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NF EN 12504-4mai 2005

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ADN

Pour : IANOR

le 29/5/2007 - 11:58

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sFA048399 ISSN 0335-3931

NF EN 12504-4Mai 2005

Indice de classement : P 18-447

norme européenne

ADN pour : IANOR le 29/5/2007 - 11:58

ICS : 91.100.30

Essais pour béton dans les structures

Partie 4 : Détermination de la vitesse de propagation du son

E : Testing concrete — Part 4: Determination of ultrasonic pulse velocityD : Prüfung von Beton in Bauwerken — Teil 4: Bestimmung

der Ultraschallgeschwindigkeit

Norme française homologuée par décision du Directeur Général d'AFNOR le 5 avril 2005 pour prendre effetle 5 mai 2005.

Remplace la norme expérimentale P 18-418, de décembre 1989.

Correspondance La Norme européenne EN 12504-4:2004 a le statut d’une norme française.

Analyse Le présent document spécifie une méthode de détermination de la vitesse de propa-gation des ondes ultrasoniques longitudinales dans le béton durci.

Descripteurs Thésaurus International Technique : béton, béton durci, essai, transmission duson, détermination, vitesse, onde sonore, propagation des ondes, transducteur,mode opératoire.

Modifications Par rapport au document remplacé, cette méthode décrit les méthodes de détermi-nation de la vitesse de propagation de son sur la base d’un calcul conventionnel àpartir du temps de propagation et de la distance entre les transducteurs.

Corrections

© AFNOR 2005 AFNOR 2005 1er tirage 2005-05-F

Éditée et diffusée par l’Association Française de Normalisation (AFNOR) — 11, avenue Francis de Pressensé — 93571 Saint-Denis La Plaine Cedex Tél. : + 33 (0)1 41 62 80 00 — Fax : + 33 (0)1 49 17 90 00 — www.afnor.fr

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Béton AFNOR P18B

Membres de la commission de normalisation

Président : M KRETZ

Secrétariat : M HESLING — AFNOR

Avant-propos national

Références aux normes françaises

La correspondance entre les normes mentionnées à l'article «Références normatives» et les normes françaisesidentiques est la suivante :

EN 206-1 : NF EN 206-1 (indice de classement : P 18-325-1)

M BRY LCPC — LABO CENTRAL PONTS CHAUSSEES

M BURDIN M JACQUES BURDIN

M CAPMAS BNLH

M CHAAL PEM — PECHINEY ELECTROMETALLURGIE

M COLSON FNTP

M COQUILLAT CEBTP

M COSTE AIPCR

M DELORT ATILH

M DEVILLEBICHOT EGF.BTP

M DURAND UMGO-UNION MACONNERIE GROS OEUVRE

M GARCIA LAFARGE BETONS SERVICES GIE

M GODART LCPC — LABO CENTRAL PONTS CHAUSSEES

MME GRISAUD SETRA

M HENRY BNIB

M HUVELIN RMC GROUPE SERVICES

M JEANPIERRE EDF POLE INDUSTRIE SQR

M KRETZ LCPC — LABO CENTRAL PONTS CHAUSSEES

M LAINE FIB — FED INDUSTRIE DU BETON

M LELOUP HOLCIM BETONS FRANCE — IDF

M LEMOINE UMGO-UNION MACONNERIE GROS OEUVRE

M LUCAS UNIBETON

MME MAHUT LCPC — LABO CENTRAL PONTS CHAUSSEES

M MIERSMAN SURSCHISTE SA

M MORIN SNCF

M NAPROUX SIFRACO

M NORMAND CEBTP

M PEREME CTPL

M PERNIER DAEI — DION AFF ECO & INTERNAT

M PIMIENTA CSTB

M PINÇON BNTEC

M PLAY EDF POLE INDUSTRIE SQR

M PROST CETE DE LYON

M RESSE CLAUDE RESSE CONSULTANT

M ROUGEAU BNIB

M ROUGEAUX GIE EUROMATEST SINTCO

M THOMAS SNBPE

M TRINH CETEN APAVE INTERNATIONAL

M VALLES CERIB

M VICARIO DIFFAZUR

M WAGNER AFNOR CERTIFICATION

NORME EUROPÉENNEEUROPÄISCHE NORMEUROPEAN STANDARD

EN 12504-4

Août 2004

ADN pour : IANOR le 29/5/2007 - 11:58

ICS : 91.100.30

Version française

Essais pour béton dans les structures — Partie 4 : Détermination de la vitesse de propagation du son

Prüfung von Beton in Bauwerken — Teil 4: Bestimmung der Ultraschallgeschwindigkeit

Testing concrete — Part 4: Determination of ultrasonic pulse velocity

© CEN 2004 Tous droits d’exploitation sous quelque forme et de quelque manière que ce soit réservés dans le mondeentier aux membres nationaux du CEN.

Réf. n° EN 12504-4:2004 F

La présente Norme européenne a été adoptée par le CEN le 26 février 2004.

Les membres du CEN sont tenus de se soumettre au Règlement Intérieur du CEN/CENELEC, qui définit lesconditions dans lesquelles doit être attribué, sans modification, le statut de norme nationale à la Normeeuropéenne.

Les listes mises à jour et les références bibliographiques relatives à ces normes nationales peuvent être obtenuesauprès du Centre de Gestion ou auprès des membres du CEN.

La présente Norme européenne existe en trois versions officielles (allemand, anglais, français). Une version dansune autre langue faite par traduction sous la responsabilité d'un membre du CEN dans sa langue nationale etnotifiée au Centre de Gestion, a le même statut que les versions officielles.

Les membres du CEN sont les organismes nationaux de normalisation des pays suivants : Allemagne, Autriche,Belgique, Chypre, Danemark, Espagne, Estonie, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Lettonie,Lituanie, Luxembourg, Malte, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République Tchèque, Royaume-Uni,Slovaquie, Slovénie, Suède et Suisse.

CENCOMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION

Europäisches Komitee für NormungEuropean Committee for Standardization

Centre de Gestion : rue de Stassart 36, B-1050 Bruxelles

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Avant-propos ...................................................................................................................................................... 3

1 Domaine d'application ...................................................................................................................... 4

2 Références normatives .................................................................................................................... 4

3 Termes et définitions ........................................................................................................................ 4

4 Principe .............................................................................................................................................. 4

5 Appareillage ...................................................................................................................................... 45.1 Généralités .......................................................................................................................................... 45.2 Exigences de performance ................................................................................................................. 55.3 Transducteurs ..................................................................................................................................... 55.4 Appareillage pour la détermination du temps d’arrivée de l’impulsion ................................................ 5

6 Modes opératoires ............................................................................................................................ 56.1 Détermination de la vitesse de propagation du son ............................................................................ 5

7 Expression du résultat ..................................................................................................................... 7

8 Rapport d'essai ................................................................................................................................. 7

9 Fidélité ............................................................................................................................................... 7

Annexe A (informative) Détermination de la vitesse de propagation du son — Transmission indirecte ... 8

Annexe B (informative) Facteurs influant sur les mesures de vitesse de propagation du son ................. 10

B.1 Généralités ........................................................................................................................................ 10

B.2 Teneur en humidité ........................................................................................................................... 10

B.3 Température du béton ....................................................................................................................... 10

B.4 Longueur de parcours ....................................................................................................................... 10

B.5 Forme et dimension des éprouvettes ................................................................................................ 11

B.6 Influence des armatures .................................................................................................................... 11

B.7 Fissures et vides ............................................................................................................................... 11

Annexe C (informative) Corrélation entre la vitesse de propagation du son et la résistance .................... 13

C.1 Généralités ........................................................................................................................................ 13

C.2 Corrélation à l’aide d’éprouvettes moulées ....................................................................................... 13

C.3 Corrélation par essais sur carottes ................................................................................................... 13

C.4 Corrélation avec la résistance des éléments préfabriqués ............................................................... 14

Bibliographie .................................................................................................................................................... 15

SommairePage

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Avant-propos

Le présent document EN 12504-4:2004 a été élaboré par le Comité Technique CEN/TC 104 «Béton et produitsrelatifs au béton», dont le secrétariat est tenu par DIN.

Cette Norme européenne devra recevoir le statut de norme nationale, soit par publication d'un texte identique, soitpar entérinement, au plus tard en février 2005, et toutes les normes nationales en contradiction devront être reti-rées au plus tard en février 2005.

En 1998, un projet de cette norme a été soumis à l'enquête CEN sous la référence prEN 13296. Il faisait partied'une série de méthodes d'essai pour béton frais ou durci numérotées séparément. Pour plus de commodité, il aété décidé d'intégrer ces projets de normes individuels dans trois nouvelles normes avec parties séparées pourchaque méthode, comme suit :

— essai pour béton frais (EN 12350) ;

— essai pour béton durci (EN 12390) ;

— essai pour béton dans les structures (EN 12504).

Cette série EN 12504 comporte les parties suivantes, où les parenthèses donnent les numéros sous lesquels lesméthodes d'essai particulières ont été publiées pour l'enquête CEN.

Partie 1 : Carottes — Prélèvement, examen et essais en compression (ancien prEN 12504:1996).

Partie 2 : Essais non destructifs — Détermination de l'indice de rebondissement (ancien prEN 12398:1996).

Partie 3 : Détermination de la force d'arrachement (ancien prEN 12399:1996).

Partie 4 : Détermination de la vitesse de propagation du son (ancien prEN 12396 :1998).

La présente norme européenne est basée sur l’ISO/DIS 8047 Béton durci — Détermination de la vitesse de pro-pagation du son. Il est reconnu que la vitesse de propagation du son déterminée en utilisant la présente normeest une convention dans la mesure où la longueur de parcours sur laquelle le son se déplace peut ne pas êtrestrictement connue.

Les mesurages de la vitesse du son peuvent être utilisés pour la détermination de l’homogénéité du béton, de laprésence de fissures ou de vides, les changements de propriétés dans le temps et pour la détermination descaractéristiques physiques et dynamiques. Il a été considéré que ces aspects ne faisaient pas partie du domained’application de la présente norme, mais certaines informations sont données à l’Annexe B et de plus amplesinformations peuvent être trouvées dans la littérature technique. Le mesurage peut également être utilisé pourestimer la résistance in situ des éléments ou des éprouvettes en béton. Toutefois, il n’est pas conçu pour servird’alternative au mesurage direct de la résistance en compression du béton.

Selon le Règlement Intérieur du CEN/CENELEC, les instituts de normalisation nationaux des pays suivants sonttenus de mettre cette Norme européenne en application : Allemagne, Autriche, Belgique, Chypre, Danemark,Espagne, Estonie, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Lettonie, Lituanie, Luxembourg,Malte, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République Tchèque, Royaume-Uni, Slovaquie, Slovénie, Suèdeet Suisse.

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1 Domaine d'application

Le présent document spécifie une méthode de détermination de la vitesse de propagation des ondes ultrasoni-ques longitudinales dans le béton durci utilisé pour un certain nombre d’applications.

2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les réfé-rences datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du documentde référence (y compris les éventuels amendements) s'applique.

EN 206-1:2000, Béton — Partie 1 : Spécification, performances, production et conformité.

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’EN 206-1:2000 ainsi que lessuivants s'appliquent.

3.1temps de parcourstemps mis par une impulsion ultrasonique pour parcourir la distance entre le transducteur-émetteur et letransducteur-récepteur à travers le béton

3.2départpremier front de l’impulsion, détecté par l’appareil de mesurage

3.3temps de montéetemps mis par le premier front de la première impulsion pour passer de 10 % à 90 % de l’amplitude maximale

4 Principe

Un train d’ondes longitudinales est produit par un transducteur électro-acoustique maintenu au contact d’une sur-face du béton soumis à l’essai. Après avoir parcouru une longueur connue dans le béton, le train de vibrations estconverti en signal électrique par un deuxième transducteur, et des compteurs électroniques de mesure du tempspermettent de mesurer le temps de parcours de l’impulsion.

5 Appareillage

5.1 Généralités

L’appareillage est constitué d’un générateur d’impulsions électriques, d’une paire de transducteurs, d’un amplifi-cateur et d’un dispositif électronique de mesure de temps permettant de mesurer la durée écoulée entre le départd’une impulsion générée par le transducteur-émetteur et son arrivée au transducteur-récepteur. Un barreau decalibrage est fourni pour permettre d’obtenir une ligne de référence du mesurage de la vitesse.

Il existe deux sortes d’appareils électroniques de mesure du temps :

a) un oscilloscope sur lequel le premier front de l’impulsion est visualisé par rapport à une échelle de tempsappropriée ;

b) un compteur avec affichage numérique direct.

NOTE Un oscilloscope permet d’examiner la forme d’onde de l’impulsion, ce qui peut s’avérer utile dans les situationscomplexes ou dans des mesurages des systèmes automatiques.

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5.2 Exigences de performance

L’appareillage doit satisfaire aux exigences de performance suivantes :

— il doit être capable de mesurer les temps de transit sur le barreau de calibrage avec un écart limite de ± 0,1 µset une précision de 2 % ;

— l’impulsion d’excitation électronique appliquée au transducteur-émetteur doit avoir un temps de montéen’excédant par le quart de sa fréquence propre. Ceci permet de garantir une forte pente au front de la premièreimpulsion ;

— la fréquence des impulsions doit être suffisamment faible pour garantir que le front du signal reçu est exemptd’interférences par ondes réfléchies.

L’appareillage doit être utilisé dans les conditions de fonctionnement indiquées par le fabricant.

5.3 Transducteurs

Il convient que la fréquence propre des transducteurs se situe normalement dans une plage compriseentre 20 kHz et 150 kHz.

NOTE Des fréquences de l’ordre de 10 kHz ou de 200 kHz peuvent parfois être utilisées. Les impulsions à hautefréquence ont un front bien défini, mais, en traversant le béton, elles s’amortissent plus rapidement que les impulsions deplus basse fréquence. Il est donc préférable d’utiliser des transducteurs à haute fréquence (60 kHz à 200 kHz) pour lesdistances de parcours courtes (à partir de 50 mm) et des transducteurs à basse fréquence (10 kHz à 40 kHz) pour lesdistances de parcours longues (jusqu’à un maximum de 15 m). Les transducteurs ayant une fréquence de 40 kHz à 60 kHzconviennent pour la plupart des applications.

5.4 Appareillage pour la détermination du temps d’arrivée de l’impulsion

L’appareillage doit permettre de déterminer le temps d’arrivée du premier front d’impulsion avec le seuil le plusfaible possible, même si celle-ci peut avoir une plus faible amplitude que la première demi-onde de l’impulsion.

6 Modes opératoires

6.1 Détermination de la vitesse de propagation du son

6.1.1 Facteurs influant sur les mesurages de la vitesse de propagation du son

Pour que le mesurage de la vitesse de propagation du son soit reproductible, il est nécessaire de prendre encompte les différents facteurs susceptibles d’avoir une influence sur les mesurages. Ces facteurs sont indiqués àl’Annexe B.

6.1.2 Disposition du transducteur

Même si l’énergie maximale de l’impulsion se propage perpendiculairement à la face du transducteur-émetteur, ilest possible de détecter des impulsions qui ont traversé le béton selon une autre direction. Il est ainsi possible demesurer la vitesse de propagation du son en plaçant les deux transducteurs sur des faces opposées (transmissiondirecte), sur des faces adjacentes (transmission semi-directe) ou sur la même face (transmission indirecte outransmission de surface) (voir Figure 1) en cas de structure ou d’éprouvette de béton.

NOTE 1 Lorsqu’il est nécessaire de placer les transducteurs sur des faces opposées, mais pas en opposition directe, cetype de disposition est alors considéré comme une transmission semi-directe (voir Figure 1.b).

NOTE 2 La disposition par transmission indirecte est la moins sensible, et il convient de ne l’utiliser que si une seule facedu béton est accessible, ou si l’on s’intéresse à la qualité du béton de surface par rapport à la qualité globale.

NOTE 3 La disposition par transmission semi-directe est utilisée lorsque la disposition directe ne peut pas être adoptée,par exemple dans les coins des structures.

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Légende

R Transducteur-récepteur

T Transducteur-émetteur

Figure 1 — Positionnement du transducteur

6.1.3 Mesurage de la longueur de parcours

Pour la transmission directe, la longueur de parcours est la distance entre les transducteurs. Il convient que laprécision de mesurage de la longueur de parcours soit enregistrée avec une précision de ± 1 %.

Pour la transmission semi-directe, il est généralement considéré comme suffisamment précis de prendre commelongueur de parcours, la distance mesurée de centre à centre des faces du transducteur. La précision de l’esti-mation de la longueur de parcours dépend de la taille du transducteur comparée à la distance de centre à centre.

Pour la transmission indirecte, la longueur de parcours n’est pas mesurée, mais une série de mesurages est effec-tuée avec des transducteurs positionnés à différentes distances (voir Annexe A).

6.1.4 Contact du transducteur sur le béton

Il doit y avoir un contact adéquat sur le plan acoustique entre le béton et la face de chaque transducteur. Pour laplupart des surfaces en béton, la finition est suffisamment lisse pour permettre un contact acoustique correct enutilisant un produit de couplage tel que la vaseline, la graisse, du savon liquide ou de la pâte de kaolin/glycérol eten appuyant le transducteur contre la surface en béton.

Il convient de mesurer plusieurs fois le temps de parcours, jusqu’à l’obtention d’une valeur minimale, indiquantque l’épaisseur du produit de couplage a été réduite au minimum.

Si la surface du béton est très rugueuse et irrégulière, il convient de la polir et de l’égaliser par ponçage ou à l’aided’une résine époxy à prise rapide.

NOTE Il existe des transducteurs spéciaux pour surfaces très rugueuses.

6.1.5 Mesurage du temps de parcours

En utilisant l’appareil électronique, l’intervalle de temps indiqué doit être déterminé selon les instructions dufabricant (voir 5.2).

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7 Expression du résultat

Pour les transmissions directes et semi-directes, la vitesse d’impulsion doit être calculée d’après la formule :

où :

V est la vitesse de propagation du son, en km/s ;

L est la longueur de parcours, en mm ;

T est le temps que met l'impulsion pour parcourir la longueur, en µs.

Pour la transmission indirecte, la vitesse doit être calculée conformément à l'Annexe A.

Le résultat ainsi obtenu de la vitesse de propagation du son doit être exprimé à 0,01 km/s près.

8 Rapport d'essai

Le rapport d'essai doit contenir les informations suivantes :

— identification de la structure du béton ou des éprouvettes soumis à l’essai ;

— lieu de réalisation de l’essai ;

— date de l’essai ;

— description du béton (s’il est connu), y compris sa composition ;

— âge du béton au moment de l’essai (s’il est connu) ;

— température du béton au moment de l’essai (si approprié, voir B3) ;

— type et modèle d’appareillage utilisé, incluant :

a) les dimensions des surfaces de contact des transducteurs ;

b) la fréquence d’impulsion propre des transducteurs ;

c) les éventuelles caractéristiques particulières ;

— la disposition des transducteurs et la méthode de transmission (avec schéma, si approprié) ;

— des informations sur la présence d’armatures ou d’éléments en acier à proximité des zones d’essai (si ellessont connues) ;

— les états de surface et la préparation au niveau des emplacements des essais ;

— les valeurs mesurées de longueur de parcours (pour la transmission directe et la transmission semi-directe),incluant :

a) la méthode de mesurage ;

b) la précision de mesurage ;

— les valeurs calculées de vitesse de propagation du son sur chaque parcours ;

— une déclaration de la personne techniquement responsable de l’essai, indiquant que l’essai a été effectué con-formément au présent document ,

— tout écart par rapport aux méthodes indiquées dans le présent document.

9 Fidélité

Il n’existe pas actuellement de données concernant la fidélité.

V LT--- 1=

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Annexe A

(informative)

Détermination de la vitesse de propagation du son —Transmission indirecte

Init numérotation des tableaux d’annexe [A]!!!Init numérotation des figures d’annexe [A]!!!Init numérotation des équations d’annexe [A]!!!

A.1 Dans le cas de la transmission indirecte, il y a une incertitude concernant la longueur exacte du trajet detransmission, en raison de la dimension significative des surfaces de contact entre les transducteurs et le béton.Pour minimiser cette incertitude, il est donc préférable d’effectuer une série de mesurages avec des transducteursespacés selon différentes distances.

A.2 Pour ce faire, le transducteur-émetteur doit être placé au contact de la surface en béton en un point x définiet le transducteur-récepteur doit être placé selon des espacements xn augmentant de façon constante, le longd’une ligne tracée sur la surface. Il convient que les temps de transmission soient portés sur un graphiquemontrant leur relation avec la distance qui sépare les transducteurs. La Figure A.1 donne un exemple de graphe.

A.3 La pente de la droite de régression tracée entre les points (tan Ø) doit être mesurée et enregistrée commeétant la vitesse moyenne de propagation du son sur la ligne définie sur la surface du béton. Si les points mesuréset enregistrés de cette manière indiquent une discontinuité, cela est probablement dû à une fissure de surface ouà une couche de surface de qualité inférieure (voir B.7), et dans ces conditions la mesure de la vitesse n’est pasfiable.

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Légende

R Transducteur-récepteur

T Transducteur-émetteur

Figure A.1 — Exemple de détermination de la vitesse de propagation du son par transmission indirecte (mesures en surface)

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Annexe B

(informative)

Facteurs influant sur les mesures de vitesse de propagation du son

Init numérotation des tableaux d’annexe [B]!!!Init numérotation des figures d’annexe [B]!!!Init numérotation des équations d’annexe [B]!!!

B.1 Généralités

Pour que le mesurage de la vitesse de propagation du son soit reproductible et dépende essentiellement des pro-priétés du béton soumis à l’essai, il est nécessaire de prendre en considération les différents facteurs susceptiblesd’influer sur la vitesse de propagation du son et sur sa corrélation avec différentes propriétés physiques du béton.

B.2 Teneur en humidité

La teneur en humidité produit deux effets sur la vitesse de propagation du son, l’un chimique, l’autre physique.Ces effets sont importants pour l’établissement de corrélations destinées à fournir une estimation de la résistancedu béton. Entre une éprouvette normalisée cubique ou cylindrique soumise à une cure correcte et un élémentstructurel réalisé avec le même béton, il peut y avoir une différence importante de vitesse de propagation du son.La plupart des différences sont dues à l’influence de conditions de séchage différentes sur l’hydratation du ciment,certaines sont dues à la présence d’eau libre dans les vides. Il est important de bien tenir compte de ces effetspour estimer la résistance (voir Annexe C).

B.3 Température du béton

Il a été constaté que des variations de température du béton comprises entre 10 °C et 30 °C n’entraînent pas dechangement significatif en l’absence de changements correspondants des propriétés de résistance ou d’élasticité.Il convient de corriger les mesures de vitesse de propagation du son seulement pour les températures non com-prises dans cette plage de températures en se référant à la littérature concernée.

B.4 Longueur de parcours

Il convient que la longueur de parcours sur laquelle est mesurée la vitesse de propagation du son soit suffisantepour éviter toute influence significative de la nature hétérogène du béton sur la mesure. Il est recommandé, àl’exception des conditions indiquées en B.5, que la longueur de parcours soit d’au moins 100 mm pour le bétondont la dimension maximale nominale du plus gros granulat est de 20 mm ou moins, et de 150 mm pour le bétondont la dimension maximale nominale du plus gros granulat est comprise entre 20 mm et 40 mm. La vitesse depropagation du son n’est généralement pas influencée par les variations de longueur de parcours, bien que l’appa-reil électronique de mesure de temps soit susceptible de fournir des indications selon lesquelles la vitesse tendlégèrement à décroître lorsque la longueur de parcours augmente. Ceci provient du fait que les composants del’impulsion à plus haute fréquence sont davantage atténués que les composants à plus basse fréquence, et laforme du front de l’impulsion a tendance à s’arrondir lorsque la distance parcourue augmente. Par conséquent, laréduction apparente de la vitesse de propagation du son provient de la difficulté à définir exactement l’attaque del’impulsion, et cela dépend de la méthode particulière utilisée pour la définir. Cette réduction apparente de lavitesse est généralement faible et est incluse dans les tolérances de précision de mesure du temps indiquées en5.2, toutefois il faut prendre des précautions particulières pour les transmissions sur des longueurs de parcoursimportantes.

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B.5 Forme et dimension des éprouvettes

La vitesse de propagation des impulsions vibratoires courtes est indépendante de la dimension et de la forme del’éprouvette dans laquelle elles passent, sauf si sa plus petite dimension latérale est inférieure à une valeurminimale. Au-dessous de cette valeur, la vitesse de propagation du son peut être réduite de manière appréciable.L’importance de cette réduction dépend principalement du rapport entre la longueur d’ondes de l’impulsionvibratoire et la plus petite dimension latérale de l’éprouvette, mais elle est insignifiante si ce rapport est inférieurà l’unité. Le Tableau A.1 indique la relation qui existe entre la vitesse de propagation du son dans le béton, lafréquence du transducteur et donne des recommandations sur la dimension latérale minimale admissible del’éprouvette.

Si la dimension latérale minimale est inférieure à la longueur d’ondes, ou si la disposition par transmissionindirecte est utilisée, le mode de propagation change, et par conséquent la vitesse mesurée sera différente. Celaest particulièrement important dans les cas où il s’agit de comparer des éléments en béton de dimensions trèsdifférentes.

B.6 Influence des armatures

Dans la mesure du possible, il convient de ne pas effectuer les mesurages à proximité immédiate des armaturesen acier parallèles à la direction de propagation de l’impulsion.

B.7 Fissures et vides

Lorsqu’une impulsion ultrasonique traversant du béton rencontre une interface béton-air, la transmission d’énergieest négligeable au niveau de cette interface. Par conséquent, les fissures remplies d’air ou les vides qui peuventse trouver entre deux transducteurs vont s’opposer à la transmission du faisceau d’ultrasons direct si la longueurdu vide traversé est supérieure à la largeur des transducteurs et à la longueur d’ondes du son utilisé. Lorsque celase produit, la première impulsion qui arrive au transducteur-récepteur aura suivi la périphérie du défaut, et letemps de transit sera plus long que dans un béton similaire exempt de défaut.

Selon la distance qui sépare les transducteurs, il est possible d’exploiter cet effet pour localiser des fissures, videsou autres défauts de diamètre ou de profondeur supérieur(e) à 100 mm environ. Les défauts de dimensions rela-tivement petites ont peu d’effet, voire aucun, sur les temps de transmission, mais ils n’ont probablement aussiqu’une influence mineure sur le plan technique. La courbe des cheminements de vitesse égale donne souventdes informations utiles concernant la qualité d’un élément de béton.

En cas d’éléments fissurés, lorsque les lèvres des fissures sont maintenues en contact étroit par des forces decompression, l’énergie d’impulsion peut passer sans entrave à travers cette fissure. À titre d’exemple, cela peutse produire pour des piliers porteurs verticaux. Si la fissure est remplie d’un liquide capable de transmettre l’éner-gie ultrasonique, par exemple dans les structures marines, ou si la fissure est partiellement remplie de particulessolides, la fissure ne peut pas être détectée par un appareil à lecture numérique. Dans ce cas, les mesurages del’affaiblissement de l’impulsion peuvent donner des informations intéressantes.

Tableau B.1 — Incidence des dimensions des éprouvettes sur la transmission de l'impulsion

Fréquence du transducteur

kHz

Vitesse d’impulsion dans le béton

(en km/s)

vc = 3,50 vc = 4,00 vc = 4,50

Dimension latérale minimale admissible de l’éprouvette

(mm)

24

54

82

150

146

65

43

23

167

74

49

27

188

83

55

30

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Une étude des mesurages aux points d’intersection du quadrillage sur la structure de béton permet de déceler laprésence de cavité de grande taille en mesurant les temps de parcours des impulsions passant entre les trans-ducteurs lorsque ceux-ci sont placés de telle manière que la cavité se trouve sur le trajet qui les sépare. La dimen-sion de ces cavités peut être estimée en supposant que les impulsions prennent le plus court chemin entre lestransducteurs en contournant la cavité. Ces estimations ne sont valables que lorsque le béton qui entoure la cavitéest de densité uniforme et que la vitesse de propagation du son peut être mesurée dans ce béton.

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Annexe C

(informative)

Corrélation entre la vitesse de propagation du son et la résistance

Init numérotation des tableaux d’annexe [C]!!!Init numérotation des figures d’annexe [C]!!!Init numérotation des équations d’annexe [C]!!!

C.1 Généralités

Les propriétés physiques importantes des matériaux qui influent sur la vitesse de propagation du son sont lemodule d’élasticité et la masse volumique. Pour le béton, ces propriétés sont liées au type de granulat, à leursproportions et à leurs propriétés physiques ainsi qu’à celles de la pâte de ciment, qui sont essentiellement liéesau rapport eau/ciment initial et à la maturité du béton. D’autre part, la résistance du béton est davantage liée aurapport eau/ciment qu’au type de granulat et aux proportions de granulat et de pâte. Par conséquent, les corréla-tions entre la vitesse de propagation du son et la résistance du béton sont physiquement indirectes, et doiventêtre établies pour un mélange de béton spécifique. L’estimation de la résistance sur la base de la seule vitessede propagation du son n’est pas fiable pour un béton non connu.

C.2 Corrélation à l’aide d’éprouvettes moulées

La méthode utilisée pour faire varier la résistance des éprouvettes influe sur la corrélation. Il est par conséquentessentiel d’utiliser une seule méthode de variation de la résistance pour une corrélation particulière, et il fautqu’elle soit adaptée à l’application requise. La corrélation entre la vitesse de propagation du son et la résistanceest de moins en moins fiable au fur et à mesure que la résistance du béton augmente. Une corrélation obtenueen faisant varier l’âge du béton convient pour contrôler l’évolution de la résistance, mais pour le contrôle de laqualité il est préférable que la corrélation ait été obtenue en faisant varier le rapport eau/ciment.

Il convient que les éprouvettes d’essai soient conformes aux exigences de l’EN 12390-1 et EN 12390-2. Il convientde couler au moins trois éprouvettes par lot. Il est recommandé de mesurer la vitesse de propagation du son entreles faces moulées d’éprouvettes cubiques ou axialement par des éprouvettes cylindriques ou des carottes. Dansle cas de poutres, il est préférable de mesurer la vitesse de propagation du son dans le sens de leur longueur afind’obtenir une meilleure précision. Pour chaque éprouvette, il convient d’effectuer au moins trois mesurages, entrele sommet et la base. Il convient que la différence entre les temps de parcours mesurés sur chaque éprouvettesoit comprise dans les limites de ± 1 % de la valeur moyenne de ces trois mesurages ; dans le cas contraire, ilconvient de rejeter l’éprouvette et de la considérer comme anormale. Il convient ensuite d’effectuer un essai derésistance des éprouvettes selon les méthodes décrites dans l’EN 12390-3.

La vitesse moyenne de propagation du son et la résistance moyenne obtenues à partir de chaque série de troiséprouvettes rigoureusement identiques fournissent les données permettant d’établir une courbe de corrélation.Une courbe de corrélation établie de cette manière ne s’applique qu’aux éprouvettes confectionnées, durcies etsoumises à essai de la même manière ; des courbes de corrélation différentes seront obtenues pour les mêmesbétons si l’on remplace la cure dans l’eau par le séchage à l’air.

C.3 Corrélation par essais sur carottes

Lorsque l’on effectue une corrélation à partir d’essais sur carottes effectués dans une structure, il n’est pas pos-sible de faire varier délibérément la résistance du béton. Il convient par conséquent d’avoir recours à des essaisde vitesse de propagation du son pour localiser les zones de qualité différente, et les carottes prélevées dans ceszones donneront une plage de résistances. Il convient, pour établir la corrélation, d’utiliser la vitesse de propaga-tion du son à travers le béton aux mêmes emplacements que les carottages. Les vitesses de propagation du sonobtenues sur des carottes après découpe et immersion seront généralement supérieures à celles obtenues avantcarottage et il n’est pas recommandé de les utiliser pour effectuer une corrélation directe.

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Il convient de préparer les extrémités des carottes et de les soumettre à l’essai de résistance conformément àl’EN 12504-1, et d’établir une courbe de corrélation.

Pour un état donné d’humidité, la forme de la courbe de corrélation est sensiblement la même pour un bétondonné. Il est donc possible d’étendre la plage limitée obtenue avec des carottes en utilisant la courbe dérivée deséprouvettes de référence dans des conditions d’humidité similaires.

C.4 Corrélation avec la résistance des éléments préfabriqués

S’il est nécessaire d’utiliser des éléments préfabriqués pour satisfaire aux exigences de résistance, il peut êtrepossible d’établir la conformité en mesurant la vitesse de propagation du son et en utilisant un rapport sûr entrela vitesse de propagation du son et la résistance.

Il convient de mesurer la vitesse de propagation du son sur les zones critiques des éléments préfabriqués c’est-à-dire les zones susceptibles de céder en premier dans des conditions d’utilisation normale.

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Bibliographie

[1] EN 12390-1, Essai pour béton durci — Partie 1 : Forme, dimensions et autres exigences relatives aux éprou-vettes et aux moules.

[2] EN 12390-2, Essai pour béton durci — Partie 2 : Confection et conservation des éprouvettes pour essais derésistance.

[3] EN 12390-3, Essai pour béton durci — Partie 3 : Résistance à la compression des éprouvettes.

[4] EN 12504-1, Essais pour béton dans les structures — Partie 1 : Carottes — Prélèvement , examen et essaisen compression.