Un calo di resistività elettrica del 12.48% sotto un carico pari al 20%: è quanto registrato su un calcestruzzo con rapporto acqua/cemento 0.4 in condizioni di piena saturazione. A parità di carico, con saturazione ridotta al 60%, la diminuzione si attesta sul 6.68%. Sono alcuni dei risultati dello studio condotto da Teuku Ferdiansyah, Romaynoor Ismy, Shaban Shahzad, Waqas Rafiq e Kashif Nadeem, pubblicato sul volume 6 della rivista CivilEng (doi: 10.3390/civileng6030038), dedicato all’influenza del rapporto w/c, del grado di saturazione e della temperatura sulla resistività del calcestruzzo.
L’effetto del carico e della porosità sulle misure
Sul piano sperimentale la resistività diminuisce in misura significativa all’aumentare del carico, un comportamento ricondotto dagli autori a effetti di natura geometrica. Nel caso della miscela con w/c pari a 0.4, la riduzione raggiunge il 12.48% a saturazione completa (SR al 100%) e il 6.68% a saturazione del 60%, entrambe rilevate sotto un carico del 20%.
Le miscele characterize da rapporti acqua/cemento più elevati, 0.5 e 0.6, presentano cali più marcati: l’aumento della porosità e della mobilità ionica facilita il trasporto di carica all’interno del materiale. La riduzione massima osservata è del 13.68% e corrisponde al caso con w/c = 0.6.
Perché la resistività conta per durabilità e monitoraggio
La resistività elettrica è un parametro di riferimento nella valutazione della durabilità delle strutture in calcestruzzo armato e nel monitoraggio del loro stato di salute nel tempo. La sua dipendenza dalla porosità della pasta e dalla mobilità ionica ne fa anche un osservabile utile nella prevenzione della corrosione delle armature: le variazioni misurate descrivono, di fatto, le condizioni del mezzo poroso in cui si sviluppano i fenomeni degradativi. Per questo la caratterizzazione quantitativa dei fattori che la governano ha ricadute dirette sia sulla fase di progetto della miscela sia sulla lettura dei dati di monitoraggio.
Tre variabili e tre modelli predittivi
La ricerca affronta in modo sistematico l’influenza di tre grandezze sulla resistività: il rapporto acqua/cemento (w/c), il rapporto di saturazione (SR) e la temperatura. Per rappresentare le relazioni non lineari che legano questi parametri, sono stati costruiti tre modelli predittivi di natura diversa:
- una regressione lineare, assunta come termine di confronto;
- una Support Vector Machine con kernel cubico (cubic SVM);
- una regressione a processi gaussiani (GPR).
Ogni modello è stato addestrato e testato indipendentemente, così da verificare la capacità di ciascuno di cogliere la componente non lineare del fenomeno senza condizionamenti incrociati fra le architetture.
GPR con kernel Matern 5/2: le metriche migliori
Il confronto fra le architetture premia la regressione a processi gaussiani con kernel Matern 5/2, che distanzia in modo netto le alternative. Le metriche di accuratezza ottenute sono le seguenti:
| Metrica | Valore |
|---|---|
| RMSE | 5.21 |
| R² | 0.99 |
| MSE | 27.19 |
| MAE | 3.40 |
Un R² prossimo all’unità, accompagnato da valori contenuti di errore quadratico e di errore assoluto medio, indica che il modello riesce a ricostruire con fedeltà la risposta del materiale al variare simultaneo di w/c, saturazione e temperatura.
La gerarchia delle variabili dall’analisi per permutazione
L’analisi di importanza per permutazione restituisce una gerarchia chiara fra i parametri indagati. Il rapporto di saturazione risulta la variabile più influente sulla resistività, seguito dal rapporto acqua/cemento; la temperatura incide meno di entrambe. Per chi impiega la resistività nel monitoraggio strutturale, l’indicazione operativa è diretta: lo stato di saturazione dell’elemento va registrato e considerato insieme alla misura, perché condiziona la lettura più di ogni altro fattore ambientale o di composizione.
Sul piano della progettazione dei materiali, la conferma del ruolo dominante della saturazione e del w/c, unita alla minore incidenza termica, fornisce un riferimento quantitativo per orientare la definizione delle miscele destinate a opere dove la durabilità e il controllo della corrosione sono prioritari.
Il quadro complessivo rafforza il valore della resistività come osservabile nella valutazione della durabilità e nella prevenzione della corrosione del calcestruzzo armato: disponendo di un modello predittivo accurato, integrato da w/c, grado di saturazione e temperatura, la progettazione della miscela e il monitoraggio della salute strutturale trovano un terreno comune misurabile.
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