Le onde ultrasoniche sono oscillazioni meccaniche con frequenze superiori alla soglia dell’udibile umano. La loro velocità di propagazione in un mezzo omogeneo dipende direttamente dalla densità e dalle proprietà elastiche del materiale (modulo elastico e coefficiente di Poisson).
La prova si basa sulla misura del tempo di volo e della velocità di propagazione V degli impulsi ultrasonici nel calcestruzzo indurito. Tale velocità è legata al modulo di elasticità longitudinale (modulo di Young E) e alla densità ρ dalla relazione fondamentale:
I controlli ultrasonici si eseguono su superfici prive di intonaco o rivestimenti e in zone esenti da armature metalliche vicine al percorso dell’onda. Per tale motivo, è opportuno effettuare una prova pacometrica preliminare volta a individuare la posizione e il copriferro delle barre di armatura. Le prove ultrasoniche permettono di stimare l’omogeneità del conglomerato e di individuarne eventuali difetti interni, vespai o microfessurazioni.
Lo sclerometro misura la resistenza meccanica superficiale (durezza) degli elementi in calcestruzzo. Il principio di funzionamento si basa sulla misura del rimbalzo di una massa battente in acciaio che percuote la superficie del materiale: maggiore è la durezza della superficie, maggiore sarà l’indice di rimbalzo S.
Trattandosi di un’indagine non distruttiva di tipo esclusivamente superficiale, l’indice sclerometrico può essere influenzato da diversi fattori distorcenti, tra cui:
Umidità residua del materiale;
Presenza di carbonatazione superficiale;
Presenza di inerti affioranti grossolani o di armatura immediatamente sottosfaccia;
Difetti locali come porosità o nidi di ghiaia;
Snellezza e massa dell’elemento provato.
Il metodo combinato SonReb (Sonic + Rebound) è una tecnica d’indagine indiretta che permette di stimare la resistenza a compressione Rc del calcestruzzo correlando la velocità ultrasonica V e l’indice di rimbalzo sclerometrico S.
L’impiego combinato dei due metodi consente di compensare i rispettivi limiti: l’indagine sclerometrica (superficiale ma sensibile alla densità corticale) limita le incertezze dell’indagine ultrasonica (volumetrica ma influenzata dall’umidità), fornendo una stima della resistenza decisamente più affidabile.
La resistenza meccanica teorica viene calcolata mediante espressioni regressive del tipo:
Dove:
S è l’indice sclerometrico medio della stazione di prova;
V è la velocità di propagazione degli ultrasuoni (km/s o m/s);
a, b, c sono coefficienti adimensionali determinati tramite analisi di regressione multilineare, tarati sui valori di S e V misurati nelle medesime stazioni in cui sono stati prelevati i campioni (carote) per le prove distruttive a compressione.