Negli ultimi anni gli interventi edilizi hanno riguardato più i fabbricati esistenti che quelli di nuova costruzione attraverso sopraelevazioni, ampliamenti e cambi di destinazione d’uso resi possibili dai recenti provvedimenti legislativi. Le Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 08) hanno introdotto per la prima volta l'obbligo di eseguire prove atte al conseguimento di un sufficiente "livello di conoscenza" dei materiali di cui è composta la struttura.
Molti edifici esistenti, infatti, mostrano un elevato stato di degrado dei conglomerati cementizi e una serie di problematiche quali:

• scarso controllo sulla qualità dei materiali;
• errori progettuali;
• mancata corrispondenza tra elaborati progettuali e stato di fatto;
• mancanza di manutenzione;
• prescrizioni normative vigenti all’epoca di costruzione meno restrittive di quelle attuali.

L’esecuzione di indagini diagnostico-strutturali, distruttive e non, è infatti mirata alla determinazione dello stato di conservazione e della resistenza meccanica dei materiali strutturali in previsione ad esempio di un progetto di miglioramento o adeguamento sismico.
La caratterizzazione dei materiali può essere ottenuta con prove distruttive, che risultano invasive per le strutture portanti, mediante prove non distruttive o attraverso una combinazione di entrambe le prove opportunamente tarate e controllate.
La difficoltà legata all’esecuzione esclusiva di prove distruttive risiede tutta nella scelta di quali e quanti elementi strutturali considerare, avendo l’esigenza di avere un set di dati il più corposo possibile e dovendo evitare allo stesso tempo di indebolire eccessivamente la struttura portante dell’edificio.
Pertanto la possibilità di utilizzare prove distruttive e non distruttive rappresenta certamente la soluzione ottimale per la caratterizzazione meccanica dei calcestruzzi, in quanto limita il numero di carote da prelevare dagli elementi strutturali e consente di fornire dati resistenziali espressivi sia del comportamento superficiale sia di quello nelle zone profonde del materiale.

A tal proposito lo Studio valuta, di volta in volta, la loro applicazione in funzione delle richieste e degli obiettivi da raggiungere, nonché le possibili integrazioni tra i vari metodi, relazionandosi con le società in grado di eseguire tali indagini.

Prove distruttive

• Carotaggi e/o Microcarotaggi;
• Prove a compressione.

Prove non distruttive

• Indagine Pacometrica (o Magnetometrica);
• Indagine Sclerometrica;
• Indagine Ultrasonica;
• Misura della profondità di Carbonatazione.

Carotaggi e/o Microcarotaggi
Una delle prove meccaniche di tipo distruttivo più largamente utilizzata per poter definire le caratteristiche meccaniche degli elementi in cemento armato o in muratura è sicuramente rappresentata dalla operazione di estrazione, attraverso l’ausilio di apposite macchine carotatrici, di campioni cilindrici con diverso diametro e diversa lunghezza. Tali provini subiscono successivamente l’indagine per la definizione del livello di carbonatazione e la fase di rettifica per poter essere sottoposti alla prova a schiacciamento o compressione.
Le modalità esecutive per l’estrazione delle carote seguono regole di buon senso, ossia evitare di realizzare carotaggi vicini ai giunti o ai bordi, quindi in zone a più elevata concentrazione tensionale, scegliere diametri e lunghezza delle carote in funzione rispettivamente delle dimensioni degli aggregati e del diametro della carota stessa, fare in modo che non contengano nè barre di armature, né calcestruzzo carbonatato.

Prove a compressione
Le prove meccaniche di compressione, effettuate con macchina a compressione certificata sui provini cilindrici precedentemente tagliati e rettificati secondo normativa in un rapporto altezza/diametro pari ad 1, vengono affidate a Laboratori Ufficiali accreditati dal Ministero dei Trasporti e delle Infrastrutture nonché di fiducia dello Studio Alloro.

Indagine Pacometrica
Spesso si opera su manufatti per i quali non si hanno dati sulla disposizione delle armature, sull'esecuzione delle strutture e sulle caratteristiche dei materiali e il quesito che il più delle volte viene posto è quello di conoscere l'effettiva disposizione delle barre di armatura, il loro numero, il loro diametro e la misura del copriferro senza danneggiare la struttura in esame. Quindi per eseguire indagini per verificare la corretta posa in opera delle barre d'armatura, oppure per eseguire un controllo di qualità e stimare le caratteristiche meccaniche del calcestruzzo, mediante prove distruttive e/o non distruttive, è fondamentale collocarsi in una posizione dove non ci siano barre di armatura, al fine di non vanificare il significato delle indagini.
Infatti, tutte le stazioni di misura andranno fissate dopo aver individuato la posizione delle armature principali e delle staffe in modo da escluderle dalla superficie di prova (per l'indagine sclerometrica), dal percorso delle onde elastiche (per l'indagine ultrasonica) e dalla zona dove eseguire il prelievo del campione cilindrico di calcestruzzo.
L'indagine non distruttiva che quindi, consente la localizzazione delle armature nei getti di calcestruzzo è l'indagine pacometrica. Essa utilizza uno strumento portatile (pacometro) di impiego estremamente rapido, semplice e sicuro. Questo metodo si avvale del principio della misurazione dell'assorbimento del campo magnetico, prodotto dalla stessa apparecchiatura, che viene evidenziato tramite sistema analogico o digitale (in alcune apparecchiature più sofisticate è anche acustico).
Tali prove consentono di "leggere", in proiezione sulla superficie di calcestruzzo, la posizione delle armature, così da consentire una stima della misura dell'interferro e del copriferro delle armature longitudinali, presenti nel piano parallelo al piano d'indagine, e del passo delle staffe.

Indagine Sclerometrica
L’indagine sclerometrica è di gran lunga la prova non distruttiva più frequentemente usata in tutto il mondo per la stima della qualità del calcestruzzo. Consente di stimare la durezza superficiale del calcestruzzo e, attraverso curve di correlazione appropriate, la sua resistenza a compressione su strutture già realizzate.
Tale prova non potendosi sostituire integralmente alla determinazione della resistenza a compressione del calcestruzzo mediante prova distruttiva a compressione viene anche utilizzata per effettuare una valutazione dell’uniformità del calcestruzzo in sito allo scopo di delineare zone od aree caratterizzate dalla presenza di calcestruzzo di scarsa qualità o deteriorato.
L’indagine sclerometrica stima la resistenza del calcestruzzo con una precisione abbastanza grossolana intorno al 15-20% ed è fortemente influenzata dalla disomogeneità e non isotropicità del calcestruzzo.

Indagine Ultrasonica
La velocità di propagazione degli impulsi in un mezzo dipende dalla sua densità e dalle sue proprietà elastiche, che a loro volta sono correlate alla qualità e alla resistenza del materiale. Il metodo consiste nella misurazione del tempo di trasmissione degli impulsi ultrasonici dalla sonda trasmittente a quella ricevente (tempo di volo) per risalire, nota la distanza percorsa, alla velocità di propagazione apparente. Tale dato viene completato dall’osservazione dell’attenuazione dell’intensità del segnale ricevuto rispetto all’intensità del segnale in ingresso.
E’ quindi possibile ottenere informazioni circa le proprietà degli elementi strutturali tramite indagini
ultrasoniche, in particolare riguardo a:
Omogeneità dei getti di calcestruzzo;
Presenza di cavità, fessure o difetti (ad esempio nidi di ghiaia);
Degrado dovuto al gelo o all’esposizione al fuoco;
Modulo di elasticità normale;
Resistenza del conglomerato.
L’indagine è assolutamente non invasiva e richiede solamente l’accesso alla superficie esterna dell’elemento strutturale per il posizionamento delle sonde.

Misura della profondità di Carbonatazione
L’indagine ha lo scopo di misurare la profondità di carbonatazione dello strato superficiale del calcestruzzo. La carbonatazione aumenta la durezza superficiale del calcestruzzo.
Il calcestruzzo possiede un valore di pH di circa 12.5, cosa che gli conferisce un carattere fortemente alcalino. Questa forte alcalinità costituisce una protezione naturale dell’armatura contro la corrosione (passivazione).
Il fenomeno chimico è conseguente all’anidride carbonica dell’aria che penetrando nei pori del calcestruzzo neutralizza la calce libera presente. Il pH dello strato superficiale del calcestruzzo si abbassa fino a scendere a 9, provocando il fenomeno della carbonatazione.
In questo stato il calcestruzzo è fortemente permeabile e riduce la capacità protettiva; fornisce inoltre, allo strato superficiale, una durezza superiore che tende ad ingannare i metodi di determinazione della resistenza a compressione misurati con sclerometro e pull-out.
Quando il copriferro è carbonatato per tutto lo spessore protettivo delle armature, la situazione cambia. Prescindendo dall’eventuale presenza di cloruri, che aggraverebbe la situazione, la corrosione si produce velocemente solo nelle zone soggette a dilavamento o per U.R.>90%. In queste circostanze l’aumento di volume prodotto dall’ossido di ferro produce l’espulsione del copriferro e, di conseguenza, un incremento del fenomeno della corrosione. Nelle altre zone, all’interno di edifici o aree schermate dalla pioggia, il fenomeno della corrosione rimane trascurabile.
La prova si effettua spruzzando una soluzione di fenolfetaleina sulla superficie di un frammento o di un carota di calcestruzzo in esame per rilevare la diminuzione di alcalinità causata dalla carbonatazione evidenziata dal caratteristico cambio di colore (la carota di calcestruzzo infatti presenterà il caratteristico colore rosso nella parte di calcestruzzo non ancora carbonatato).
In definitiva, tale prova valuta il potenziale grado di protezione alla corrosione delle barre di armatura.