Quando si sceglie un metodo per monitorare la resistenza alla compressione del calcestruzzo, è importante che i responsabili di progetto considerino l’impatto che ciascuna tecnica avrà sul loro programma. Mentre alcuni processi di prova possono essere eseguiti direttamente in cantiere, altri richiedono tempi supplementari per la consegna dei dati di resistenza da parte di strutture terze. Il tempo non è l’unico fattore che contribuisce alle decisioni dei project manager. L’accuratezza del processo di prova è altrettanto importante, poiché influisce direttamente sulla qualità della struttura in calcestruzzo.
Il metodo più comune per il monitoraggio della resistenza del calcestruzzo in opera, è l’uso di cilindri a maturazione in campo. Questa pratica è rimasta generalmente invariata dall’inizio del XIX secolo. Questi campioni vengono gettati e stagionati secondo la norma ASTM C31 e sottoposti a prove di resistenza alla compressione da parte di un laboratorio terzo in varie fasi. Di solito, se la soletta ha raggiunto il 75% della resistenza progettata, gli ingegneri danno il via libera alla squadra per passare alle fasi successive del processo di costruzione. Da quando è stato introdotto questo metodo di prova, sono stati fatti molti passi avanti per accelerare il processo di indurimento.
Tra questi, l’uso di coperte riscaldanti, additivi e ritardanti di vapore. Tuttavia, gli appaltatori aspettano ancora tre giorni dopo la posa prima di effettuare la prova di resistenza, anche se spesso gli obiettivi vengono raggiunti molto prima. Nonostante ciò, molti direttori di progetto preferiscono attenersi a questa prassi di verifica perché è “il modo in cui si è sempre fatto”. Ciò non significa però che questa tecnica sia il metodo più veloce e accurato per verificare la resistenza di tutti i posizionamenti. Infatti, oltre alle prove di rottura dei cilindri, si possono utilizzare molte altre pratiche. Ecco sette diversi approcci da considerare quando si sceglie un metodo di prova di resistenza:
Metodi per la verifica della resistenza alla compressione del calcestruzzo..
1. Martello a rimbalzo o martello Schmidt (ASTM C805):
Metodo: Un meccanismo di rilascio a molla viene utilizzato per attivare un martello che colpisce uno stantuffo per penetrare nella superficie del calcestruzzo. Alla distanza di rimbalzo tra il martello e la superficie del calcestruzzo viene attribuito un valore compreso tra 10 e 100. Questa misura viene poi correlata al valore del calcestruzzo. Questa misura viene poi correlata alla resistenza del calcestruzzo.
Pro: Relativamente facile da usare e può essere effettuata direttamente in loco.
Contro: per ottenere misure accurate è necessaria una pre -calibrazione con campioni carotati. I risultati del test possono essere falsati dalle condizioni della superficie e dalla presenza di aggregati di grandi dimensioni o di armature al di sotto del punto di prova.
2. Test di resistenza alla penetrazione (ASTM C803) :
Metodo: Per completare una prova di resistenza alla penetrazione, un dispositivo infila un piccolo perno o una sonda nella superficie del calcestruzzo. La forza utilizzata per penetrare nella superficie e la profondità del foro sono correlate alla resistenza del calcestruzzo in opera.
Pro: Relativamente facile da usare e può essere eseguita direttamente in loco.
Contro: i dati sono significativamente influenzati dalle condizioni della superficie e dal tipo di forma e di aggregati utilizzati. Richiede una pre-calibrazione con più campioni di calcestruzzo per ottenere misure di resistenza accurate.
3. Velocità degli impulsi ultrasonici:
Metodo: Questa tecnica determina la velocità di un impulso di energia vibrazionale attraverso una lastra. La facilità con cui questa energia si fa strada attraverso la lastra fornisce misure relative all’elasticità, alla resistenza alla deformazione o alle sollecitazioni e alla densità del calcestruzzo. Questi dati vengono poi correlati alla resistenza della lastra.
Pro: Si tratta di una tecnica di controllo non distruttiva che può essere utilizzata anche per rilevare difetti all’interno del calcestruzzo, come fessure e alveolature.
Contro: questa tecnica è fortemente influenzata dalla presenza di armature, aggregati e umidità nell’elemento in calcestruzzo. Inoltre, richiede la calibrazione con più campioni per un test accurato.
4. Prova di trazione (ASTM C900) :
Metodo: Il principio alla base di questo test è quello di tirare il calcestruzzo utilizzando un’asta metallica gettata in opera o post-installata nel calcestruzzo. La forma conica tirata, insieme alla forza necessaria per tirare il calcestruzzo, è correlata alla resistenza alla compressione.
Pro: Facile da usare e può essere eseguito sia su costruzioni nuove che vecchie.
Contro: questo test comporta la frantumazione o il danneggiamento del calcestruzzo. Per ottenere risultati accurati è necessario un numero elevato di campioni di prova in diversi punti della lastra.
5. Carotaggi (ASTM C42) :
Metodo: Si utilizza una carotatrice per estrarre il calcestruzzo indurito dalla soletta. Questi campioni vengono poi compressi in una macchina per monitorare la resistenza del calcestruzzo in situ.
Vantaggi: Questi campioni sono considerati più accurati rispetto ai provini stagionati in campo, perché il calcestruzzo sottoposto a prova di resistenza è stato sottoposto all’effettiva storia termica e alle condizioni di stagionatura della soletta in opera.
Contro: si tratta di una tecnica distruttiva che richiede il danneggiamento dell’integrità strutturale della lastra. Le posizioni delle carote devono essere riparate in seguito. Per ottenere i dati di resistenza è necessario utilizzare un laboratorio.
6. Cilindri gettati in opera (ASTM C873) :
Metodo: Le forme cilindriche vengono posizionate nel luogo del getto. Il calcestruzzo fresco viene versato in questi stampi che rimangono nella soletta. Una volta induriti, i campioni vengono rimossi e compressi per verificarne la resistenza.
Pro: È considerata più accurata dei provini stagionati in campo perché il calcestruzzo è sottoposto alle stesse condizioni di stagionatura della soletta in opera, a differenza dei provini stagionati in campo.
Contro: si tratta di una tecnica distruttiva che richiede il danneggiamento dell’integrità strutturale della lastra. Le posizioni dei fori devono essere riparate in seguito. Per ottenere i dati di resistenza è necessario utilizzare un laboratorio.
7. Sensori di maturità senza fili (ASTM C1074) :
Metodo: Questa tecnica si basa sul principio che la resistenza del calcestruzzo è direttamente correlata alla storia della sua temperatura di idratazione. I sensori wireless vengono posizionati all’interno della cassaforma del calcestruzzo, fissati sull’armatura, prima del getto. I dati sulla temperatura vengono raccolti dal sensore e caricati su qualsiasi dispositivo intelligente all’interno di un’app tramite una connessione wireless. Queste informazioni vengono utilizzate per calcolare la resistenza alla compressione dell’elemento in calcestruzzo in sito in base all’equazione di maturazione impostata nell’app.
Pro: I dati sulla resistenza alla compressione vengono forniti in tempo reale e aggiornati ogni 15 minuti. Di conseguenza, i dati sono considerati più accurati e affidabili, poiché i sensori sono incorporati direttamente nella cassaforma e sono quindi soggetti alle stesse condizioni di maturazione dell’elemento in calcestruzzo gettato in opera. Ciò significa anche che non si perde tempo in cantiere in attesa dei risultati di un laboratorio terzo.
Contro: richiede una calibrazione una tantum per ogni miscela di calcestruzzo per stabilire una curva di maturità utilizzando le prove di rottura dei cilindri. Metodi combinati per le prove di resistenza.
Per garantire il controllo e la garanzia di qualità di una struttura in calcestruzzo, talvolta si ricorre a una combinazione di questi metodi di misurazione della resistenza alla compressione. Un metodo combinato offre una panoramica più completa della lastra, consentendo di confermare i dati sulla resistenza utilizzando più di un metodo di prova. L’accuratezza dei dati di resistenza aumenterà anche perché l’uso di più metodi aiuterà a tenere conto dei fattori di influenza, come il tipo di cemento, le dimensioni degli aggregati e le condizioni di stagionatura.
Ad esempio, è stata studiata una combinazione tra il metodo della velocità degli impulsi ultrasonici e la prova del martello di rimbalzo. Analogamente, quando si utilizza il metodo della maturazione in cantiere per testare la resistenza alla compressione, si raccomanda di eseguire prove di rottura dei cilindri al 28° giorno del ciclo di vita del calcestruzzo a scopo di accettazione e per confermare la resistenza della lastra in opera.
Scelta del metodo di resistenza alla compressione:
Test come il martello a rimbalzo e la tecnica di resistenza alla penetrazione, pur essendo facili da eseguire, sono considerati meno accurati di altri metodi di prova . Questo perché non esaminano il centro dell’elemento in calcestruzzo, ma solo le condizioni di maturazione direttamente sotto la superficie della lastra. Pratiche come il metodo della velocità degli impulsi ultrasonici e il test di pull out sono più difficili da eseguire perché il loro processo di calibrazione è lungo e richiede un gran numero di campioni per ottenere dati accurati. La scelta di un metodo di prova può dipendere semplicemente da ciò che si conosce e a cui si è abituati. Tuttavia, l’accuratezza di questi test e il tempo necessario per ottenere dati sulla resistenza sono fattori significativi che non sempre vengono presi in considerazione come dovrebbero.
Pensate a dove vanno a finire il vostro tempo e il vostro denaro durante la costruzione di un progetto. Quanto di questo tempo e denaro viene speso per le riparazioni, le spese per i laboratori di analisi e la manodopera extra per assicurarsi che il progetto venga terminato in tempo? L’accuratezza della tecnica scelta può determinare problemi futuri di durata e prestazioni della struttura in calcestruzzo. Inoltre, la scelta di una tecnica che richiede più tempo per ricevere i dati di resistenza può essere dannosa per le scadenze del progetto, con un impatto negativo sulla produttività del cantiere. Al contrario, la scelta dello strumento giusto può influire positivamente sulle tempistiche del progetto e consentirvi di concludere il progetto al di sotto del budget.
