Prova con ultrasuoni

Le prove ultrasoniche sono delle indagini non distruttive che permettono la stima, in maniera indiretta, della resistenza meccanica del calcestruzzo in sito.

La prova consiste nella stima della velocità di propagazione di onde meccaniche all’interno dell’elemento di calcestruzzo. La frequenza delle onde è al di sopra del campo delle frequenze udibili dall’orecchio umano.

Il valore della velocità di propagazione delle onde ultrasoniche nel calcestruzzo indurito, in prima approssimazione, è correlato a quello del modulo di Young del materiale che a sua volta è correlato alla resistenza meccanica del conglomerato:

dove d è la densità del calcestruzzo.

L’apparecchiatura consiste in:

• un generatore di impulsi;
• due trasduttori, uno emittente e l’altro ricevente;
• un amplificatore di impulsi;
• un dispositivo elettronico per la misurazione dell’intervallo di tempo.

L’indagine avviene poggiando un trasduttore elettroacustico sulla superficie da indagare, il quale emette un treno di onde, che dopo aver attraversato lo spessore noto di calcestruzzo, viene convertito in segnale elettrico da un secondo trasduttore poggiato sulla superficie opposta consentendo così di calcolare il tempo di transito delle onde nel materiale.

Il valore della velocità delle onde Vp viene calcolato misurando il tempo t che le onde emesse dalla sonda emittente impiegano ad arrivare a quella ricevente.

La velocità è determinata attraverso la seguente formula:                         

dove L è la distanza tra le due sonde.

La prova va eseguita su superfici grezze pertanto prive di intonaco o altro materiale, lontano da zone in cui il conglomerato è ammalorato e possibilmente in zone di calcestruzzo prive di armatura; pertanto sarebbe necessario ricorrere ad una prova pacometrica preliminare per individuare la posizione dei tondini di acciaio.

La prova in genere ha inizio previa preparazione delle superfici di contatto con i trasduttori tramite levigatura e applicazione di particolari paste sulle superfici al fine di ottenere un buon accoppiamento acustico tra il calcestruzzo e i trasduttori.

Oltre che per la stima della resistenza meccanica del calcestruzzo, le prove ultrasoniche consentono di ottenere ulteriori informazioni riguardanti:

• il grado di omogeneità del materiale;
• la presenza di vuoti, lesioni o discontinuità delle strutture;
• i difetti di getto;

In merito alla determinazione della resistenza meccanica, è consigliato combinare le indagini ultrasoniche con prove sclerometriche (metodo Sonreb) al fine di ottenere dei risultati maggiormente identificativi della situazione reale.

Riferimenti Normativi:

• UNI EN 12504-4: Prove sul calcestruzzo nelle strutture – Parte 4: Determinazione della velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici.