Academic literature on the topic 'Béton précontraint – Contrôle non destructif'

Ce projet porte sur l’auscultation des gaines de précontrainte dans les ouvrages en béton précontraint. Après une mise en contexte présentant la précontrainte à l’aide de la post-tension, une étude bibliographique a été menée afin de trouver la méthode d’auscultation la plus appropriée à la détection des vides de coulis. La méthode d’auscultation par ondes radar a été retenue puis étudiée afin d’en dégager les limites et ainsi de concevoir un processus d’essais et de mesures concluant. Cette orientation du projet résulte de l’étude des méthodes d’auscultation mais aussi du choix des gaines de précontrainte en plastique qui ont été jusqu’ici peu étudiées en regard de leur auscultation et dont le marché est en plein développement. Aux termes de cette première phase d’étude, il a été choisi de réaliser 7 corps d’épreuve en béton identiques contenant 2 gaines de précontrainte présentant des remplissages variables de coulis de ciment et des positions diverses au sein des échantillons de béton. Ce projet a permis l’acquisition de connaissances nouvelles sur la localisation par ondes radar des gaines de précontrainte plastique. La profondeur limite à laquelle les gaines peuvent être détectées en fonction de la fréquence de l’antenne a pu être déterminée à l’aide de mesures sur les échantillons. L’impact de la variation du diamètre, de la présence d’armature passive et de la proximité de deux gaines de précontraintes sur la détection des gaines a également été étudié. L’étude du remplissage des gaines donne des perspectives de recherche pour d’améliorer la performance de l’analyse de la mesure radar et de son utilisation pour la détection des vides de coulis souvent responsables de la dégradation des câbles de post-tension. En effet, quatre cas de remplissage ont pu être étudiés : gaines vides, gaines remplies de coulis, gaines contenant des torons et gaines contenant du coulis et des torons avec plusieurs niveaux de remplissage.
This project focuses on auscultation of post-tensioning ducts in prestressed concrete structures. After some background on prestressing, a literature review was conducted to select a non-destructive assessment method that would be most appropriate for detecting grout voids. Following the review, the auscultation radar method has been selected and examined in detail in order to identify its limitations and to propose and implement an appropriate experimental testing program. The selection of the method was not solely based on the litterature review but was also dictated by the choice to concentrate the study on plastic ducts. Althougth these ducts are relatively new on the market, it is expected that, in a near future, they will become commonly used in high aggressive environment. Seven concrete block samples containing 14 identical prestressing plastic ducts were injected with cimentious grout with different filling degree (no grout to entirely fill duct) and were installed at different locations within the concrete samples. This project is a first step towards improving our detection knowledge of plastic prestressing ducts by the radar method. Nevertheless, the study of the influence of ciment grout (degree of filling) gave good research perspectives to improve the performance of the radar measurement analysis and its use for the detection of grout voids often associated with the degradation of post-tensioning cables by corrosion.

Les enjeux économiques et sécuritaires majeurs portant sur l'évaluation de la pérennité des systèmes de précontrainte dans les ouvrages d'art conduisent au développement de nouvelles méthodes d'auscultation. Ces travaux représentent la contribution du LGCgE au programme national de recherche ANR ACTENA sur l'auscultation des câbles tendus non-accessibles. Les objectifs de ce travail sont la détermination du tracé des câbles de précontrainte et la détection des zones de défauts d'injection par thermographie infrarouge active. Le premier chapitre rappelle le contexte de cette étude, ainsi que les travaux antérieurs. L'introduction d'un mode de chauffage par induction conduit à une indétermination sur la présence éventuelle de défaut. Afin de lever cet artefact, le deuxième chapitre introduit une méthode originale de traitement fréquentiel des thermogrammes bruts basée sur une approche systémique dans le domaine fréquentiel. Une modélisation par éléments finis des spécimens expérimentaux permet d'étudier la diffusion et d'élaborer les paramètres expérimentaux. Le troisième chapitre expose les résultats expérimentaux obtenus sur trois spécimens de poutres. La procédure de traitement fréquentiel est appliquée aux séries de thermogrammes bruts obtenus. Les résultats sont discutés et mettent en avant l'intérêt des images de phase. Une approche quantitative est appliquée aux résultats de thermographie infrarouge dans le quatrième chapitre. La méthode d'inversion présentée permet la détermination de la diffusivité thermique du béton d'enrobage ainsi que son épaisseur
The economical and security aspects of the durability of the prestressed concrete construction works lead to develop new non destructive testing methods. This work was developed within the framework of the ANR ACTENA French research project. The main arms are to contribute to the localization of prestressed tendon ducts or rebars and also to the detection of the poor filling defects. The context of this study and previous works are described in the chapter I. The introduction of an inductor heating provides a non uniformity of the heating. In order to avoid any misinterpretation of thermograms, a frequential method based on transfer functions is proposed in chapter II. A 3D numerical model of the experimental specimens is performed by finite element method. Chapter III shows experimental results for three concrete beam specimens. The frequential procedure is applied to the raw thermograms. The results are discussed and highlighted the interest of phase images. A quantitative approach is applied to infrared thermographical results in the chapter IV. Finally, an inverse method is proposed and allowed to the determination of thermal diffusivity and the thickness of the cover concrete

Dans un premier temps, nous proposons, à partir d’un dispositif électrique qui permet par effet Joule d’élever en température les aciers de construction, de détecter le tracé des câbles de précontrainte et des vides d’injection ainsi que de caractériser la diffusivité thermique du béton d’enrobage par thermographie infrarouge active. Dans un deuxième temps, nous présentons une étude sur la localisation géo-référencée de cavités sous un ouvrage en béton par thermographie infrarouge passive. Tout d’abord, sur la base d’un modèle numérique en différences finies utilisant un schéma ADI , une étude comparative est réalisée sur la détection des câbles par contraste et par thermographie à phase pulsée (TPP). Dans l’étude expérimentale réalisée sur des spécimens de poutre précontrainte, nous montrons que la TPP améliore, grâce à l’analyse des images des déphasages fréquentielles, la détection des câbles lorsque le béton d’enrobage est dégradé ainsi qu’en présence de vides d’injection. A partir des mêmes données expérimentales, la caractérisation du béton d’enrobage sain et un béton dégradé est réalisée à l’aide d’une méthode inverse. Les résultats montrent que les diffusivités thermiques estimées sont proches de celles mesurées en laboratoire. En ce qui concerne la démarche d’une localisation géo-réféncée de cavités dans un ouvrage de grande taille, une méthodologie basée sur une étude bi-temporelle est présentée. Les résultats montrent une concordance importante des anomalies thermiques relevées en surface et la présence de cavités observées en sous face de l’ouvrage
This work deals with the study of infrared thermography as a non destructive testing method in order to detect defect in concrete buildings. First time, the aim is to detect tendons and empty duct and characterise the thermal diffusivity of reinforced concrete by active thermography. Pulsed Phase Thermography (PPT) is used to increase the detection by the analyse of phase images in low frequencies. The thermal diffusivity is identified by iterative inverse method Gauss Seidel and numerical model. This method minimise the sum of a least square function defined as the difference between measurements and a model results. Based on an exhaustive study of sensitive coefficients, the experimental mode is optimally designed. Second time, by passive thermography, we try to detect flaws under concrete slabs using time sequential thermography. To obtain accuracy location, the thermal images are associated to a topographical reference

L’auscultation des ouvrages en béton précontraint à l’aide de la post-tension pose un défi particulier puisque l’armature de précontrainte de même que les gaines de précontrainte sont noyées dans le béton et deviennent, par le fait même, difficilement accessibles pour inspection. L’état des armatures de précontrainte (présence de corrosion) de même que la qualité de l’injection au coulis de ciment des gaines (présence de vides de coulis) sont pourtant des indicateurs importants de la durabilité des ouvrages. Afin d’apporter un éclairage sur l’auscultation de tels ouvrages, la présente étude propose d’abord une revue de la littérature sur les méthodes d’évaluation non destructives et commente leur applicabilité dans le contexte des ouvrages précontraints. Suite à cette étude, la méthode de l’impact écho a été sélectionnée puis mise à profit pour l’auscultation de corps d’épreuve fabriqués en laboratoire ainsi que pour l’auscultation de portions de poutres de ponts démantelés. L’endoscopie, considérée comme une méthode semi-destructive, est venue en appui à la méthode de l’impact écho et a été utilisée sur les mêmes éléments de béton. Suite à la description du processus méthodologique utilisé et des échantillons de béton à disposition, un chapitre entier est dédié aux résultats typiques observés. Les conclusions de l’étude montrent que la pratique d’endoscopies sur les ouvrages précontraints est particulièrement bien adaptée à l’observation de vides de coulis dans les gaines de post-tension et à l’observation de l’état des câbles de précontrainte. Dans le cas de l'impact-écho l’étude a montré que, bien qu’il existe un potentiel de détection des vides de coulis, dans les situations de pièces massives et complexes du fait de la présence de multiples câbles, de la présence de dégradations ou d’imperfections géométriques, l’interprétation des résultats s’avère difficile. Le traitement des résultats (signaux) demande à être plus approfondi avant que la méthode impact écho puisse être utilisée de façon courante sur des éléments massifs.
Auscultation of post-tensioned concrete structures represents a particular challenge because the prestressing reinforcement as well as prestressing ducts are embedded in the concrete and become, thereby, mostly inaccessible to Inspection. However, the condition of the tendons (presence of corrosion) as well as the quality of the grout injection of the ducts (presence of voids) are important indicators of a structure durability. In order to shed light upon auscultation of post-tensioned structures, this study first proposes a review of the literature on nondestructive methods and discusses their applicability in the context of prestressed structure assessment. Based on the review, the impact echo method was selected and utilized for the auscultation of test bodies, manufactured in laboratory, as well as for the auscultation of dismantled post-tensioned bridge sampled beams. Endoscopy, considered a semi-destructive testing method, came in support to the impact echo method and was used on the same concrete test bodies or samples. Following the description of the methodology related to the two assessment methods and the description of the concrete samples available, an entier chapter is dedicated to typical experimental results. The findings of the study show that the practice of endoscopy is particularly well suited to the observation of injection voids or of the prestressed reinforcement state in the grouted ducts.. In the case of the impact-echo the study showed that, although there is a potential of grout void detections, in situations where massive and complex parts are involved (due to the presence of multiple cables, the presence of damage or geometrical imperfections), the interpretation of results is difficult. The treatment of the mesures (signals) needs to be further developed before the impact echo method can be used routinely on large elements.

Les travaux présentés dans cette thèse contribuent au développement du contrôle non destructif des conduits de précontrainte extérieure dans les ouvrages d'art. Une sonde capacitive a été développée pour ausculter ces conduits. L'objectif est d'en améliorer le diagnostic.Dans un premier temps, une cellule de mesure en transmission coaxiale a été développée pour caractériser les matériaux présents dans le conduit sur la bande de fréquence 50 MHz - 1 GHz. Le ciment, les produits de la ségrégation du ciment et la cire d'injection ont été étudiés.La deuxième partie du travail exploite ces résultats dans une modélisation directe du problème global. Une étude paramétrique nous a permis de proposer une méthode d'estimation de l'épaisseur de vide à l'intérieur du conduit à partir des signaux délivrés par la sonde, qui a pu être validée sur une maquette de conduit. A partir de ces résultats sont proposées plusieurs améliorations du dispositif visant à l'obtention de signaux plus riches issus des capteurs, afin de pouvoir estimer un plus grand nombre de paramètres.

Le béton est un des matériaux de construction principaux dans les grandes infrastructures telles les routes, les ponts et les centrales électriques. Pour évaluer l’évolution du béton dans ces structures, le contrôle non destructif est une des techniques les plus répandues. Elle fournit des informations non perceptibles a l’oel humain ce que ne permettent pas des techniques d’évaluation conventionnelles. L’objectif principal de ce travail est la simulation numérique d’une technique particuliére de contrôle non destructif : l’analyse radar. La modélisation numérique de cette analyse radar de structures en béton doit permettre de prévoir le comportement du système et sa capacité à détecter des défauts dans différentes configurations. Nous proposons pour atteindre cet objectif, la mise en oeuvre de modèles de propagation des ondes électromagnétiques dans des structures en béton, en utilisant des techniques numériques diverses afin d’examiner les différentes aspects de l’inspection radar. Tout d’abord, nous mettons en oeuvre la méthode des différences finies en 3D qui permet de prendre aisément en compte la modélisation des caractéristiques du béton comme la porosité, la présence de sel et le degré de saturation du mélange en utilisant des modèles de Debye. Ensuite, nous proposons un algorithme d’optimisation pour l’amélioration d’antennes papillon dans le cas de la détection de cibles spatialement proches, en utilisant des Algorithmes Génétiques et la Méthode des Moments. Finalement, nous mettons en oeuvre des algorithmes d’imagerie, qui accomplissent l’évaluation rapide et précise de la forme de la cible enfouie dans des milieux inhomogènes, en utilisant trois méthodes différentes. La performance des algorithmes proposés est confirmée par des simulations numériques
Concrete is the most common building material and accounts for a large part of the systems that are necessary for a country to operate smoothly including buildings, roads, and bridges. Nondestructive testing is one of the techniques that can be used to assess the structural condition. It provides nonperceptible information that conventional techniques of evaluation unable to do. The main objective of this work is the numerical simulation of a particular technique of nondestructive testing: the radar. The numerical modeling of the radar assessment of concrete structures make it possible to envisage the behavior of the system and its capacity to detect defects in various configurations. To achieve this objective, it was implemented electromagnetic wave propagation models in concrete structures, by using various numerical techniques to examine different aspects of the radar inspection. First of all, we implemented the finite-difference time-domain method in 3D which allows to take into account concrete characteristics such as porosity, salt content and the degree of saturation of the mixture by using Debye models. In addition, a procedure to improve the radiation pattern of bowtie antennas is presented. This approach involves the Moment Method in conjunction with the Multiobjective Genetic Algorithm. Finally, we implemented imaging algorithms which can perform fast and precise characterization of buried targets in inhomogenous medium by using three different methods. The performance of the proposed algorithms is confirmed by numerical simulations

Le géoradar (Ground Penetrating Radar (GPR)) constitue une technique de contrôle non destructif (CND) intéressante pour la mesure des épaisseurs des dalles de béton et la caractérisation des fractures, en raison de ses caractéristiques de résolution et de profondeur de pénétration. Les équipements géoradar sont de plus en plus faciles à utiliser et les logiciels d'interprétation sont en train de devenir plus aisément accessibles. Cependant, il est ressorti dans plusieurs conférences et ateliers sur l'application du géoradar en génie civil qu'il fallait poursuivre les recherches, en particulier sur la modélisation et les techniques de mesure des propriétés électriques du béton. En obtenant de meilleures informations sur les propriétés électriques du béton aux fréquences du géoradar, l'instrumentation et les techniques d'interprétation pourraient être perfectionnées plus efficacement. Le modèle de Jonscher est un modèle qui a montré son efficacité dans le domaine géophysique. Pour la première fois, son utilisation dans le domaine génie civil est présentée. Dans un premier temps, nous avons validé l'application du modèle de Jonscher pour la caractérisation de la permittivité diélectrique du béton. Les résultats ont montré clairement que ce modèle est capable de reproduire fidèlement la variation de la permittivité de différents types de béton sur la bande de fréquence géoradar (100 MHz-2 GHz). Dans un deuxième temps, nous avons montré l'intérêt du modèle de Jonscher en le comparant à d'autres modèles (Debye et Debye-étendu) déjà utilisés dans le domaine génie civil. Nous avons montré aussi comment le modèle de Jonscher peut présenter une aide à la prédiction de l'efficacité de blindage et à l'interprétation des ondes de la technique GPR. Il a été déterminé que le modèle de Jonscher permet de donner une bonne présentation de la variation de la permittivité du béton dans la gamme de fréquence géoradar considérée. De plus, cette modélisation est valable pour différents types de béton et à différentes teneurs en eau. Dans une dernière partie, nous avons présenté l'utilisation du modèle de Jonscher pour l'estimation de l'épaisseur d'une dalle de béton par la technique GPR dans le domaine fréquentiel.

Le béton est un des matériaux de construction principaux dans les grandes infrastructures telles les routes, les ponts et les centrales électriques. Pour évaluer l'évolution du béton dans ces structures, le contrôle non destructif est une des techniques les plus répandues. Elle fournit des informations non perceptibles a l'oeil humain ce que ne permettent pas des techniques d'évaluation conventionnelles.

L'objectif principal de ce travail est la simulation numérique d'une technique particulière de contrôle non destructif : l'analyse radar. La modélisation numérique de cette analyse radar de structures en béton doit permettre de prévoir le comportement du système et sa capacité à détecter des défauts dans différentes configurations.

Nous proposons pour atteindre cet objectif, la mise en oeuvre de modèles de propagation des ondes électromagnétiques dans des structures en béton, en utilisant des techniques numériques diverses afin d'examiner les différentes aspects de l'inspection radar. Tout d'abord, nous mettons en oeuvre la méthode des différences finies en 3D qui permet de prendre aisément en compte la modélisation des caractéristiques du béton comme la porosité, la présence de sel et le degré de saturation du mélange en utilisant des modèles de Debye. Ensuite, nous proposons un algorithme d'optimisation pour l'amélioration d'antennes papillon dans le cas de la détection de cibles spatialement proches, en utilisant des Algorithmes Génétiques et la Méthode des Moments. Finalement, nous mettons en oeuvre des algorithmes d'imagerie, qui accomplissent l'évaluation rapide et précise de la forme de la cible enfouie dans des milieux inhomogènes, en utilisant trois méthodes différentes. La performance des algorithmes proposés est confirmée par des simulations numériques.

Le suivi avec précision de la cinétique d'hydratation et du début de liants hydrauliques présente un grand intérêt pratique. Peu de méthodes non destructives sont actuellement utilisables sur site. A cet effet, le travail présenté ici a eu pour but, dans un premier temps, de mettre au point un dispositif expérimental, automatisé, basé sur la mesure par une méthode impulsionnelle, de l'impédance électrique à la résonance, d'un disque piézoélectrique. Dans un second temps, le disque étant implanté dans le milieu à étudier, ce dispositif est utilisé pour suivre le comportement (prise, gel. . . ) de matériaux évolutifs tels les pâtes de ciment, les bétons et des milieux polyphasiques soumis au gel. Les évolutions de l'impédance électrique sont inversées par rapport à celles observées pour des milieux homogènes. L'interprétation et la modélisation de ce comportement original ont été faites par la théorie de Biot. Une bonne concordance théorie-expérience est observée. La cinétique d'hydratation et le début de prise sont déterminés avec précision. Les changements des propriétés mécaniques sont détectées plus tôt qu'avec les autres techniques de maturométrie. Les effets de la température de cure, du rapport e/c et la présence d'adjuvant sont mis en évidence. Les phénomènes observés lors du gel de milieux poreux sont essentiellement attribuables à la seconde onde de Biot. L'impédance électrique mesurée est indépendante de la taille de l'échantillon, autorisant l'utilisation de la technique sur ouvrage.

Dans les pays industrialisés, les parcs d'ouvrages en béton armé étant de plus en plus vieux, les politiques de gestion du patrimoine sont engagées. L'évaluation de l'état d'endommagement de ces structures est une donnée essentielle à la planification des travaux, et le Contrôle Non Destructif (CND) apparaît comme un outil adapté au contexte et aux besoins des maîtres d'ouvrages. Parmi les méthodes existant, la mesure des résistivités électriques est actuellement utilisée essentiellement pour la caractérisation de la corrosion des armatures. Elle présente toutefois une sensibilité à la porosité du matériau, et à la circulation des charges électrolytiques dans la matrice, qui semble pouvoir être exploitée pour l'étude des altérations du béton. Les travaux effectués au cours de la thèse ont pour objectif d'étudier et de développer la technique de la mesure des résistivités électriques, par quadripôle carré, sur les ouvrages en béton armé, pour la caractérisation de leur état d'endommagement. Dans un premier temps, le travail s'oriente sur la définition d'une procédure de mesure in situ qui prend en compte les différentes grandeurs d'influence de la mesure (paramètres extérieurs, structuraux, ou liés à la mesure) ; cela afin d'en minimiser les effets ou d'acquérir l'information nécessaire à leur correction en phase de dépouillement. Dans un second temps, différentes altérations physico-chimiques, ou de type fissuration, sont étudiées [. . . ]