La velocità con cui un’onda elastica si propaga in un solido è funzione della densità, modulo di elasticità, il coefficiente di Poisson e quindi è sensibile allo stato locale del mezzo in cui l’impulso si propaga. In  presenza  di disomogeneità (fessure, cavità, cambio di densità ecc.) la velocità di propagazione varia perché tali discontinuità possono assorbire parzialmente, riflettere e rifrangere le onde di vibrazione. Per esempio vuoti, fessure e nodi si comportano come elementi di disturbo del fronte d’onda che viene deviato dal suo percorso originale. L’attenuazione del fascio US può essere ricondotta a due fenomeni principali: Assorbimento e Diffusione.

L’assorbimento è dovuto allo smorzamento del movimento molecolare ed alla successiva trasformazione dello stesso in calore. La viscosità e la conduzione del calore possono produrre effetti negativi sulla trasmissione dell’energia, poiché legate al movimento delle particelle nel materiale.

La diffusione si verifica per la differenza di impedenza acustica tra i due mezzi, in prossimità dell’interfaccia tra difetto e materiale, ed agisce disperdendo il fascio US in più direzioni generando attenuazioni del fascio lungo l’asse di propagazione. Il fenomeno, detto anche “scattering”, è legato alle dimensioni dei difetti ed alla velocità del fascio US, la quale dipende a sua volta dalla frequenza dello stesso. L’intensità della diffusione è particolarmente elevata se la lunghezza dell’onda di propagazione è uguale o minore dell’elemento di disturbo avendo come risultato una rapida attenuazione.

Le indagini (SonReb, Prove pacometriche, Prelievo di carote in calcestruzzo) sono stati commissionati per verificare i risultati delle prove eseguite da un Laboratorio Prove Materiali di Bologna, in quanto poco attendibili. Il laboratorio aveva eseguito prove Sonreb e prove di compressione su campioni cilindrici di calcestruzzo, dichiarando valori molto bassi di resistenza (6 -15 N/mm²).

Il fabbricato oggetto di questo indagine è costituito da strutture portanti in calcestruzzo armato. Le indagini sono state eseguite su cinque pilastri nel piano interrato.

Prove pacometriche. La prima verifica è stata quella per il rilievo delle barre d’armatura tramite prove pacometriche. Il metodo è basato sull’induzione elettromagnetica, generata dalle armature metalliche, rilevata da una delle sonde in dotazione allo strumento appoggiata alla superficie di calcestruzzo. L’armatura dei pilastri indagati è composta da quattro ferri longitudinali lisci (Φ 18 mm) e le staffe sono mediamente ogni 15 cm (Φ 6 mm).

SonReb. Il metodo d’indagine SonReb è un metodo indiretto che consente di rilevare l’omogeneità del materiale e di dare una stima della resistenza R_c di un calcestruzzo indurito, correlando la velocità ultrasonica V e l’indice sclerometrico di rimbalzo S. Tale metodo consente di superare gli errori che si ottengono utilizzando separatamente il metodo sclerometrico, che è un metodo di indagine superficiale, e il metodo ultrasonico, che invece è un metodo di indagine volumetrico. Dalle misure effettuate si è notato che dai i valori di velocità e dall’indice di rimbalzo dello sclerometro i calcestruzzi delle strutture si possono classificare mediamente come buoni (velocità media 3700 m/s, sclerometro 36 e R_ck 25 N/mm²).

Carbonatazione. La fenolftaleina viene usata  per controllare lo stato del PH all’interno del  calcestruzzo informando, nel caso  di mancato viraggio, della presenza di un ambiente in cui il calcestruzzo ha perduto la sua originaria basicità, favorendo la strada per una aggressione chimica delle armature metalliche. In seguito a quanto rilevato si è potuto constatare che il calcestruzzo della struttura indagata, mediante la prova colorimetrica, ha una profondità di carbonatazione variabile di 0,5 cm a 2,5 cm.

Prelievo di carote di calcestruzzo. Sono state prelevate cinque carote di calcestruzzo con diametro 100 mm e lunghezza 210 mm. La resistenza cilindrica f_ck ricavato dalla prova di schiacciamento è stata convertita secondo l’Art. 4.0.2 del D.M. 9 gennaio 1996 in resistenza cubica R_ck (R_ck media 24 N/mm²).

Normativa di riferimento: 

• Le misurazioni ultrasoniche sono state effettuate in conformità alle norme UNI EN 12504-4;
• Le misurazioni sclerometriche sono state effettuate in conformità alle norme UNI EN 12504-2;
• I prelievi di campioni cilindrici sono state effettuate in conformità alle norme UNI EN 12504-1;
• Le prove di compressione sono state effettuate secondo le norme espresse dalle UNI EN 12390/3 : 2009;
• La determinazione della profondità di carbonatazione è stata effettuata in conformità con le UNI EN 14630:2007.