Sistema di monitoraggio del degrado dei materiali a conduzione ionica.

Data di pubblicazione

05-09-2016

Codice

CH.16.019.A

Stato

Disponibile

Data di priorità

08-04-2016

Fase

Nazionale

Titolare

Politecnico di Milano

Dipartimento

DIPARTIMENTO DI CHIMICA, MATERIALI E INGEGNERIA CHIMICA "GIULIO NATTA"

Autori

Marco Messina

Descrizione

Il sistema di monitoraggio del degrado dei materiali da costruzione concerne tutti i materiali a conduzione ionica e, in particolare, il calcestruzzo armato. Il sistema di monitoraggio del degrado del calcestruzzo armato acquisisce il potenziale di corrosione delle armature, la conducibilità elettrica e la temperatura del calcestruzzo di una molteplicità di sonde installate nelle grandi opere in calcestruzzo armato. Il potenziale di corrosione delle armature può essere misurato con qualsiasi elettrodo di riferimento o pseudo-elettrodo; la conducibilità elettrica del calcestruzzo può essere misurare con sonde multi elettrodo (MRE); la temperatura può essere misurata con sonde tipo PT100. Questo sistema di monitoraggio è costituito da una prima pluralità di canali di misura per la misura del potenziale di corrosione delle armature, una seconda pluralità di canali di misura per la misura della conducibilità elettrica del calcestruzzo, una terza pluralità di canali di misura per la misura della temperatura del calcestruzzo, uno strumento di misure elettrochimiche e un multiplatore, che sotto il comando di un processore, seleziona i canali di misura da acquisire e li collega allo strumento per misure elettrochimiche. I dati acquisiti sono archiviati all’interno del processore in formato digitale diffuso tipo file “*.csv” e possono essere trasferiti ad un centro di raccolta dati. L’interfaccia software consente all’operatore di scegliere i canali di misura, l’intervallo di acquisizione della misura, il tempo di stabilizzazione della misura e se eseguire o non eseguire automaticamente la compensazione della temperatura.

Campo di applicazione

Le strutture e infrastrutture in calcestruzzo armato di tutto il mondo hanno raggiunto un’età in cui la corrosione delle armature è già stata innescata. Per queste strutture è molto importante tenere sotto controllo la velocità di corrosione delle armature e prevederne la vita residua. La corrosione delle armature all’interno del calcestruzzo causa una progressiva riduzione della resistenza meccanica del materiale con conseguenti rischi strutturali e della salvaguardia della vita umana. La predisposizione di un sistema di monitoraggio del degrado del calcestruzzo armato può evitare precoci fallimenti strutturali e consentire di tenere sotto controllo le variazioni delle prestazioni del materiale e quindi pianificare tempestivamente gli opportuni interventi di ripristino riducendo così gli elevati costi di manutenzione delle opere in calcestruzzo armato. In generale, le strutture in calcestruzzo armato sono caratterizzate da un’elevata variabilità degli spessori di copriferro di conseguenza, è necessario conoscere i parametri elettrochimici a diverse profondità di copriferro comportando un aumento del numero di sonde da installare nel copriferro del calcestruzzo armato. Per conoscere lo stato di degrado del calcestruzzo armato è conveniente monitorare due parametri elettrochimici: il potenziale di corrosione dell’armatura e la conducibilità elettrica del calcestruzzo. Inoltre, la conducibilità elettrica del materiale cambia al variare della temperatura pertanto è preferibile rilevare anche questa grandezza per separare le variazioni di temperatura da quelle legate alle variazioni di umidità relativa.

Vantaggi

I vantaggi del sistema di monitoraggio del degrado dei materiali da costruzione rispetto ai sistemi dell’arte nota sono molteplici e sono riportati di seguito. • Il sistema di monitoraggio proposto, escluse le sonde da inserire nell’opera in calcestruzzo armato, ha dimensioni geometriche molto piccole. • Lo specialista potrà con un unico sistema di acquisizione dati svolgere una molteplicità di misure di potenziale di corrosione, di conducibilità elettrica e temperatura del materiale a diverse profondità. • Le dimensioni geometriche molto ridotte e la possibilità di installare presso la struttura un singolo sistema di acquisizione dati in grado di acquisire le informazioni provenienti da tutte le sonde inserite nella struttura consente una grande semplificazione e agevolazione logistica. • Una delle dirette conseguenze dell’impiego di un singolo sistema di acquisizione dati per tutte le sonde inserite nella struttura è il risparmio economico diretto collegato all’eliminazione della necessità di dover associare un sistema di acquisizione dati per ciascuna sonda. • La possibilità di monitorare la temperatura alla stessa profondità di copriferro delle misure di conducibilità elettrica permette di separare gli effetti delle variazioni di temperatura dalle variazioni di umidità relativa del materiale. • La modalità di comunicazione e trasmissione dati usata nel sistema di monitoraggio proposto rende questo sistema applicabile in qualunque tipologia strutturale. Inoltre, la struttura e infrastruttura di questo sistema di monitoraggio consente all’utente il controllo e la gestione dell’intero sistema da remoto. • L’archiviazione dei dati da parte del sistema di acquisizione dati è immediata, questo evita la perdita di dati sensibili come quelli di un monitoraggio. • Le procedure di comunicazione sono robuste in quando ogni trasferimento d’informazioni ha internamente un sistema di controllo. • Infine, il costo di realizzazione del sistema di monitoraggio proposto è molto basso soprattutto in prospettiva alla sua utilità pratica e vita di servizio.

Stadio di sviluppo

Prototipo

Contatto

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