Nelle strutture in calcestruzzo armato, sia esistenti che di nuova costruzione, conoscere la resistenza del calcestruzzo e dell’acciaio è indispensabile per poter progettare qualsiasi tipo di intervento strutturale.
All’interno delle vigenti Norme Tecniche per le costruzioni (NTC 2018), viene specificato che qualsiasi intervento sull’esistente deve prevedere una caratterizzazione meccanica dei materiali.
Per le strutture in calcestruzzo armato le caratteristiche meccaniche da indagare sono:
- Resistenza del calcestruzzo
- Tensione di snervamento, resistenza a rottura e allungamento dell’acciaio.
In questo contesto è fondamentale eseguire prelievi di campioni in sito sia per la determinazione diretta dei parametri già citati ma anche per tarare i risultati ottenuti da prove non distruttive. Il prelievo di barre d’armatura è anche finalizzato all’ identificazione della classe dell’acciaio. La quale è utilizzata con riferimento alla normativa vigente all’epoca della costruzione. Anche per le nuove costruzioni può rendersi necessario valutare la resistenza del calcestruzzo in sito. Cioè quando:
- Le resistenze a compressione dei provini prelevati durante il getto non soddisfino i criteri di accettazione della resistenza caratteristica prevista nel progetto.
- Sorgano dubbi sulle modalità di confezionamento, conservazione, maturazione e prova dei provini di calcestruzzo.
- Sorgano dubbi sulle modalità di posa in opera, compattazione e maturazione del calcestruzzo.
- Si renda necessario valutare a posteriori le proprietà di un calcestruzzo precedentemente messo in opera.
Per l’estrazione si utilizzano carotatrici (aventi corone diamantate periodicamente affilate) con potenze che vanno dai 2000 ai 6000 W ed altre attrezzature per definire il peso e le dimensioni dei campioni sottoposti a prova, come bilance (errore massimo pari allo 0,1% della massa), calibri (con errore massimo ammissibile dell’1%), livelle e squadre.
Preliminarmente alle operazioni di prelievo, è necessario effettuare un’accurata indagine pacometrica, in modo da mappare tutte le armature ed evitare di tagliare una barra durante le operazioni di carotaggio. Infatti, se la barra viene tagliata, non solo essa dovrà essere ripristinata, ma causerà una ridotta significatività della carota prelevata e problemi durante l’estrazione.
Una volta identificata la zona di carotaggio, va definito il rapporto tra lunghezza e diametro del campione.
Preliminarmente alle operazioni di prelievo di campioni di calcestruzzo, va tenuta in considerazione l’incidenza della dimensione dell’aggregato e del diametro della carota sulla resistenza a compressione.
Le attività si articolano poi secondo le seguenti fasi:
- Ancoraggio rigido della carotatrice perpendicolarmente alla superficie dell’elemento.
- Montaggio del sistema di raccolta delle acque di carotaggio.
- Collegamento con la pompa per la fornitura d’acqua alla macchina (necessaria per eseguire un taglio pulito, senza diffusione di polvere e per evitare che la carotatrice si surriscaldi).
- Avanzamento della carotatrice avendo cura di mantenere i giri del motore costanti.
- Estrazione delle carote e ripristino del foro mediante malta fibrorinforzata premiscelata, tixotropica, leggermente espansiva.
Una volta estratte, le carote vanno esaminate accuratamente (rilevando eventuali anomalie e stimando i vuoti facendo riferimento a documentazione normalizzata oppure attraverso confronti con calcestruzzi di caratteristiche simili) per poi essere preparate alla prova di compressione mediante spianatura o cappatura, (tecniche che garantiscono una superficie liscia e piana dei provini durante della compressione).
Immediatamente dopo aver concluso le operazioni di estrazione della carota occorre asciugarla, marcarla e identificarla (registrando anche la posizione di barre tagliate durante la perforazione). È anche necessario proteggerle dall’essiccazione all’aria (condizioni ottimali sono la vasca o la camera di maturazione). Prima della prova di compressione i campioni devono essere tenuti per almeno 24 ore all’aria.
Anche per il prelievo di barre d’armatura (estrazione barra armatura) occorre individuare, mediante pacometro, la posizione del campione. Successivamente si procede:
- Asportando localmente il copriferro in corrispondenza della barra individuata, mediante un demolitore, con messa a nudo ed isolamento laterale della barra di armatura per una lunghezza di almeno 80 cm. Occorre fare sempre attenzione a non urtare la barra da estrarre con la punta del demolitore.
- Tagliando uno spezzone di armatura lungo 50÷60 cm con smerigliatrice angolare per prelevare il campione d’armatura.
- Identificazione della barra indicando sigla, posizione, tipo, diametro.
- Saldando in opera una seconda barra affiancata a quella oggetto del prelievo, di uguale diametro e di lunghezza di almeno 80 cm; Laddove possibile si può anche prevedere la saldatura di due barre in sostituzione di quella prelevata. I cordoni di saldatura saranno continui alle 2 estremità della zona di sovrapposizione tra barra oggetto del prelievo e la nuova barra.
- Ripristinando il copriferro demolito mediante malta fibrorinforzata premiscelata, tixotropica, leggermente espansiva.
- Preparazione del campione per l’esecuzione della prova di trazione.
Quando la posizione delle barre lo permette si può anche procedere effettuando prima la saldatura e poi l’estrazione della barra, facendo tuttavia attenzione a non intaccare i nuovi cordoni di saldatura. Usualmente si cerca di evitare l’apertura o il taglio delle staffe, ma qualora tali operazioni si rendano necessarie per l’estrazione della barra, allora occorrerà prevedere la richiusura della staffa o il ripristino di quelle tagliate.