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Mesures ultrasoniques No. 1/18, février 2018 TECHNOLOGIE ET RECHERCHE POUR LE B

Mesures ultrasoniques No. 1/18, février 2018 TECHNOLOGIE ET RECHERCHE POUR LE BÉTON Bulletin 1 Introduction Les mesures ultrasoniques permettent d’investiguer de manière non des- tructive la qualité et l’épaisseur d’éléments de structure en béton. Deux technologies distinctes existent, en fonction de l’objectif des investiga- tions : - mesure de la vitesse d’impulsion ultrasonique, en transmission (fig. 1) - mesure de l’écho d’impulsion ultrasonique, en réflexion (fig. 2) Dans le cas de la mesure par écho d’impulsion ultrasonique, l’émetteur et le récepteur se situent dans le même transducteur. Cette configuration facilite la mesure, car l’opérateur n’a pas besoin d’accéder aux deux faces de l’élément à investiguer. Il existe aujourd’hui des transducteurs à onde de cisaillement à contact sec pour les mesures en réflexion comme en transmission qui permettent de de se passer du gel couplant. Fig. 1: Mesure de vitesse d’im-pulsion ultrasoniqueen trans-mission[Proceq]Fig. 2: Transducteur à écho d’impulsion(émetteur et récep-teur dans le même boîtier) [Proceq] Les principaux domaines d’application : - mesure des propriétés mécaniques du béton - contrôle des épaisseurs d’éléments de structure - contrôle de l’homogénéité du béton La vitesse d’impulsion ultrasonique permet d’estimer la résistance à la compression et le module d’élasticité (lorsque certaines relations intrin- sèques relatives au matériau sont connues). L’écho d’impulsion ul- trasonique se prête plus particulièrement pour évaluer l’homogé- néité du béton. 2 Détermination de l’épaisseur La vitesse d’impulsion ultrasonique peut directement être déterminée par le temps de parcours de l’onde sonore entre l’émetteur et le récepteur, lorsque la distance entre les deux transducteurs (resp. l’épaisseur de l’élé- ment) est connue, et lorsqu’il n’y a pas de défaut à l’intérieur du béton (p.ex. nid de gravier). Les mesures étant réalisées de manière ponctuelle, on obtient à chaque point de mesure une valeur d’épaisseur pour ce point précis. En déplaçant les transducteurs d’une distance définie (p.ex. 20 cm) et en répétant la mesure, on obtient une ligne de mesure (trace de mesure). L’inexactitude de telles mesures d’épaisseur avec la méthode d’écho d’impulsion ultra- sonique se situe entre 2% et 9%, en fonction de la méthode de post- traitement des données utilisée [rapport VSS n° 688]. Fig.3: Exemple d’une trace de mesure pour déterminer l’épais-seur d’une voûte de tunnel. Un fort taux d’armature peut avoir une influence négative sur l’exactitude des mesures. Si nécessaire, les mesures d’épaisseur peuvent être vérifiées localement par sondage destructif (carottage). 3 Localisation de défauts internes du béton En présence d’incorporés (p.ex. armature, gaines techniques) ou de dé- fauts de la structure du béton, le temps de parcours augmente pour la mesure de la vitesse d’impulsion ultrasonique (« détour ») et diminue pour l’écho d’impulsion ultrasonique puisque l’écho subit une réflexion intermédiaire (fig. 4). Lorsque l’écho de la face arrière est visible, on peut admettre que le bé- ton ne présente pas de défaut interne entre l’émetteur et le récepteur, resp. sur le chemin de l’onde réfléchie. Plusieurs facteurs peuvent pertur- ber le signal et rendre difficile sont interprétation correcte. Il existe des solutions informatiques performantes pour faciliter l’évaluation et l’inter- prétation des données (p.ex. la technique de focalisation d‘ouverture syn- thétique, SAFT) (Fig. 5). Fig. 4: Principe de mesure en transmission et en réflexion (écho) Surface de l’élément Position de l’étanchéité Mesure en transmission Mesure en réflexion Echo de la face arrière Echo du nid de graviers 4 Exemple : Détecter des éclatements Le présent exemple est un passage supérieur d’autoroute. Lors de tra- vaux de remise en état, des éclatements du béton d’enrobage sur des défauts avec un aspect de nids de gravier ont été constatés. Ces défauts ont pu être imputés à un mauvais compactage du béton frais dû au fort taux d’armature (fig. 6). Fig. 6: Eclatements en-dessous d’une armature très dense Fig. 7: Présentation des résultats:vert:écho clair de la face supérieure -> des dégâts tels que nids de graviers ou cavités peuvent être exclus; rouge: signaux per-turbés -> dégâts internes possibles. Des chutes d’éclats de béton sur l’autoroute étaient à craindre. Des scans linéaires sur une trame définie ont permis de localiser les zones critiques. Ces zones ont été vérifiées par quelques sondages puis répa- rées (fig. 7). 5 Synthèse Les mesures d’écho d’impulsion ultrasonique non destructives per- mettent d’évaluer l’épaisseur des éléments de structure et l’homogé- néité de la structure du béton. Le principal désavantage des méthodes ultrasoniques est la mesure point par point qui nécessite beaucoup de travail de mesure, notamment pour des mesures de surface. Ce désa- vantage peut être atténué avec des transducteurs multicanaux et des tech- niques de post-traitement des données de type SAFT. Dr Pascal Kronenberg Dr Théodore Chappex NOS PROCHAINES JOURNEES TECHNIQUES Mars 2018 13.03. Building Information Modelling (BIM) - Modul 2+3 13.+14.03. Führen ohne Vorgesetztenfunktion 21.03. Bodenstabilisierung 22.03. Pauschalaufträge 23.03. Seminar Gebäudetechnik : Lüftung und Klima 27.03. Die Leistungs- und Honorarordnungen 28.03. Bauschäden im Hochbau Avril 2018 04.04. Bauwerkvertrag - Die SIA 118 in der Praxis 05.+06.04. 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