ScleroSonicDrill – Laboratorio Interdipartimentale PoliNDT

Il metodo ScleroSonicDrill consiste sostanzialmente nella trasformazione di un comune trapano a percussione in uno strumento che consenti di misurare durante la perforazione sia la propagazione delle onde elastiche generate lungo la punta del trapano (come se fosse una sorta di sclerometro), sia la velocità di propagazione dell’onda attraverso lo spessore indagato (prova sonica). Esso rappresenta l’evoluzione di una precedente versione di trapano a percussione modificato al fine di poter misurare in continuo il tempo ed il lavoro spesi per un avanzamento unitario della punta (vedi per approfondire). La versione più avanzata di strumento si compone di:

- Trapano battente
- Sensore ultrasonico a contatto puntiforme
- Amplificatore a banda larga
- Oscilloscopio
- Scheda di aquisizione

Dopo aver individuato le zone più significative si procede alla perforazione del calcestruzzo con il trapano modificato. All’estremità della punta, le onde elastiche generate dal trapano vengono in parte riflesse sottoforma di onde di trazione ed in parte trasmesse al manufatto. Le onde elastiche che si propagano lungo la punta del trapano vengono rilevate in continuo da una coppia di estensimetri a doppia griglia, collegati ad un dispositivo a contatti striscianti secondo uno schema a ponte intero, predisposti alla base della punta. Questo tipo di collegamento riduce notevolmente le derive termiche dovute al riscaldamento della punta e l'effetto delle inevitabili variazioni della resistenza elettrica lungo la linea di trasmissione del segnale.

L’onda trasmessa al provino dipende dall’impedenza acustica locale del calcestruzzo e, quindi, dalla sua integrità. La sua registrazione tramite un sensore ultrasonico a contatto puntiforme posizionato in corrispondenza della punta sulla superficie opposta rispetto a quella perforata permette di ottenere una misura in continuo della velocità di propagazione dell’onda all’avanzare della punta. Tale parametro è espressione del danneggiamento locale del calcestruzzo. Estensimetri (il sui segnale viene dapprima amplificato) e sonda ultrasonica sono connessi ad un oscilloscopio.

L'acquisizione dei dati è stata organizzata in due ruotine distinte implementate nel linguaggio di programmazione ad oggetti LabVIEW. Da un lato, la tensione e la corrente erogate dalla batteria, la profondità del foro e il tempo trascorso vengono misurati mediante una scheda multifunzione attivata da un fotodiodo ad ogni giro del motore. Queste misure consentono di valutare la velocità di avanzamento e la potenza netta consumata, in accordo con la versione originaria del metodo Parallelamente, ad ogni battuta del percussore viene acquisito un buffer di misure della deformazione della punta e del segnale ricevuto dal sensore ultrasonico.