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Les collections de l’Ifsttar Octobre 2015 Les collections de l’Ifsttar MÉTHODES

Les collections de l’Ifsttar Octobre 2015 Les collections de l’Ifsttar MÉTHODES D’AUSCUL TATION SUR PRÉLÈVEMENTS BÉTON CAROTTAGE DE BÉTON PRINCIPE ET DESCRIPTION SOMMAIRE OBJECTIF Cette fiche a pour objectif de préciser sous quelles conditions doivent être effectués les prélèvements d’échantillons de béton durci par carottage sur une partie d’ouvrage, en vue de réaliser de simples observations ou des essais mécaniques, physiques ou chimiques. PRINCIPE Le carottage se déroule selon les opérations suivantes : − −repérer préalablement les armatures métalliques internes au béton pour implanter le carottage et éviter les armatures ; − −fixer la carotteuse sur la partie d’ouvrage à partir de laquelle la carotte doit être extraite ; − −carotter à l’aide d’un carottier de diamètre adapté pour l’examen ou l’essai à réaliser ; − −extraire la carotte et la conditionner en fonction de l’essai à réaliser ; − −reboucher à l’aide d’un produit adapté (béton ou mortier sans retrait). CARACTÈRE DESTRUCTIF DE LA MÉTHODE Destructif MATURITÉ Méthode éprouvée MATÉRIEL SPÉCIFIQUE EMPLOYÉ Carotteuse. Carottier de diamètre adapté pour l’examen ou l’essai à réaliser (par exemple, pour les essais mécaniques et physiques, le diamètre du carottier doit être d’au moins 3 fois le diamètre nominal du plus gros granulat du béton et il est conseillé d’aller jusqu’à 5 fois le diamètre ; pour certaines analyses minéralogiques et chimiques du béton, le diamètre doit être « excédentaire » compte - tenu du délavage de la zone périphérique extérieure lors du carottage à l’eau). Rallonges pour le carottier selon la profondeur du prélèvement (pour certaines analyses minéralogiques et chimiques du béton, le carottage doit être réalisé jusqu’au cœur de la pièce). Moyens d’accès et moyens de mise en sécurité du personnel adaptés à la localisation des prélèvements (nacelle positive ou négative, échafaudage, etc.). Moyens d’alimentation en eau (réseau sur site ou pompe pour alimentation dans rivière ou citerne). Moyens d’alimentation électrique (secteur sur site ou groupe électrogène). Moyens d’alimentation pneumatique (air comprimé) pour des carottages sous l’eau ou en plafond avec de l’eau. Système de fixation de la carotteuse (cheville ou ventouse). Système de détection des aciers (type Ferroscan ou Profometer par exemple). Système de récupération des carottes (pinces adaptées). Moyen d’identification des prélèvements (marqueur, etc.). Sacs de conservation après extraction (sac plastique ou film cellophane). Nécessaire pour le rebouchage (auge, mortier, truelle, taloche, etc.). Nécessaire pour le nettoyage (éponge, serpillière, aspirateur, etc.). A1-1 Carottage en cours sur un piédroit (CEREMA) Carottage en cours sur une pièce inclinée (CEREMA) Les collections de l’Ifsttar Octobre 2015 MODALITÉS D’APPLICATIONS DOMAINE D’APPLICATION Parties d’ouvrage en béton armé ou précontraint ; technique adaptable sans difficulté à la maçonnerie. SUJÉTIONS PRATIQUES D’INTERVENTION Repérer préalablement la localisation des prélèvements sur site et/ou sur plan afin de gagner du temps. Se munir des plans de l’ouvrage pour localiser (cotes) les prélèvements réalisés. Faire préciser par le commanditaire les conditions de conservation des carottes (à défaut, elles sont essuyées avec un chiffon et conservées dans des sacs en plastique qui sont scellés). LIMITES D’UTILISATION Encombrement et moyens d’accès. Pour les carottages réalisés « en plafond », le matériel doit être adapté et se conformer aux règles de sécurité pour éviter tout risque d’électrocution. Les prélèvements de béton durci destinés aux essais mécaniques ne doivent pas être effectués avant que le béton ait suffisamment durci pour permettre le prélèvement sans dégrader l’adhérence entre matrice cimentaire et granulats. Le béton doit avoir au moins 7 jours d’âge lors du prélèvement ; cet âge est cependant fonction du type de ciment, de la nature des granulats et de celle des adjuvants : dans le cas d’emploi d’accélérateurs de prise ou de durcissement, cet âge pourra être réduit (cas des bétons projetés en tunnel par exemple). PRÉCISION ET/OU SENSIBILITÉ Pour les essais mécaniques, la qualité dimensionnelle des carottes est fonction du matériel employé et de la qualité de sa fixation au parement afin d’éviter le « louvoiement » du carottier. PERSONNEL ET COMPÉTENCES Agent d’investigations CARACTÉRISTIQUES OPÉRATOIRES ACCÈS À 1 OU 2 FACES Accès à 1 face COUPURES OU RESTRICTIONS DE CIRCULATION NÉCESSAIRES Suivant localisation de la partie d’ouvrage carottée (exemple : pile en bord de voie circulée, corniche sur ouvrage, etc.). RENDEMENT ET/OU ÉCHANTILLONNAGE Fonction de la localisation du prélèvement, des moyens d’accès, du diamètre et surtout de la profondeur de carottage, etc. Rendement faible de façon générale (quelques carottes seulement peuvent être extraites en une journée). DÉLAIS DE DISPONIBILITÉ DES RÉSULTATS Immédiat PERTURBATIONS DU TRAFIC SUR LES MESURES Aucune PERTURBATIONS DE L’ENVIRONNEMENT SUR LES MESURES Aucune RISQUES POUR LES UTILISATEURS OU LE PUBLIC Bruit Risques électriques (électricité et électricité/eau) Matériel lourd Port des EPI adaptés (casque, gants, protections auditives, harnais de sécurité, lunettes) ENCOMBREMENT – POIDS Selon matériel utilisé et accessoires nécessaires (type de carottier, citerne à eau, groupe électrogène, etc.). Les collections de l’Ifsttar Octobre 2015 AVANTAGES – INCONVÉNIENTS AVANTAGES Seul moyen de prélever des échantillons in situ en vue d’examens visuels ou d’essais mécaniques, physiques ou chimiques. INCONVÉNIENTS Matériel lourd à la manutention Risques vis à vis de la sécurité Parfois, difficulté d’extraction de carottes (rupture en partie courante) DISPONIBILITÉ – COÛT DISPONIBILITÉ Courante COÛT Moyen RÉFÉRENCES NORMES – MODES OPÉRATOIRES – ARTICLES NF EN 12504-1 – « Essais pour béton dans les structures – Partie 1 : Carottes – Prélèvement, examen et essais en compression ». Les collections de l’Ifsttar Octobre 2015 Les collections de l’Ifsttar MÉTHODES D’AUSCUL TATION SUR PRÉLÈVEMENTS BÉTON A1-2 ANAL YSE MINÉRALOGIQUE COMPLÈTE DU BÉTON PRINCIPE ET DESCRIPTION SOMMAIRE OBJECTIF Expertiser à l’aide d’analyses physico-chimiques un échantillon de béton suspecté de présenter une pathologie ou dont la composition est à évaluer. L’analyse minéralogique détaillée permet : − −de caractériser la compacité du béton ; − −d’identifier la nature du liant et des granulats ; − −de déterminer la formule simplifiée du béton (dosage en ciment, eau et granulats) ; − −de déterminer la présence éventuelle de produits délétères à l’origine des désordres observés sur structure (gels d’alcali-réaction, ettringite différée, thaumasite, etc.). PRINCIPE L’analyse se base sur la réalisation des opérations et essais suivants : − −sélection et sciage d’un échantillon de béton ; − −mesure de la masse volumique apparente et de la porosité accessible à l’eau selon la méthode recommandée par l’AFPC-AFREM ; − −broyage « ménagé » de l’échantillon sec à une granulométrie inférieure à 315 microns ; − −mise en solution partielle de l’échantillon par une attaque à l’acide nitrique dilué au 1/50e ; − −analyses thermique différentielle et thermogravimétrique simultanées ; − −détermination des espèces minérales présentes par diffractométrie des rayons X ; − −examens de la microstructure au microscope électronique à balayage couplé à une sonde d’analyse en sélection d’énergie du spectre des rayons X émis. Les résultats de ces différentes investigations sont traités par itérations successives à l’aide d’un programme tel que « MINERAUX » de l’IFSTTAR pour calculer la composition minéralogique quantitative des matériaux selon le protocole décrit dans le rapport LPC n°83. Cette analyse peut éventuellement être complétée par des essais ou des mesures spécifiques, en fonction de la pathologie précise que l’on cherche à expertiser ; à titre d’exemple, dans le cas d’un béton suspecté d’alcali-réaction, l’analyse minéralogique peut être complétée par une détection des gels par l’essai de fluorescence à l’acétate d’uranyl. CARACTÈRE DESTRUCTIF DE LA MÉTHODE Destructif (en général, un échantillon de béton d’au minimum 80 mm de diamètre et de 200 mm de longueur suffit pour l’expertise) MATURITÉ Méthode d’analyse éprouvée depuis plus de 25 ans. MATÉRIEL SPÉCIFIQUE EMPLOYÉ Spectromètre d’émission atomique (ICP-AES). Spectromère d’absorption atomique. Matériel classique de dosage chimique. Appareil de titrage potentiométrique. Analyseur thermique simultané (de type NETZSCH STA 409 ou équivalent). Diffractomètre à rayons X (type PHILIPS PW 1830 ou équivalent). Microscope électronique à balayage (type PHILIPS XL 30 ou équivalent). Microsonde EDAX (DX 4i ou équivalent). Dispositif de mesure de la masse volumique et de la porosité accessible à l’eau d’un échantillon de béton. Scie à béton. Broyeur. Appareil de métallisation au carbone. Base de données de raies de diffraction des différents minéraux existants. Banque de données sur la composition des anciens ciments. Les collections de l’Ifsttar Octobre 2015 MATÉRIEL SPÉCIFIQUE EMPLOYÉ MODALITÉS D’APPLICATIONS DOMAINE D’APPLICATION L’analyse minéralogique permet d’expertiser des bétons, des mortiers et des coulis, ainsi que des éléments de maçonnerie. Elle permet de détecter les substances délétères qui peuvent être présentes dans certains bétons malades comme les gels d’alcali-réaction, l’ettringite de formation différée, la thaumasite, etc. Elle permet de diagnostiquer des bétons incendiés. SUJÉTIONS PRATIQUES D’INTERVENTION Les échantillons reçus doivent être parfaitement identifiés et orientés par rapport à l’ouvrage échantillonné. De plus ils doivent être conservés sous plastique pour conserver l’humidité d’origine. À noter que dans le cas du diagnostic d’une réaction sulfatique interne, l’échantillon doit avoir été prélevé suffisamment à cœur de l’élément d’ouvrage pour atteindre la zone de plus grand échauffement. LIMITES D’UTILISATION Sans objet. PRÉCISION ET/OU SENSIBILITÉ Précision sur la teneur en ciment : +/- 10 %. PERSONNEL ET COMPÉTENCES Des spécialistes de chacune des techniques physico-chimiques employées. L’examen des échantillons au MEB nécessite un spécialiste de grande expérience, car la détection uploads/Ingenierie_Lourd/ fiches-auscultation-des-oa.pdf