Indagini Ultrasoniche

STIMA DELLE CARATTERISTICHE MECCANICHE DEL CALCESTRUZZO IN OPERA MEDIANTE LA VELOCITÀ DI PROPAGAZIONE DI IMPULSI ULTRASONICI

Principio di funzionamento

Il metodo basato sulla misura della velocità di propagazione di ultrasuoni consiste nello studio della propagazione di onde elastiche longitudinali all’interno del calcestruzzo. Caratteristica del metodo è quella che esso tiene conto delle proprietà meccaniche globali del materiale. La velocità di propagazione delle onde in un materiale omogeneo dipende dalla densità del materiale, dal modulo elastico e dal coefficiente di Poisson. In prima approssimazione la velocità di propagazione è proporzionale alla radice quadrata del modulo elastico ed inversamente proporzionale alla radice quadrata della densità. Entro i limiti in cui queste leggi possono essere estese ad un materiale eterogeneo come il calcestruzzo, è possibile utilizzarle per valutare il modulo elastico le costanti elastiche del calcestruzzo in esame.

La resistenza a compressione è stimata in base alla velocità di trasmissione degli ultrasuoni, ipotizzando la validità di una relazione di proporzionalità tra resistenza a compressione e modulo elastico, utilizzando correlazioni sperimentali.

Si deve tener presente che le onde elastiche subiscono all’interno dell’elemento esaminato, rifrazioni e riflessioni, dovute alla presenza degli aggregati, di fessure, di vuoti. Ciò comporta un’attenuazione del segnale per effetto dell’assorbimento d’energia. Inoltre, per effetto di vuoti o fessure, il percorso effettivamente compiuto dalle onde elastiche può risultare più lungo della distanza tra trasmettitore e ricevitore.

La prova misura la velocità di propagazione delle onde elastiche nel calcestruzzo, determinata come rapporto tra la distanza fra trasmettitore e ricevitore ed il tempo impiegato a percorrerla. La velocità così calcolata può differire dall’effettiva velocità di propagazione delle onde nel calcestruzzo in esame. Per questo motivo la velocità così calcolata è spesso denominata anche “velocità apparente”. Per ridurre il rischio che il fascio di ultrasuoni percorra armature metalliche è opportuno, preliminarmente all’esecuzione della prova, localizzare le armature stesse mediante dispositivi magnetici (pachometro).

Il riferimento per l’esecuzione di prove di velocità di propagazione d’onde microsismiche è costituito dalla norma UNI EN 12504-4:2005 “Prove sul calcestruzzo nelle strutture – Parte 4: Determinazione della velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici”.