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CONTROLE DU BETON ARME PAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS C.N.E.R.I.B CYCLE DE FORM

CONTROLE DU BETON ARME PAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS C.N.E.R.I.B CYCLE DE FORMATION 2004 1 CONTROLE DU BETON PAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS 1. INTRODUCTION D’une manière générale les problèmes de qualité rencontrés dans les structures en béton apparaissent à différentes phases de la réalisation des ouvrages, notamment lors de la confection du béton et lors de sa mise en œuvre. En effet, des désordres liés à l’homogénéité surviennent lors de la phase confection. Il est constaté que pour cette tâche, d’une part, le personnel affecté est non qualifié, et d’autre part, les soins adéquats ne sont pas apportés aux choix judicieux des matériaux de base constituants le béton. Aussi lors de la mise en œuvre, plusieurs paramètres liés à la qualité sont également concernés en raison du non respect des règles élémentaires de mise en œuvre. Compte tenu de ce qui a été précité, très souvent, des doutes sont émis sur la qualité des bétons mis en œuvre. Ces doutes mèneront généralement vers un contrôle sur les ouvrages réalisés. Plusieurs méthodes de contrôle peuvent être envisagés, parmi lesquelles on peut citer les plus couramment utilisées à savoir : • Les méthodes de contrôle destructifs ; • Les méthodes de contrôle par des essais non destructifs. La première méthode est généralement évitée car elle présente divers inconvénients, d’une part, par sa nature destructive, et d’autre part, les éprouvettes et les carottes ne sont pas tout à fait représentatives du béton de structure correspondant. Afin de contourner les inconvénients de la méthode destructive, une gamme d’essais in-situ, appelés essais non destructifs, a été développée, étant entendu que la structure peut être contrôlée sans toutefois modifier, ni sa performance ni son apparence. CONTROLE DU BETON ARME PAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS C.N.E.R.I.B CYCLE DE FORMATION 2004 2 2. METHODE ULTRASONORE 2.1. VITESSE DE PROPAGATION DES ULTRASONS On produit un train d’impulsion de vibration au moyen d’un émetteur appliqué sur l’une des faces de l’élément à contrôler. Après avoir franchi une longueur de parcours (L) dans le béton, l’impulsion de vibration est convertie en un signal électrique à l’aide d’un récepteur et la base de temps électronique permet de mesurer le temps de propagation des ondes ultrasonores (T ). La vitesse de propagation des ultrasons est donnée par la formule : T L V= … (1) 2.2. APPAREILLAGE L’appareil comprend les accessoires suivants : • Des capteurs, • Un générateur d’ondes, • Un amplificateur, • Un circuit de mesure du temps, • Un affichage digital du temps. Les normes P 18-414 de 1993, P 18-418 de 1989, ASTM C 597- 83 réapprouvée en 1991 et BS 1881 : partie 203 : 1986 spécifient les méthodologies des différentes méthodes. 2.3. DISTANCE MINIMALE DE PARCOURS On recommande une distance minimale de parcours de 150 mm pour les mesures en transmission directe et un minimum de 400 mm pour les mesures en surface, quoique cette dernière méthode ne nous renseigne pas sur la qualité de la couche de béton soujacente. 2.4. METHODES DE MESURE DE LA VITESSE DE PROPAGATION DES ULTRASONS 2.4.1. MESURES EN TRANSPARENCE DIRECTE : Utilisées dans le cas des éprouvettes ou de poteaux ou dans certaines poutres, les transducteurs ( émetteur et récepteur ) sont appliqués sur les deux faces de l’élément à tester. a a L Fig.1. Mesures en transparence Elément à tester R E CONTROLE DU BETON ARME PAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS C.N.E.R.I.B CYCLE DE FORMATION 2004 3 2.4.2. MESURES EN SURFACE Utilisées sur tous les éléments de structure et sur éprouvettes, plus particulièrement sur les dalles et éléments en longueur. L’émetteur est maintenu en un point fixe ; le récepteur est déplacé successivement à des distances marquées à l’avance. Après avoir relevé le temps correspondant à un point considéré, on passe au point suivant. Après avoir porté graphiquement les temps et les distances, on trace la droite moyenne de ces différents points dont la pente correspond à la valeur de la vitesse du son dans le milieu considéré. L1 L2 L3 α T1 T2 T3 Vitesse = pente = ∆L / ∆T Fig.2. Mesures en surface 2.4.3. MESURES EN TRANSPARENCE PAR RAYONNEMENT Cette méthode consiste à placer l’émetteur en un point fixe, et sur la face opposée ou perpendiculaire, on déplace à intervalle constant le récepteur sur une ligne. Fig.3. Mesures en transparence par rayonnement E R 2 3 n Elément à tester E R1 R2 R3 CONTROLE DU BETON ARME PAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS C.N.E.R.I.B CYCLE DE FORMATION 2004 4 2.5. MODE OPERATOIRE 2.5.1. PREPARATION DE L’ELEMENT Pour qu ‘il y ait un contact parfait entre le béton et les transducteurs, il est recommandé d’employer un matériau intermédiaire entre les deux et en prenant soin de vérifier que l ‘appareil est bien appliqué contre la surface à tester. Les matériaux d’interposition sont la vaseline, un savon liquide ou une pâte constituée de Kaolin et de glycérol. Lorsque la surface de béton est très rugueuse, il est nécessaire de poncer et d’égaliser la partie de la surface où le transducteur sera fixé. 2.5.2. POINTS DE MESURES Le nombre de points de mesures dépend des dimensions de l’ouvrage testé. Pour un grand panneau ( dalle, voile, radier, …) les points de mesures sont situés aux intersections d’un quadrillage d’une maille de 0.5 m, le cas des petits éléments (poteaux, poutres…) les mesures se font en six points, (voir figures ci-dessous). (a) (b) Fig.4. Points de mesures a : un panneau (exemple : une dalle de 3 x 3 m2) b : un petit élément (exemple : en poteau de section b x b et de hauteur h) CONTROLE DU BETON ARME PAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS C.N.E.R.I.B CYCLE DE FORMATION 2004 5 2.6. INFLUENCE DES ARMATURES La vitesse de propagation mesurée sur du béton armé, à proximité des armatures, est souvent plus élevée que celle que l’on mesure dans un béton de masse de même composition. En effet, la vitesse de propagation dans l’acier est de 1,2 à 1,9 fois celle que l’on mesure dans du béton non armé. Dans certains cas, la première impulsion qui arrive au transducteur s’est propagée en partie dans l’acier et en partie dans le béton. L’accroissement apparent de la vitesse de propagation dépend de la proximité des armatures par rapport à l’emplacement des points de mesure, de la section et de nombre des armatures, de leur positionnement par rapport au parcours et de la vitesse de cette impulsion dans le béton d’enrobage. 2.6.1. FERS A BETON PLACE PERPENDICULAIREMENT A LA DIRECTION DE PROPAGATION DE L’ONDE L’influence maximale due à la présence des armatures peut être calculée en supposant que pendant son parcours l’impulsion traverse la section totale de chacun des fers. Si « n » fers à béton de diamètre φi ( i variant de 1 à n ) se trouvent directement sur le parcours de l’impulsion, leurs axes faisant des angles droits par rapport au parcours de la propagation (voir Figure N°5), on peut écrire l’équation : S s s c V L V L L L V V . . 1 1 − − = … (2) Dans laquelle ; V : vitesse de propagation dans le béton armé, c’est –à- dire la vitesse mesurée. Vc : vitesse de propagation dans le béton seul Vs : vitesse de propagation dans l’acier L : longueur du parcours Ls = ∑Qi : longueur du parcours dans l’acier. Les valeurs Vc/V sont données dans le tableau 1 pour différentes densités d’armatures et cela pour trois types de béton qui peuvent être classés de mauvais, bon et très bon. CONTROLE DU BETON ARME PAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS C.N.E.R.I.B CYCLE DE FORMATION 2004 6 (a) (b) (c) Fig.5. Mesures dans le béton armé a : Armatures perpendiculaires à la direction de la propagation ; b : Armatures parallèles à la surface d’essai ; c : Armatures parallèles à la direction de la propagation CONTROLE DU BETON ARME PAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS C.N.E.R.I.B CYCLE DE FORMATION 2004 7 Ls / L Vc Vitesse de propagation dans le béton = V Vitesse de propagation mesurée Béton de très mauvaise qualité Vc= 3000m/s Béton de bonne qualité Vc=4000m/s Béton de très bonne qualité Vc=5000m/s 1/12 1/8 1/6 1/4 1/3 1/2 0.96 0.94 0.92 0.88 0.83 0.75 0.97 0.96 0.94 0.92 0.89 0.83 0.99 0.98 0.97 0.96 0.94 0.92 Tabl.1. Influence des armatures L’axe de propagation étant perpendiculaire à l’axe des aciers Il est probable que dans la pratique, Vc/V est un peu plus élevé que les valeurs données dans le tableau N°1, en raison du mauvais alignement possible des fers à béton et aussi parce que seul une petite partie de l’énergie d’impulsion traversera la section totale des armatures. 2.6.2. AXE DE L’ARMATURE PARALLELE A LA DIRECTION DE LA PROPAGATION Si l’armature se trouve située à une distance « a » déterminée à partir de la ligne reliant les points d’application les plus rapprochés des deux transducteurs et que la longueur de parcours entre ces deux transducteurs est L, le temps de transmission T, dans l’un ou uploads/Ingenierie_Lourd/ controle-du-beton-arme-essais-non-destructifs.pdf