 attraverso una serie di prove sia distruttive che non distruttive. Tali prove non devono, in ogni caso, intendersi sostitutive dei controlli di accettazione. .La procedura sopra descritta va adottata anche nel caso in cui non siano stati eseguiti controlli daccettazione durante lesecuzione dellopera. 3.1.2) PRELEVAMENTO DEI CAMPIONI DI CALCESTRUZZO IN CANTIERE Per effettuare le prove sul calcestruzzo fresco e per confezionare i provini per il controllo delle resistenze meccaniche, va prelevata una certa quantit di cls o al momento della confezione dellimpasto o allatto della posa in opera o dopo il getto. Il momento del prelievo in funzione del tipo di controllo che si vuole effettuare. Il campione deve essere rappresentativo delle caratteristiche medie dellimpasto che si vuole provare ed allatto della prova il cls fresco deve avere le stesse caratteristiche che aveva allimpasto. Pertanto necessario che il prelievo avvenga rapidamente per impedire che con lavviarsi del processo di presa, le caratteristiche mutino. Il prelievo dovrebbe compiersi nellarco di quindici minuti. La quantit di impasto da prelevare dipende dal tipo di prova da eseguire. Nel prelievo vanno impiegati recipienti puliti e di materiale non assorbente. La norma tecnica vigente che regola la "Forma, le dimensioni e le tolleranze dei provini di calcestruzzo confezionati a forma di cubi, cilindri e prismi, e delle casseforme necessarie a produrli" la UNI EN 12390-1 del giugno 2002. Al punto 5 di tale norma sono riportate le tolleranze dimensionali, di planarit e le caratteristiche dei materiali che possono essere impiegati per la realizzazione delle casseforme. Il personale adibito al prelievo per conto della Direzione Lavori, che ne responsabile, deve essere informato sui procedimenti previsti e dotato delle attrezzature idonee. Nella tabella di seguito sono riportate le caratteristiche di ciascuna cassaforma esistente sul mercato con le tolleranze secondo la vigente UNI EN 12390-1:2002:

Fig. 14 Caratteristiche delle cubiere

3.1.3) LESECUZIONE DEI PROVINI IN CANTIERE Il prelievo da miscelatori fissi viene effettuato allo scarico della betoniera. Se questa ha una capacit inferiore a

Tipo cassaforma

Tolleranze

dimensionali del

provino dopo la

scasseratura

Tolleranze di

planarit del

provino dopo la

scasseratura

Peso della

cassaforma vuota

(Kg)

Scasseratura del

provino

Trasporto delle

casseforme

Acciao Conformi Conformi 30 Kg Facile Ingombranti perch

monoblocco

Polistirolo Non sempre

conformi

Non sempre

conformi 0,18 (singola) Molto laboriosa

Ingombranti perch

monoblocco

Poliuretano Conformi Conformi 2,0 (singola) Molto laboriosa Ingombranti perch

monoblocco

0,5 m3 basta un solo prelievo durante lo scarico della parte mediana, se la capacit superiore si prender il campione in due o pi volte, ad intervalli uguali di tempo sempre durante lo scarico della parte mediana. Il prelievo viene effettuato intercettando con un recipiente il flusso uscente dalla betoniera. Se lo scarico molto rapido opportuno scaricare limpasto in un contenitore ed operare su questultimo. Il prelievo dai miscelatori mobili, quali lautobetoniera, va effettuato in tre riprese ad intervalli uguali di tempo, durante lo scarico della parte mediana della carica. Se si ha motivo di dubitare che tra limpasto ed il getto possano avvenire delle variazioni sensibili dovute alla distanza di trasporto o ad una attesa troppo lunga o ad operazioni di travaso, il prelievo pu essere fatto allatto dellimpiego. Nel caso di getti di grandi strutture il campione deve provenire da almeno tre prelievi eseguiti in superficie, in modo tale da rappresentare la reale natura del cls gettato. Nel caso di opere comuni il prelievo va effettuato allatto dello scarico dei mezzi impiegati per il trasporto. Allo stato attuale della tecnologia per il confezionamento dei provini cubici aventi lato di 150 mm (normalmente i pi realizzati) vengono impiegate:

cubiere in acciaio, che hanno la particolarit di essere molto pesanti (> 30 Kg) e quindi non

movimentabili da un'unica persona nel rispetto del D lgs. n 626 del 19 settembre 1994 art. 47 e art. 49, recante le Norme in materia di sicurezza e salute dei lavoratori durante il lavoro e del Decreto Legislativo n 494 del 14 agosto 1996 recante le Prescrizioni minime di sicurezza e di salute da attuare nei cantieri temporanei o mobili

cubiere in polistirolo, che oltre a non essere facilmente scasserabili non garantiscono il rispetto delle

tolleranze dimensionali e di planarit delle facce. Nella maggior parte dei casi i provini cos confezionati, prima di essere sottoposti alla prova di compressione, devono subire la rettifica o spianamento delle facce. Inoltre le casseforme in polistirolo hanno lo svantaggio di essere monouso e di non essere comunemente smaltibili: la norma prescrive che il polistirolo debba essere smaltito in discarica speciale.

cubiere monoblocco in poliuretano, che pur rispettando le tolleranze dimensionali e di planarit della

facce, adottano un laborioso metodo di scasseratura del provino. Infatti le stesse riportano sul fondo della cassaforma un foro che viene coperto durante il riempimento della stessa con un foglio di plastica o di carta. Successivamente si provvede alla scasseratura del provino rovesciando la cassaforma ed utilizzando una pistola ad aria compressa a circa 2 Atm da inserire nel foro posto sul fondo.

Fig. 15 Cubiere in acciaio, polistirolo e poliuretano

La prima operazione da fare decidere quando prelevare il calcestruzzo dalla betoniera: va tralasciata la primissima e lultimissima parte. necessario poi stabilire il piano di campionamento cio decidere se prelevare, con un prelievo elementare, un campione composito o puntuale. Il prelievo elementare una piccola quantit di calcestruzzo raccolta, in una singola operazione di prelievo, mediante sessola o strumento similare di campionamento, un certo numero di

prelievi elementari, distribuiti su un impasto o una massa di calcestruzzo completamente mescolati insieme costituiscono un campione composito. Qualora, invece, si preleva una quantit di calcestruzzo da una zona particolare di un impasto o di una massa di calcestruzzo, costituita da uno o pi prelievi elementari che siano completamente mescolati insieme, si ha un campione puntuale.

Prelevando dalla canala di scarico dellautobetoniera importante eseguire una serie di prelievi elementari con la sessola distribuiti in maniera uniforme nellimpasto. Questa disposizione servir ad evitare un campionamento incompleto con perdita di boiacca o parte dellimpasto che finirebbe per alterare, a nostro sfavore, il vero risultato resistenziale. Se invece il prelievo avviene da un flusso in caduta dobbligo prelevare intercettando completamente il flusso stesso oppure, se ci non fosse possibile, rappresentando lintera sezione del flusso. Qualora si preleva da uno o pi cumuli, cosa sempre sconsigliata, dobbligo eseguire prelievi elementari in almeno cinque punti distribuiti sia sulla profondit che sulla superficie del o dei mucchi. Si consiglia di procedere al prelievo dopo circa tre metri cubi di calcestruzzo scaricati, per una quantit doppia rispetto a quella necessaria (la norma raccomanda 1,5 volte superiore).

Generalmente, al momento del prelievo, viene a tutti una fretta mai vista: le cubiere vengono lanciate rapidamente fra il personale di cantiere, la carriola viene bagnata e mai svuotata completamente dellacqua residua sul fondo, che va ad aumentare il rapporto a/c, proprio, di quel calcestruzzo impiegato per la prova di resistenza: non si impiega mai pi di 3-4 minuti fra prelievo del materiale e confezionamento del provino. Il confezionamento va effettuato sovrapponendo, uno per volta, tre successivi strati di materiale, ben costipati. Con ben costipati si intende un sistema che non sia lo scuotimento della cassaforma colma o, peggio, linserimento della cazzuola allinterno del provino. La norma prescrive almeno 25 colpi di quel pestello che si impiega durante la prova di abbassamento al cono di Abrahms (UNI EN 12350-2). Come rimedio demergenza, si trova, allinterno dei cantieri, uno scarto di tondino per armatura con diametro 16 mm., a bordo arrotondato, per lo scopo descritto. Chi esegue loperazione dovrebbe contare ad voce alta le immersioni del tondino. Il metodo quello di iniziare da uno spigolo, arrivando, ad intervalli regolari, ogni 4 colpi allo spigolo successivo. Ritornato al punto di partenza ci si sposta leggermente verso il centro, procedendo in maniera analoga, ma riducendo il numero di colpi per ogni lato ed assestando il venticinquesimo colpo al centro del provino. consentito lutilizzo di un vibratore ad immersione il quale, per provini di 15 cm di lato, non pu avere diametro superiore a 37,5 mm. importante che ogni colpo, durante la costipazione del primo strato, non percuota la base del provino e, per gli strati successivi, non fori lo strato inferiore a quello che si sta assestando. Lo strato di calcestruzzo stato correttamente costipato quando non si osserva pi la comparsa di grosse bolle daria sulla superficie, che diviene piana e vetrosa. Questa modalit di confezionamento finalizzata ad eliminare completamente laria presente nellimpasto con lintento di conseguire per il calcestruzzo la massima densit possibile. Ogn i riduzione del valore della massa volumica del conglomerato rispetto a quello che corrisponde alla compattazione a rifiuto, infatti, finirebbe per produrre una riduzione della resistenza a compressione di circa il 6-7 % rispetto a quella conseguibile dal conglomerato contraddistinto dalla massima densit. I cubetti vanno confezionati in luoghi protetti dalle intemperie, dagli urti e dalle vibrazioni. A fine confezionamento i bordi della cubiera vanno puliti dalla boiacca per evitare che, durante la sformatura, lo spigolo della faccia superiore del provino si possa frammentare irregolarmente. E necessario marcare indelebilmente il cubetto. Sono in commercio etichette plastificate da affogare per le estremit nella faccia superiore del calcestruzzo e che risultano comode durante limmersione in vasca o lo spostamento dei provini. E consigliabile siglare tali etichette con un pennarello indelebile.Una volta confezionati i provini, vanno lasciati nelle cubiere per almeno 16h ma non oltre i 3 gg. Le operazioni di sformatura dovrebbero avvenire ad oltre 24h dal getto. Un aspetto molto importante da controllare lambiente in cui verranno tenuti durante le prime 12 ore. La norma raccomanda una conservazione ad umidit costante del 95% ad una temperatura di 20 5 C fino allo scassero (oppure 25 5 C in climi caldi) e di 20 2 C una volta sformati. Qualora in cantiere non si possano garantire le modalit di stagionatura sopra illustrate, il campione dovr essere inviato al laboratorio ufficiale per le prove di rottura appena trasportabile ed al pi tardi entro 7 giorni. Lumidit relativa maggiore del 95% serve a creare lambiente ottimale per il processo di idratazione del cemento evitando che lesposizione ad atmosfere insature di vapore possa, per effetto dellevaporazione di acqua dal calcestruzzo verso lambiente esterno, determinare sia una riduzione del grado di idratazione che la comparsa di eventuale fessurazioni nel provino. Il soddisfacimento di questa condizione finalizzata ad eliminare leffetto della temperatura sul valore della resistenza meccanica a compressione. In particolare, con questa prescrizione sulla temperatura di maturazione la normativa vuole evitare che, ad esempio, maturando il calcestruzzo a temperature costantemente troppo basse (ad esempio quella di provini lasciati maturare in cantiere durante i periodi invernali con una temperatura media di 10C) il valore della resistenza a 28 giorni risulti penalizzato per il ridotto grado di idratazione del cemento. Non meno critica la situazione di provini di calcestruzzo maturati ad una temperatura troppo elevata (ad esempio, perch lasciati in cantiere destate in spiazzi non protetti a temperature di 35C). Per questi provini, infatti, lelevata temperatura se, da una parte produrrebbe unaccelerazione del processo di idratazione a breve termine, dallaltra finirebbe per penalizzare la resistenza meccanica a lungo termine, proprio cio nel momento in cui il provino dovrebbe essere sottoposto alle prove di schiacciamento per la verifica della conformit al valore caratteristico prescritto. Entrambe queste evenienze, infatti, finirebbero per determinare una penalizzazione del valore della resistenza meccanica a compressione del conglomerato.Va proibita in maniera categorica lesposizione al sole. Le legende di cantiere vogliono che il tepore del sole faciliti la presa del cemento, ma nella realt questo contribuisce solo ad accelerare levaporazione dellacqua dimpasto con la conseguenza che senza idratazione del cemento non esiste n ettringite n resistenza a compressione. Evitare la consuetudine, invernale, di sistemare i prelievi nellufficio di cantiere senza coperchio al caldo della stufa per tutta la notte, altro sistema per facilitare una dannosa evaporazione dacqua. Un rimedio demergenza che si pu utilizzare quello di chiudere il provino ed una spugna imbevuta dacqua, in un sacchetto di plastica trasparente allinterno dellufficio riscaldato. Questo creer una piccola camera di maturazione, ad umidit costante fino al giorno dopo.

Le imprese devono attrezzarsi con una vasca di maturazione dotata di coperchio nella quale immergere i prelievi una volta sformati. Se tale vasca fosse presente, sar sufficiente sospendere sul pelo dellacqua la cubiera senza coperchio, per mezzo dei traversi, fino al momento della sformatura. Il caldo dellambiente e levaporazione dellacqua, impedita dal coperchio della vasca, creano un ambiente caldo-umido molto simile a quello richiesto dalla legge fino al momento della sformatura e dellimmersione.

Fig. 16 Vasca di maturazione stagionatura dei cubetti in acqua

Il campione va contrassegnato con una serie di indicazioni per riconoscerne lorigine e le caratteristiche quali: 1) identificazione del campione con numero e sigla del prelievo; 2) localit e nome del cantiere; 3) composizione del cls; 4) tipo del campione (composito o puntuale); 5) data, ora e provenienza del prelievo; 6) posizione in opera del cls E necessario poi compilare un resoconto di prova che riporti oltre i dati richiesti dalla norma qualunque deviazione operativa e la dichiarazione con un responsabile tecnico testimone dellavvenuto rispetto della normativa. Si consiglia di creare un modulo a colori con il logo aziendale, richiamato dal Manuale della Qualit. In questo modo, oltre ad aver adempiuto alla ISO 9001:2000, ci si ritrova sia un documento interno a testimonianza del prelievo, sia un esito che si potr allegare al libro giornale di cantiere. Al fine di creare una case history si consiglia di creare un modulo personalizzato con il quale annotare temperatura dellaria e del calcestruzzo, targa del mezzo dal quale avvenuto il prelievo e quantit di calcestruzzo trasportato, pressione del manometro idraulico allo scarico e misura dello slump, tipo di struttura gettata, n di provini confezionati, n di provini portati nel laboratorio, disponibilit della vasca di maturazione da parte dellimpresa, codice della ricetta indicata sul D d T, tipo di calcestruzzo consegnato (Rck) e diametro massimo dellinerte utilizzato. Infine si consiglia ad ogni prelievo, di confezionare almeno tre provini siglati dal responsabile di cantiere alla presenza di testimoni. Si ricorda che ogni prelievo di materiale, affinch assuma valore legale, deve essere eseguito in contraddittorio. Il giorno successivo al confezionamento provvedere al ritiro ed, entro le 72 ore prescritte, alla sformatura seguita dallimmersione in vasca a temperatura controllata. Se non diversamente specificato, la maturazione dei provini di calcestruzzo da sottoporre a schiacciamento si intende che venga protratta per 28 giorni. In casi specifici il progettista o il direttore lavori potr definire, in aggiunta al valore convenzionale caratteristico a 28 giorni, una resistenza convenzionale a tempi diversi e con modalit di maturazione del conglomerato differenti da quelle specificate nella norma UNI EN 12390-2. Ad esempio, nel caso di calcestruzzi destinati a strutture che debbono, per esigenze di cantiere, essere disarmate in tempi brevi, una prescrizione di resistenza convenzionale caratteristica a 7 giorni, in aggiunta a quella richiesta ai 28 gg., auspicabile per poter effettuare le operazioni di disarmo in totale sicurezza. Dopo 28 giorni di maturazione si procede alla prova di schiacciamento presso un laboratorio accreditato, che rilascer una certificazione nella quale oltre alla resistenza a rottura del provino riportato il valore della massa volumica. Nella norma UNI 6132, Prove distruttive sui calcestruzzi: prova di compressione, previsto che in casi particolari possano confezionarsi provini standard cilindrici con il diametro del provino cilindrico pari al lato del cubo di

riferimento, ovvero 15 cm, e con laltezza pari al doppio del diametro. In questo caso, ovvero per cubi e cilindri di lato e diametro rispettivamente di 15 cm, viene fornito un fattore di conversione tra la resistenza del provino cubico (Rc) e quella del provino cilindrico (Rcil o fcil): Rcil = 0,80 Rc per resistenza a compressione minore di 25 N/mm

2 Rcil = 0,83 Rc per resistenza a compressione maggiore di 25N/mm

2 Il maggior valore del coefficiente per i calcestruzzi ad alta resistenza (0,83), rispetto a quello (0,80) adottato per i calcestruzzi meno pregiati, tiene conto del contributo delle tensioni tangenziali che nascono tra provino e macchina durante la prova e scaturisce da verifiche sperimentali.

4) CONTROLLO DELLA RESISTENZA A COMPRESSIONE SU PROVINI RICAVATI DA CALCESTRUZZO INDURITO IN OPERA Il controllo sui provini cubici, descritto nei paragrafi precedenti, non riesce a coprire tutte le esigenze per un controllo completo di cls. Il controllo di accettazione basato su prove a compressione su provini, eseguito prima che il materiale abbia assunto la definitiva fisionomia nella struttura. Infatti dopo il prelievo dei campioni per la confezione dei provini, limpasto viene ancora sottoposto a trasporto, getto, costipamento, maturazione. Inoltre la resistenza a compressione viene determinata mediante rottura dei provini dopo 28 giorni di maturazione. In tale intervallo di tempo il getto spesso realizzato completamente, per cui le indicazioni della prova arrivano troppo tardi per poter provvedere ad una modifica della composizione. Al fine di stabilire quali provvedimenti adottare per le strutture nelleventualit che il controllo di accettazione abbia dato esito negativo, ma anche in quei casi in cui il Direttore Lavori ritiene necessario valutare le prestazioni del calcestruzzo in opera ancorch i controlli eseguiti sui provini prelevati a bocca di betoniera abbiano dato esito positivo, le norme indicano che si ... potr procedere ad una valutazione delle caratteristiche di resistenza attraverso delle prove non distruttive in analogia a quanto veniva gi prescritto nel D.M. 9 Gennaio 1996. La novit sostanziale introdotta dalle recenti norme consiste nel fatto che Il valore medio della resistenza del calcestruzzo in opera, determinato mediante le procedure descritte dalla norme EN 12504 parte 1 e 2, debitamente trasformato in resistenza cubica, non debba essere inferiore all85% della Rck prescritta, misurata sui provini cubici prelevati a bocca di betoniera. Nella valutazione della classe di resistenza di un calcestruzzo mediante carotaggi e/o prove non distruttive, si deve sempre tenere presente che la resistenza del cls in sito non pu mai essere confrontata con quella rilevata, secondo le prescrizioni previste dalle norme vigenti, sui campioni prelevati al momento della costruzione. Attraverso i dati rilevati in sito possibile risalire a quella che viene definita la resistenza attuale del calcestruzzo in opera, riferita ad un determinato periodo di vita del manufatto; in particolare il termine attuale non una identificazione temporale della resistenza del calcestruzzo, ma legato pi in generale alla differenza tra la resistenza di un calcestruzzo in opera e quella desumibile, secondo quanto previsto dalle norme, da prove eseguite in condizioni standard. Il controllo diretto sul cls indurito appare in teoria come la prova definitiva e pi sicura, ma tale controllo diretto risulta difficile e costoso da realizzare ed anche scarsamente preciso. I procedimenti possibili sono distruttivi e non distruttivi. I procedimenti distruttivi si servono di campioni di cls indurito prelevato dalla struttura. Tali campioni vengono sottoposti a rottura per ricavare le resistenze meccaniche oppure a trattamento chimico per ricavarne la composizione. Le norme indicano sostanzialmente due possibilit per procedere alla misura della resistenza a compressione del calcestruzzo in opera, valore attuale,:

il prelievo e successivo schiacciamento di carote di calcestruzzo prelevate dalle strutture con utensile a

corona diamantata (norma EN 12504-1);

la determinazione della resistenza attraverso correlazioni tra la stessa e lindice di rimbalzo misurato sulle strutture mediante il martello di Schmidt (sclerometro) in accordo a quanto indicato dalla norma EN 12504-2.

4.1) PRELIEVO DI CAMPIONI DEL CALCESTRUZZO IN OPERA Il prelievo di campioni di un cls indurito va eseguito in modo da avere un campione rappresentativo ponendo attenzione a non danneggiare la struttura. E consigliabile effettuare i prelievi non prima di 28 giorni dal getto, affinch non vengano penalizzate le propriet meccaniche dalla estrazione del materiale dalle strutture. Prima di prendere la decisione di estrarre delle carote necessario, comunque, valutare lopportunit di eseguire questa operazione in relazione ai risultati che si vogliono ottenere. Generalmente si presuppone che chi decide di condurre questo tipo di indagine abbia una idea definita su come interpretare i risultati ottenuti. Nellinterno di una struttura in c.a. le propriet meccaniche del calcestruzzo variano da punto a punto e la variabilit pu essere di tipo casuale, sistematica o in combinazione di ambedue. Le cause di disomogeneit sistematica sono diverse: la fonte principale la segregazione durante la messa in opera. Disomogeneit sistematiche sono provocate dalla compattazione mediante vibrazione che tende a far rifluire verso lalto laria e le componenti del calcestruzzo di minore densit. Questi effetti si evidenziano in modo particolare negli elementi verticali, e possono verificarsi differenze in termini di resistenza a compressione del 15-30% a parit di composizione di miscela di cls. La variabilit casuale dipende dal livello di controllo della confezione degli impasti. La resistenza di un calcestruzzo in opera generalmente inferiore a quella determinabile sui cubi, nel D.M. del 14/9/2005 prescritto che il valore medio della resistenza meccanica a compressione del calcestruzzo valutato direttamente sulle strutture gi realizzate deve risultare non inferiore all85% di Rck. Nella letteratura scientifica (Peterson N. Should standard cube test specimens be replaced by test specimens taken from structures. Materiaux et costructions Vol. 1, pagg. 425-435) dimostrato che il rapporto tra la

resistenza del calcestruzzo di una struttura e quello dei cubi non costante e diminuisce allaumentare delle propriet meccaniche del materiale. In ogni caso la resistenza del calcestruzzo in sito, nelle migliori condizioni raggiunge al pi il 90% della resistenza dei provini. Daltra parte la resistenza una grandezza non univocamente definibile. Nella normativa italiana il prelievo del calcestruzzo indurito regolato dalla Norma UNI 6131, che fornisce indicazioni sulle modalit di carotaggio, di lavorazione e conservazione dei campioni; nella stessa norma suggerito di adoperare carotieri a lama diamantata di tipo idoneo al conglomerato. La norma UNI 6132 fornisce indicazioni sulle modalit di prova, ma non indica n il numero dei campioni da estrarre, n la zona da interessare con il prelievo, n come interpretare i risultati. Nella norma italiana non si trovano indicazioni per tener conto di fattori che possono influenzare i risultati dei valori di compressione, quali: - effetto di differenti condizioni di stagionatura del calcestruzzo in opera rispetto a quello dei provini; - effetto di tormento provocato per lazione a seguito dellazione meccanica del carotaggio; - effetto della posizione e direzione di estrazione dei campioni; - effetto dellet di maturazione del calcestruzzo in situ. La normativa inglese e quella americana forniscono maggiori dettagli; ed a queste normative sono riferite tutte le trattazioni tecniche e scientifiche disponibili sullargomento, compreso le relazioni di interpretazione dei risultati. In particolare nella normativa inglese, BS 6089 Guide to assessment of concrete strength in existing structures, BS 1881 Part 120 testing concrete: method for determination of the compressive strength of concrete cores,

vengono fornite indicazioni sulle modalit dei prelievi, sul numero dei campioni da prelevare e viene indicato un rapporto tra lunghezza e diametro delle carote compreso tra 1 e 2. La stessa normativa predispone indicazioni sulle interpretazioni dei risultati, con una relazione che viene riportata e spiegata in seguito. Anche la normativa americana (ASTM C42 84 a Standard method of obtaining and testing drilled cores and sawed beams concrete) fornisce simili indicazioni sulle modalit, dimensioni e numero dei prelievi, con indicazioni per le interpretazioni. I fattori che influenzano i risultati delle prove di schiacciamento delle carote e dei quali necessario tenere conto nelle operazioni di correlazione sono stati sintetizzati e riportati nella letteratura tecnica e scientifica, con ampia dimostrazione teorica e sperimentale, cosicch possibile con sufficiente garanzia, pervenire ad una stima della resistenza del calcestruzzo, utilizzando le prove distruttive sulle carote. I campioni di forma cilindrica, carote, sono ottenuti per forature della massa con una adeguata sonda a corona. Le carote ricavate da superfici orizzontali devono avere lasse perpendicolare al piano di getto e vanno estratte da calcestruzzo sano, evitando le armature metalliche. Le carote hanno in genere un diametro compreso tra 5cm e 15cm, non inferiore a 3 volte il Dmax dellinerte impiegato. La lunghezza del campione intorno a due volte il diametro. Le facce terminali dei campioni devono essere piane e perpendicolari allasse del cilindro e devono avere lo stesso diametro. Prima di essere sottoposti a prove i provini vanno tenuti per qualche giorno in ambiente a temperatura di 20C con umidit relativa del 90%.

Fig. 18 Operazione di carotaggio e carote estratte

La prova a rottura va eseguita con le stesse modalit descritte precedentemente. I risultati delle prove di rottura sono influenzati oltre che dalla forma e dalle dimensioni dei provini anche dalla non perfetta omogeneit del materiale. I provini di dimensioni pi piccole sono soggetti alle variazioni pi sensibili poich le caratteristiche della massa possono variare per la presenza di inerti di grosse dimensioni. E necessario effettuare un numero di prove discrete per ottenere un valore medio attendibile. La resistenza caratteristica Rck, per come essa definita dalle norme vigenti non pu essere misurata sulle carote estratte dalla struttura. Pertanto non possibile passare dalla resistenza meccanica delle carote fcar alla resistenza caratteristica solo tenendo conto del diverso aspetto geometrico. Neppure la quantificazione della penalizzazione delle propriet meccaniche provocata dalla estrazione del materiale dalla struttura, che si verifica

in realt per i cls scadenti con Rck inferiore a 15MPa, pu giustificare il calcolo della Rck attraverso la misura della resistenza meccanica della carota fcar. Ciononostante la valutazione della struttura attraverso la misura della resistenza meccanica delle carote acquista valore, specialmente nei casi in cui non sono disponibili valori di Rck misurati sui cubetti o le prove non distruttive lasciano dubbi sulla reale qualit del cls della struttura eseguita . Molta attenzione va prestata nella scelta dei punti in cui effettuare il prelievo di campioni strutturali in situ, evitando lestrazione da zone ammalorate o che si presentano in uno stato particolarmente delicato rispetto al complesso strutturale indagato. I campioni estratti devono essere quanto pi possibile rappresentativi delle propriet medie degli elementi strutturali sotto indagine. Uno dei parametri geometrici che influenza il valore della resistenza a compressione di un provino il diametro del campione. Tale misura varia da 50 a 150 mm; il limite inferiore condizionato dalla dimensione massima dellinerte. Per il diametro dei campioni cilindrici si assume un valore maggiore di tre volte la dimensione massima dellinerte del calcestruzzo. I risultati mostrano che la resistenza stimata a compressione con carote di diametro 50 mm mediamente inferiore del 6% rispetto alla resistenza misurata con carote di diametro 100 mm (F.M.Bartlett e J.G.MacGregor, Effect of Core Diameter on Concrete Strengths, ACI Materials Journal, V. 91, No. 5, SeptOct., pp.460470, 1994). Nello stesso lavoro si

Una volta estratti i campioni vengono successivamente tagliati e regolarizzati in laboratorio in modo che la loro altezza sia, in genere, pari a due volte il diametro. Possono, per, adottarsi rapporti lunghezza/altezza diversi. Le normative UNI (UNI 6131/2002, UNI-EN 12504-1/2002) prescrivono che il rapporto tra la lunghezza ed il diametro delle carote sia:

2,0 se il risultato di resistenza debba essere paragonato alla resistenza cilindrica;

1,0 se il risultato di resistenza debba essere paragonato alla resistenza cubica il diametro del campione. Al diminuire del rapporto h/d tra lunghezza e diametro del provino si hanno resistenze sempre maggiori del campione sottoposto alla forza di schiacciamento dei piatti della pressa. Per ridurre al minimo leffetto le norme inglesi (BRITISH STANDARD 1881, Testing Concrete, part 120 Methods for determination of the compressive strength of concrete cores, 1983) e statunitensi (AMERICAN CONCRETE INSTITUTE 214.4R-03, Guide for Obtaining Cores and Interpreting Compressive Strenght Results, 2003) considerano un rapporto lunghezza/diametro del provino maggiore dellunit, come si evince dalla figura 13, dove al crescere del rapporto h/d diminuisce lo scostamento dallunit del coefficiente riduttivo. Il comportamento dovuto alleffetto cerchiante prodotto dalle tensioni tangenziali di attrito che si sviluppano tra i piatti di acciaio della pressa e le superfici del provino con essi a contatto.

Figura 17 Rapporti di conversione proposti dalle norme ASTM C e BS

Altro parametro che influenza la resistenza meccanica la direzione delle perforazioni. Perforazioni perpendicolari alla direzione del getto producono una diminuzione della resistenza variabile tra il 5 e l8% per conglomerati aventi Rck pari a 25 N/mm

2 rispetto a perforazioni parallele alla direzione di getto. Tale riduzione praticamente trascurabile per resistenze caratteristiche superiori a 35 N/mm2 (B.Barbarito, Collaudo e Risanamento delle Strutture, UTET, Torino, 1993). Nella letteratura tecnica lincremento di resistenza per perforazione orizzontale generalmente assunto pari all8,7%. Il passaggio dalla resistenza a compressione del campione disturbato, cos come estratto dallelemento indagato, al campione indisturbato viene effettuato attraverso correlazioni di natura empirica. In Italia non esiste una normativa specifica in merito ed ordinariamente si fa riferimento alle normative europee o americane. Quanto riportato nel paragrafo 2.1.1 consente di definire il primo aspetto del problema in esame, inerente la geometria (ovvero i rapporti geometrici) dei campioni di prova; nel paragrafo successivo si affronta quello legato alla correzione dei risultati delle prove, necessaria allorquando il provino estratto da strutture gi realizzate. I campioni cilindrici estratti dalle opere realizzate risentono di alcuni fattori legati alle modalit di carotaggio. Nel seguito tali campioni saranno chiamati carote ed i valori delle resistenze di schiacciamento saranno indicati con Rcar ed fcar, per distinguerli da quelli precedentemente introdotti Rcil e fcil. I primi due simboli, Rcar ed fcar, intendono esplicitamente riferirsi al valore dello schiacciamento della carota, cos come ottenuto dallattivit sperimentale, mentre i secondi due, Rcil e fcil, sono i valori che, opportunamente ricavati, si possono ragguagliare

alla resistenza del cubo. 4.2) RELAZIONI DI CONVERSIONE DELLA RESISTENZA PER SCHIACCIAMENTO SU CAROTE IN RESISTENZA CUBICA.

Le relazioni riportate da numerosi autori, di maggiore diffusione ed impiego, sono quelle che di seguito si illustrano e che verranno impiegate nel corso della consulenza. Una relazione molto citata nella letteratura scientifica, la seguente: (4)

nella quale: t = coefficiente dipendente dal disturbo del carotaggio, variabile da 1,10 a 1,50; p = coefficiente dipendente dalla direzione del carotaggio, che, per perforazioni orizzontali, pari a 2,00; fcar = resistenza di rottura della carota in N/mm

2; D = diametro della carota; H = altezza o lunghezza della carota. A ben guardare la (4) una relazione sufficientemente controllata, dal momento che essa presenta elementi ben definiti. Infatti il fattore 0,83 univocamente riconducibile alleffetto forma del rapporto cilindro/cubo di cui si detto precedentemente; D e H sono dati del problema e vengono dettati dalle misure della carota; p dipende

esclusivamente da come posizionato il carotiere; fcar il valore rilevato nella prova di schiacciamento. Lunica variabile effettiva t che oscilla tra 1,1 e 1,5 in funzione del grado e livello di tormento, con ulteriori circostanze legate alle modalit di stagionatura ed altro. In questo senso appare ragionevole assumere un valore di 1,2 che costituisce un valore prudenziale, soprattutto laddove debbono essere sviluppate proiezioni circa la capacit statica del calcestruzzo. Unaltra relazione quella fornita dalle gi citate British Standard 1881 Testing concrete, part 120 Method for determination of the compressive strength of concrete cores per carotaggi ortogonali alla direzione del getto, nella quale viene assunto un fattore unico posto pari a 2,5 che tiene conto del coacervo del disturbo e della direzione della perforazione:

(5)

I valori che si ottengono con questa relazione sono leggermente superiori a quelli che si ricavano con la (4), in quanto la formula utilizza un coefficiente fisso. Nella relazione delle British i simboli sono: fcar = resistenza di rottura della carota in N/mm

2; D = diametro della carota; H = altezza o lunghezza della carota.

Una diversa relazione di origine sperimentale riportata da numerosi Autori (Cestelli Guidi Morelli) fornisce risultati pi bassi rispetto a quelli forniti dalle relazioni precedenti, e utilizza una variabile dipendente dal rapporto geometrico tra altezza e diametro della carota: (6) nella quale: fcar = resistenza di rottura della carota in N/mm

2; c = coefficiente variabile tra 0,92 e 1,00 per valori H/D tra 1,00 e 2,00. Allorquando il rapporto H/D = 1 la (6) fornisce risultati premianti delle resistenze, superiori a quelli della (4) e (5). Una relazione simile alla (4), utilizzata da altri Autori (Augenti, Pagano, Pucinotti) :

(7) nella quale i simboli hanno lo stesso significato e valore della (4), salvo la simbolica differenza di Rcar al posto di fcar : K = coefficiente dipendente dal disturbo del carotaggio, solitamente pari a 1,20;

= coefficiente dipendente dalla direzione del carotaggio (per perforazioni orizzontali pari a 2,00); Rcar = resistenza di rottura della carota in N/mm

2; d = diametro della carota; L = altezza o lunghezza della carota. Ancora una diversa apparente struttura quella della relazione (Lombardo, Mortellaro): (8)

Si perviene con immediatezza alle uguaglianze riportate, richiamando quanto esposto in precedenza con riguardo alla resistenza cilindrica. Questa relazione identica alla (5): Rcil = fcar/0,83 = Rcar /0,83;

= rapporto tra il diametro e laltezza della carota; D = coefficiente posto pari a 2,5 nel caso di carotaggi orizzontali. 5 ) CONTROLLO DELLE RESISTENZE A COMPRESSIONE MEDIANTE SCLEROMETRO Tra i vari sistemi per effettuare prove non distruttive sul cls indurito, quello che impiega lo sclerometro tra i pi diffusi, essendo la prova desecuzione molto semplice. I risultati vanno per valutati con molta cautela. Lo sclerometro un apparecchio che misura la durezza superficiale e si basa sul principio che il rimbalzo di una massa metallica che percuote una superficie dipende dalla durezza della superficie stessa. E unapparecchiatura portabile che tarata in modo da ricavare dal valore della durezza la resistenza a compressione del cls. Lo sclerometro va usato per cls a struttura chiusa escludendo i cls leggeri, cellulari e porosi. Il metodo sclerometrico utilizzato principalmente per la determinazione delluniformit e dellomogeneit dei getti di calcestruzzo. Il legame tra la durezza superficiale e la resistenza ha natura puramente empirica e di tipo probabilistico. Una stima approssimativa della resistenza a compressione si pu ottenere con curve di taratura appositamente costruite con campioni di calcestruzzo estratti dalla struttura. In tal caso la determinazione della resistenza a compressione ottenuta con una accuratezza variabile tra +/- 15% e +/- 20%. Non possibile limpiego di una curva generica di correlazione poich lindice di rimbalzo fortemente influenzato dal tipo di cemento e dal dosaggio, dal rapporto A/C, dalle dimensioni degli inerti, dallumidit e dalla stagionatura del calcestruzzo nonch dalle condizioni superficiali (carbonatazione, materiali da casserature, umidit) e dalla posizione di prova.

Fig. 18 Sclerometro

Il metodo sclerometrico regolato dalla norma UNI 9189/88, aggiornata dalla UNI 9189 FA 1-90, che ribadisce che La resistenza del calcestruzzo pu essere stimata approssimativamente solo in presenza di una curva sperimentale di taratura. Per la stima della resistenza a compressione del campionamento occorre disporre di una correlazione analitica tra lindice di rimbalzo I e la resistenza a compressione R del calcestruzzo indagato. La migliore interpolante dei dati ottenuti rappresentata dallapplicazione dei minimi quadrati, con una relazione del tipo:

R = a x Ib (1) con a e b costanti da determinare sperimentalmente. La determinazione delle costanti si ottiene con un opportuno cambiamento di variabili, linearizzando lequazione non lineare (1), passando cio ai logaritmi:

log R = log a + b log I = f (a,b) (2) La differenza tra il valore reale di R e quello ottenuto con la (2) rappresenta lo scarto delle osservazioni R ed I, che sono il risultato degli errori sperimentali, la cui distribuzione si suppone di tipo gaussiano. I valori pi attendibili di I ed R si ottengono minimizzando la grandezza:

i log a b log Ii)2 (3)

e cio:

a [(log Ri log a b log Ii)2] = 0 [(log Ri log a b log Ii)

2] = 0 (4) equazioni normali della retta dei minimi quadrati. Per ogni punto da sottoporre a prova va scelta una superficie circolare di diametro compreso tra 15 cm e 30 cm, allinterno del quale sono effettuate almeno 9 misure, evitando punti nelle vicinanze degli spigoli e delle riprese di getto. Lindice di rimbalzo sclerometrico medio Im della superficie di prova si calcola facendo la media dei valori misurati in ogni zona. Vanno esclusi, secondo quanto suggerisce in uno studio (J. Gasparik, Prove non distruttive nell edilizia,quaderni didattici AIPnDMD, 1992) , i valori Ii che non rispettano la condizione:

0,8 Im< Ii

I valori ottenuti devono essere intesi sempre come una stima approssimata della resistenza a compressione. 6) INDAGINI ULTRASONICHE

Il metodo ultrasonico utilizzato per lindividuazione della qualit del calcestruzzo in relazione alluniformit e alla presenza di difetti o cavit allinterno delle strutture. Consente di ricavare il modulo elastico dinamico del calcestruzzo ed il coefficiente di Poisson e successivamente di stimare la resistenza a compressione. La velocit degli ultrasuoni influenzata dallentit del carico, inteso come percentuale del carico di rottura, dellet del calcestruzzo, della forma e delle dimensioni della struttura, della lunghezza del percorso, del rapporto A/C, dello stato di sollecitazione, della temperatura e dellumidit del calcestruzzo e dalle presenza di armature metalliche. La presenza di armature metalliche disposte sia in direzione ortogonale che in direzione parallela a quella di propagazione dellonda ultrasonora rende praticamente impossibile poter effettuare una correlazione affidabile. E conveniente, inoltre, accompagnare le misure di velocit con quelle di attenuazione, poich la presenza di difetti di piccole dimensioni, mentre non influenza la velocit ultrasonica, pu determinare una notevole riduzione della sua ampiezza. Poich non esiste una relazione diretta tra velocit ultrasonica e resistenza a compressione del calcestruzzo si deve provvedere alla costruzione di apposite curve di correlazione.

Fig. Sonda ad ultrasuoni e relativo schema

In Italia la prova regolata dalla UNI 9524/89 modificata da UNI 19524 FA 1 del 1992. Tale norma prevede limpiego di frequenze variabili tra 10 e 20 kHz per percorsi pi lunghi, consentendo lutilizzo di frequenze superiori a 50 kHz per percorsi brevi, al fine di ottenere misure di tempo pi accurate. La norma nellappendice A fornisce uno schema del verbale da redigere durante le fasi de rilievo ultrasonoro. Punto di riferimento europeo sono la BS 1881-203 e la RILEM NDT 1, nonch la ASTM C 5. La misura della velocit di propagazione pu essere eseguita mediante tre differenti modalit:

- per trasparenza, metodo di trasmissione diretta, in cui le due sonde sono posizionate su due facce opposte dellelemento (1-2);

- diagonale, metodo di trasmissione semidiretta, in cui le due sonde sono posizionate su due facce

adiacenti, in genere ortogonali, dellelemento (1-4); - superficiale, metodo di trasmissione indiretta, in cui le due sonde sono posizionate sulla stessa faccia

dellelemento (1-3).

Fig. Schema delle posizioni dei sensori

Questultimo metodo da evitare per non incorrere in errori grossolani nella determinazione della velocit di propagazione dellonda. La costruzione di una appropriata curva di correlazione fondamentale per una idonea interpretazione delle indagini. In letteratura sono presenti diversi studi che mettono in relazione le registrazioni delle velocit con le resistenze a compressione dei calcestruzzi, ma non sono generalmente estendibili perch riferite al calcestruzzo esaminato. Dal momento che lerrore percentuale cresce in modo spropositato per calcestruzzi di scarsa qualit, nel ricavare le leggi di correlazione necessario distinguere il caso di calcestruzzi scadenti da quello di

calcestruzzo di qualit migliore. Nel caso che il numero delle carote non sia significativo, la curva di regressione pu essere costruita secondo quanto suggerito dal CSN 73 13 71: Rc2 = 9,9 (V x C)

2 56 x V x C + 87,8 MPa

in cui : Rc = resistenza a compressione V = velocit dellonda ultrasonica in m/s C = coefficiente di forma dellelemento variabile Se si ha a disposizione almeno una carota per ogni tipologia di elemento strutturale, la resistenza a compressione reale pu essere determinata con Rc = Rc2 K, ove K = Rc

car/Rc2 e Rccar la resistenza a

compressione del calcestruzzo ottenuta con la prova distruttiva. La migliore interpretazione dei dati ottenuti rappresentata dallapplicazione dei minimi quadrati, con una correlazione del tipo Rc = a e

bV ove i parametri a e b vanno determinati con precisione e V la velocit dellonda diretta. 7) PROVE ESTRATTIVE (PULL-OUT)

Il metodo pull-out utilizzato per la determinazione della resistenza a compressione del calcestruzzo in sito. Tale metodo risulta molto pi affidabile di altri metodi superficiali specialmente per calcestruzzi in opera da molto tempo. Sul calcestruzzo da indagare - previa pulizia con pietra

Fig. Esecuzione prova pull out

pomice della zona interessata dalla prova - vengono eseguiti dei fori con il trapano in cui vengono inseriti i tasselli meccanici; questi vengono quindi collegati ad un martinetto particolare, e mediante una pompa manuale ad olio, vengono strappati dal getto di calcestruzzo. Per ogni punto di indagine si eseguono solitamente dalle tre alle cinque prove, i cui valori vengono poi mediati. La forza di estrazione va trasformata in resistenza a compressione equivalente, tenendo presente che il calcestruzzo, durante la prova sottoposto ad uno stato pensionale di tipo triassale e la distribuzione degli sforzi allinterno del materiale complicato dalla presenza degli aggregati. Vanno utilizzate pertanto curve di taratura idonee. I risultati sono fortemente influenzati dal tipo di aggregati, soprattutto, per valori di resistenza superiori a 20MPa.

Fig. Estrazione dellinserto

La prova di estrazione di inserti post-inseriti nel calcestruzzo regolata in Italia dalle norme UNI 7997 e UNI 10157/92, con riferimento alla raccomandazione ASTM C 900. Per ottenere risultati affidabili necessario che la legge di correlazione sia determinata specificamente per il calcestruzzo impiegato nella costruzione, data la notevole influenza della natura degli aggregati sul risultato delle indagini. Una curva di correlazione tra forza massima di estrazione e resistenza media del calcestruzzo Rmc, ricavata da studi sperimentali, presente in letteratura, del tipo:

Rmc = -12,5 x 10-6 x F2 + 0,157 x F + 10 / 10

in cui:

F = forza massima di estrazione in daN Rmc = resistenza del calcestruzzo in MPa Tutti i valori medi potranno concorrere a determinare la resistenza caratteristica Rck definita come resistenza a compressione al di sotto della quale si pu attendere di trovare il 5% della popolazione di tutte le misure effettuate:

Rck = Rtm 1,64 s ove: Rtm = valore medio di tutti i risultati s = scarto quadratico

8) INDAGINI PENETROMETRICHE (SONDA WINDSOR) Il metodo, semplice da applicare, consiste nellinfiggere nel calcestruzzo una sonda metallica per mezzo di unapposita pistola. Il parametro non distruttivo che caratterizza il metodo lindice di penetrazione, cio la lunghezza della parte di sonda non penetrata nel calcestruzzo, misurata con un idoneo strumento digitale. La correlazione tra la resistenza penetrometrica e la resistenza reale del calcestruzzo dipende da un numero assai limitato di parametri. In pratica il risultato influenzato esclusivamente dalla durezza degli inerti. La prova normata dalla UNI 7997, dalla BS 1881-207 e dalla ASTM C 803-79. Questultima afferma anche esplicitamente che possibile costruire delle curve di correlazione che leghino tra loro le resistenze penetrometriche con quelle ricavate da carote, stimando la resistenza a compressione dello stesso calcestruzzo in altri elementi strutturali dellopera in esame. La sua applicazione per conveniente per range di resistenza compresi tra 15 Mpa e 40 MPa , come sottolineato dalla BS 4078-1/1987. Per ogni prova vengono infisse tre sonde ed il risultato della prova la media delle tre misure effettuate. Lattendibilit del risultato dipende dallo scarto tra i valori rilevati, che comunque aumenta al crescere della dimensione massima degli inerti. Secondo la BS 1881-207 la prova va ripetuta se la differenza di penetrazione maggiore di 5 mm.

Fig. Sonda Windsor

Una carica balistica di estrema precisione fornisce lenergia necessaria per far penetrare la sonda nel calcestruzzo, penetrazione che viene effettuata per mezzo di unapparecchiatura a forma di pistola. La sonda penetra, frantuma laggregato e la matrice cementizia e comprime una zona bulbare di circa un dm3, provocando cos una crisi di materiale che come parametri distruttivi si pu paragonare affine alla rottura per compressione. Una piastra guida mantiene la pistola perpendicolare alla superficie del calcestruzzo e nel contempo libera il meccanismo di sparo che non pu essere altrimenti azionato per sicurezza delloperatore o di eventuali osservatori.

Foto 2: sonda Windsor nel conglomerato cementizio.

Una volta inserita la sonda nel calcestruzzo, si inserisce la piastra di rilevamento facendola passare attraverso lapposito foro, assicurandosi che aderisca bene alla struttura. Successivamente si avvita sulla sonda (fino a fine corsa) la testina di misurazione.

Foto 3: pistola e piastra guida

Mediante un rilevatore a corsoio calibrato si effettua la misurazione della porzione della sonda non penetrata, partendo dalla parte superiore della testina e con la punta dellasta che poggia sulla piastra di rilevamento.

Foto 4: esecuzione della misura

Nel caso di applicazioni di sonde singole bisogna eseguire almeno tre rilevazioni; qualora la differenza massima tra esse eccede i 0,2 pollici bisogna usare come media soltanto i due valori pi vicini. Il valore di tale misurazione viene poi raffrontato in una tabella di correlazione dalla quale si rileva la resistenza a compressione. Per calcestruzzi con valore di resistenza superiore a 250 Kg/cm2 la pistola viene caricata in modalit di potenza standard, mentre per quelli con caratteristiche inferiori si impiega la modalit a bassa potenza. Sostanzialmente la carica balistica rimane la stessa, ma nel secondo caso viene ampliata (meccanicamente) la camera di scoppio, in modo da ridurre la potenza di spinta. Le tabelle di correlazione dalle quali vengono lette le resistenze a compressione sono sostanzialmente due, una per la potenza standard e laltra per quella ridotta. Esse sono state elaborate sulla base di oltre 40.000 risultati di prove eseguite su strutture in esercizio e raccolte da vari Enti Federali o Statali americani di controllo che hanno sentito la necessit di disporre di una sonda in grado di rilevare le resistenze effettive dei calcestruzzi nelle loro condizioni operative. Le procedure che regolano il sistema di prova consentono di individuare e di scartare eventuali fattori anomali (presenza di ferri o di vespai) che potrebbero inficiare lesattezza dei risultati della prova.

9) METODI COMBINATI Limpiego dei metodi combinati nasce dallesigenze di ridurre le incertezze e gli errori di misurazioni i ogni singolo metodo. I metodi utilizzabili, secondo le raccomandazioni RILEM 43 CND, devono dipendere da parametri che sono influenzati in modo diverso dalle caratteristiche fisiche del calcestruzzo impiegato. Nellappendice sono indicati sette metodi a due parametri ed i tre metodi a tre parametri che rispettano le condizioni descritte. Il pi diffuso metodo a due parametri il SonReb che utilizza i risultati ottenuti combinando le prove sclerometriche e le indagini ultrasoniche. La redazione di idonee curve di taratura risulta indispensabile quando si voglia utilizzare il metodo SonReb con sufficiente grado di affidabilit nella stima della resistenza a compressione in sito del calcestruzzo. Secondo le raccomandazioni RILEM la determinazione della resistenza a compressione del calcestruzzo con la SonReb consiste:

misurazione del tempo t di transito dellonda ultrasonica e degli indici di rimbalzo

determinazione delle velocit ultrasoniche e dellindice di rimbalzo medio con le seguenti espressioni :

V = h/t Irm = n

i=1 Iri/n

ove con h indicata la lunghezza percorsa dallonda; calcolo della resistenza a compressione relativa alle misure eseguite in corrispondenza di ogni punto di

misura; determinazione del coefficiente di influenza semiteorico oppure sperimentale. Il primo si pu determinare

se nota la composizione di chimico fisica del calcestruzzo indagato. Il secondo calcolato quando non si conoscono le caratteristiche del calcestruzzo sulla base dei risultati delle prove a compressione eseguite su carote estratte in prossimit delle prove SonReb ed del tipo:

C1exp = 1 ni=1 Ri

car/ RiRef

ove : Ri

car = valore della resistenza a compressione della carota iesima Ri

Ref = valore della resistenza a compressione delliesima prova non distruttiva, ottenuto dalle curve relative al calcestruzzo di riferimento

determinazione della resistenza reale del calcestruzzo analizzato con lespressione: Rc

reale = C1 . RcRef

in cui Ct = Cts-t oppure Ct = Ct

exp a seconda dei casi, mentre RcRef il valore della resistenza a compressione del

calcestruzzo di riferimento. I livelli di accuratezza del metodo SonReb, sempre secondo le RILEM, sono: - 10 13% quando nota la composizione del calcestruzzo e sono disponibili i risultati di prove a compressione su carote;

12 15% quando sono disponibili solo i risultati di prove a compressione su carote; 15 20% quando nota solo la composizione del calcestruzzo; >20% quando non si hanno a disposizione carote n si conosce la composizione del calcestruzzo.

In letteratura sono presenti numerose leggi di variazione. I CONTROLLI SULLACCIAIO PER STRUTTURE IN C.A. Lacciaio per c.a. deve essere di origine controllata e qualificata, con produzione sottoposta a prove di tipo statistico, le forniture devono essere accompagnate da copia dellattestato di qualificazione del Servizio Tecnico Centrale del Ministero LL.PP. che ha validit sei mesi dalla spedizione e i fasci devono essere sigillati con marchio indicante la fabbrica e il lotto di produzione. In cantiere il Direttore dei Lavori (o una persona di sua fiducia) deve accertarsi della provenienza delle barre di armatura e della corrispondenza tra la provenienza dichiarata dai certificati di controllo emessi dai Laboratori Ufficiali per le procedure di controllo in stabilimento (che devono sempre accompagnare le forniture dellacciaio per c.a.) con le barre effettivamente messe in opere (controllo dei marchi identificativi). Si sottolinea che non possibile utilizzare acciai per c.a. non controllati in stabilimento (anche le provenienze estere CE ed extra CE devono essere controllate dai Laboratori Ufficiali con sede in Italia). La domanda di prove al Laboratorio Ufficiale deve essere sottoscritta dalla D.L. e deve contenere precise indicazioni sulle strutture interessate dal prelievo. La certificazione emessa dal Laboratorio in caso di mancata sottoscrizione della richiesta prove da parte della D.L. non ha alcun valore. In cantiere la Direzione dei Lavori deve prelevare e sottoporre a prove di trazione, di piegamento (e di distacco del nodo per reti e tralicci) nei Laboratori Ufficiali, entro 30 g. dalla consegna in cantiere e comunque prima della messa in opera, tre spezzoni marchiati di uno stesso diametro scelti entro ciascun gruppo di diametri (da 5 a 10 mm, da 12 a 18 mm e da 20 mm in poi) per ciascuna partita prescelta proveniente dallo stesso stabilimento. Il valore caratteristico di fy, f(0,2) e ft si valutano detraendo alla media dei valori di prova 10 N/mm

2 per fy e f(0.2) e 20 N/mm2 per ft. I prelievi vanno etichettati con sigle indelebili. Qualora queste prove diano risultati negativi occorre ripetere la prova di rottura su altri sei campioni dello stesso diametro e partita (detraendo dalla media dei 3+6 = 9 provini rispettivamente 20 N/mm2 per fy e f(0.2) e 30 N/mm

2 per ft) e, se ancora negativi, su ulteriori venticinque

campioni (questa volta con preavviso allo stabilimento di produzione), applicando per le formule di valutazione del valore caratteristico di fy, f(0,2) e ft che si usa per il controllo di accettazione in stabilimento (allegati 4 e 5 del D.M. 9 gennaio 1996). In caso di esito ulteriormente negativo queste prove vengono inviate al Ministero dei Lavori Pubblici, Servizio Tecnico Centrale e il produttore tenuto ad inserirle tra i risultati dei controlli statistici della sua produzione: la partita risulter quindi non idonea alluso e dequalificata. I campioni sprovvisti di marchio o con un marchio non depositato presso il Servizio Tecnico Centrale non possono assumere alcuna valenza ed i materiali relativi non possono essere impiegati.

Il Direttore dei Lavori deve eseguire sia il prelievo di barre in acciaio in cantiere sia il controllo di corrispondenza tra i certificati della ferriera e lacciaio che sar effettivamente posizionato in opera. Il controllo deve essere eseguito prima di lavorare le barre in cantiere. Tale controllo, per, facoltativo se lacciaio viene prelavorato in un centro di trasformazione nel quale sono stati effettuati i controlli descritti precedentemente. In