Journée Technique Radiographie Industrielle · 2017. 7. 9. · Radiographie Industrielle Exemple...
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www.developpement-durable.gouv.fr Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l’Énergie Crédit photo : Arnaud Bouissou/MEDDE Journée Technique Radiographie Industrielle Exemple d’utilisation justifiée dans le Génie Civil P. Roënelle CETE – Département Laboratoire de Lyon 2/07/2013
Transcript of Journée Technique Radiographie Industrielle · 2017. 7. 9. · Radiographie Industrielle Exemple...
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Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l’Énergie
Crédit photo : Arnaud Bouissou/MEDDE
Journée Technique Radiographie Industrielle
Exemple d’utilisation justifiée dans le Génie Civil
P. Roënelle
CETE – Département Laboratoire de Lyon
2/07/2013
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Sommaire
Domaine d’application en génie civil
Matériau et épaisseur radiographiée
But des investigations
Emetteurs – projecteurs – activités
Mise en œuvre
Résultats obtenus
Les contraintes
Les solutions alternatives
Technique « Impact Echo »
Conclusion
3
La gammagraphie dans le génie civilDomaine d’application 1/2
Toutes structures de génie civil : ponts, bâtiments, châteaux d’eau, réservoirs, quais …..
4
La gammagraphie dans le génie civilDomaine d’application 2/2
5
La gammagraphie dans le génie civilMatériau et épaisseur radiographiée
Béton – béton armé – béton précontraint – pierre – métal ….
Quelques millimètres (métaux) à plusieurs dizaines de centimètres
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La gammagraphie dans le génie civilBut des investigations
De manière générique : accéder à certaines caractéristiques de l’intérieur de la structure, non visibles depuis l’extérieur.
Défauts internes de cordons de soudure (sujet non traité par la suite)
Positionnement d’objets dans une structure
➢ Câbles, armatures de béton armé, coupleurs, inserts ….
Recherche des anomalies dans les systèmes de précontrainte
➢ Nature et état des conduits
➢ Nature et aspect des câbles tendus
➢ Présence et niveau du coulis dans le conduit (par rapport au câble)
➢ Position relative des pièces de coupleurs
Recherche des défauts internes du matériau
➢ Fissures, ségrégations, trous ...
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La gammagraphie dans le génie civilEmetteurs – projecteurs - activité
2 radionucléides :
Ir 192 - Co60
GAM80 – GAM120 GR50 – GMA2500
3 à 4,4 TBq 1,85 à 18,5 TBq
Béton < 30 cm < 60 cm
Béton > 60 cm = RX haute énergie ( 2 à 6 Mev)
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La gammagraphie dans le génie civilLa mise en œuvre 1/3
Les projecteurs
GAM = 20 kg le GR = 200 kg le GMA = 350 kg
Les collimateurs
pour Ir 192 = 1 kg pour Co 60 = 27 kg
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La gammagraphie dans le génie civilLa mise en œuvre 2/3
Les moyens d’accès
Nacelles élévatrices
Passerelles négatives
10
La gammagraphie dans le génie civilLa mise en œuvre 3/3
Le système d’exploitation
Du traitement chimique des films argentiques au numérique !
11
La gammagraphie dans le génie civilLes résultats obtenus 1/2
12
La gammagraphie dans le génie civilLes résultats obtenus 2/2
13
La gammagraphie dans le génie civilLes solutions alternatives 1/2
Gammagraphie = contraintes multiples
Réglementaires (administratives et formation)
Environnementales (radioprotection)
De transport
Financières ...
d’où la nécessité de rechercher des solutions techniques alternatives pour l’utilisateur
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La gammagraphie dans le génie civilLes solutions alternatives 2/2
Le sélénium : un radionucléide peu pénétrant dans le béton
Les rayons X (accélérateurs) : pénétration jusqu’à 120 cm de béton mais matériel volumineux très peu portable
Les ondes radar : détection des interfaces entre matériaux d’impédances acoustiques différentes
Les courants induits (pachomètres et profomètres) : détection des armatures métalliques à faible profondeur
La RIMT : technique ne s’appliquant qu’à les milieux isolés (câbles coaxiaux)
Les ultra sons (Impact écho) : technique la plus intéressante à ce jour
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 1/13
Principe
Principe Impact mécanique d’une bille
1 à 100 kHz
Etude des ondes P Récepteur piézo-électrique
Enregistrement Tension = f(temps)
Transformée en Tension = f(fréquence)
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 2/13
Réflexion des ondes
Béton dans l’air f = 1/T = Cp/2e
Béton et acier f = Cp/4e
Milieu 2 (Z2)
Milieu 2 (Z2)
Milieu 1 (Z1)
Air Z2 < Z1
Béton
Air Z2 < Z1
e
Onde de compression
Onde de t ract ion
Milieu 2 (Z2)
Milieu 2 (Z2)
Milieu 1 (Z1)
Air Z2 < Z1
Béton
Air Z2 < Z1
e
Onde de compression
Onde de t ract ion
Milieu 2Z2
Milieu 1Z1
Milieu 3Z3
Air
Béton
Acier
Z2 <Z1
Z3>Z1
Onde de compression
Onde de t ract ion
Milieu 2Z2
Milieu 1Z1
Milieu 3Z3
Air
Béton
Acier
Z2 <Z1
Z3>Z1
Onde de compression
Onde de t ract ion
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 3/13
Cas d’une plaque
dfT
fT
fT, shifted
fsteel
fvoid
fe = 0.96Cp/2e
fst eel= Cp/4d
fvoid= 0.96Cp/2d
e
Frequency
Am
pl.
(a)
(b)
(c)
Impact
dfT
fT
fT, shifted
fsteel
fvoid
fe = 0.96Cp/2e
fst eel= Cp/4d
fvoid= 0.96Cp/2d
e
Frequency
Am
pl.
(a)
(b)
(c)
Impact
Fréquence caractéristique d’épaisseur : fe Fréquence caractéristique d’un vide : fvoid
Fréquence caractéristique d’un acier : fsteel
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 4/13
Méthodes d’analyse pour la recherche d’un vide Recherche de la fréquence caractéristique d’un vide : fvoid
Mesure du décalage de Fe au droit d’un vide en établissant un profil de mesures : Fe’ <Fe
Modes de présentation des profils Courbe fréquence/position
BSCAN fréquentiel
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
pos ition du point du me s ure
fré
qu
en
ce
ca
rac
teri
sti
qu
e e
pa
iss
eu
r (k
Hz
)
P rofil fréquence é pa is s eur - P outre 2 - About culée - axé c liché 25 - P as = 2 cm
5 10 15 20 25 30 35
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
fe = 7,5 kHz
Position d'une gaine vide
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
pos ition du point du me s ure
fré
qu
en
ce
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teri
sti
qu
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eu
r (k
Hz
)
P rofil fréquence é pa is s eur - P outre 2 - About culée - axé c liché 25 - P as = 2 cm
5 10 15 20 25 30 35
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
fe = 7,5 kHz
Position d'une gaine vide
Profil en fréquence d'épaisseur Zone B - e = 35 cm
4.88 kHz4.88 kHz
6.59 kHz
6.35 kHz
6.84 kHz
6.3 kHz
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
0 20 40 60 80 100 120 140 160
x le long du profil en cm
Fr é quen
ce e
n kH
z
Fréquence fe'
Fréquence fe théorique
Tube 4 Tube 3
Impacteur I - 16 mm
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 5/13
60 cm 80 60 50 cm 50 50 30 cm 40 30
50 cm
3520 cm19.5 14.5 17.75 13.25 11.5 8.5
60 cm 80 60 50 cm 50 50 30 cm 40 30
50 cm
3520 cm19.5 14.5 17.75 13.25 11.5 8.5
Premières expérimentationsTravail du LCPC sur la dalle de Nantes contenant des tubes en PVC et des gradins d’épaisseur,Résultats encourageants …………..mais
Besoin de tester la méthode sur des gaines réelles contenant des niveaux de coulis variables et des câbles
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 6/13
Bloc 1
Bloc 2
Bloc 1
Bloc 2
Expérimentation sur les blocs du LRPC de Lyon
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 7/13
Conception d’un mur d’essai au LRPC de Lyon
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 8/13
Contrôles et validation du mur
Η 3 φ 6 5
φ 6 5
D3φ 1 0 0
avec câblevariable
A3φ 6 5
C3φ 6 5
avec câble
B3 et B'3φ 6 5
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 9/13
Exemples de radiogrammes obtenus
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 10/13
Expérimentations sur le mur d’essai du LRPC de Lyon Le programme d’expérimentations prévoit de tester toutes les gaines du mur
suivant les caractéristiques : Recherche du pic fvoid caractéristique d’un vide
Mesure du décalage de la fréquence caractéristique de l’épaisseur fe en fe’
Détection des câbles ou des gaines rigides épaisses par la recherche du pic fsteel
La reprise de l’ensemble des mesures permettra de déterminer les limites d’utilisation de la méthode Impact Echo en ce qui concerne
La position de la gaine dans l’épaisseur d’une paroi La distance minimale par rapport à un bord latéral de la structure auscultée
Le pouvoir discriminant entre deux gaines proches l’une de l’autre
La taille du vide minimal décelable L’influence de l’interface vide/coulis par rapport au sens d’auscultation
L’influence de la présence d’un câble dans la gaine
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 11/13
Puis
Conception et réalisation d’un banc automatisé avec un interféromètre laser, permettant un grand nombre de mesures en s’affranchissant du contact du capteur avec la paroi et du paramètre « opérateur » (LCPC).
En parallèle, réalisation d’une thèse sur le traitement du signal visant une amélioration des informations obtenues (LAMI).
Enfin,
Expérimentation sur un ouvrage réel, en service.
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 12/13
Résultats obtenus sur le mur du CETE de Lyon
2%7%
5%
2%
8%
24%
52%
Gaines totalement vides non détectées
Gaines partiellement vides (50%) non détectées
Gaines partiellement vides (25%) non détectées
Gaines remplies de coulis détectées vides
Inexploitable
Résultats corrects
Résultats corrects mais difficiles a interpréter
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La gammagraphie dans le génie civilTechnique impact écho 13/13
En conclusion pour la technique Impact Echo
Détection des manques de coulis non fiable
Importance du manque de coulis non appréciable
Aucune information sur l’aspect des câbles
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La gammagraphie dans le génie civilConclusion 1/2
La gammagraphie peut être remplacée pour :
La recherche et le positionnement des armatures dans le béton, par la technique « radar » avec certaines limites :
Epaisseur de béton inférieure à 40/45 cm
Matériau non humide (pas d’intervention sur béton jeune)
Perception de câbles internes si la maille du ferraillage de peau n’est pas trop petite (> 10 à 15 cm)
Armatures jointives ou en recouvrement non distinguées
Armatures alignées dans l’épaisseur non distinguées
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La gammagraphie dans le génie civilConclusion 2/2
La gammagraphie ne peut être remplacée pour :
La recherche du niveau de remplissage des conduits de précontrainte par le coulis et son aspect (compacité ...)
La position des câbles dans les conduits
La détermination de la nature des câbles (fils parallèles ou torons)
L’aspect des raccords des conduits, des coupleurs et de leurs pièces constitutives
La visualisation des symptômes de non tension des câbles
Le repérage des couches de ferraillage multiples et la détermination du diamètre des armatures
La visualisation des hétérogénéités internes du béton (ségrégations, cavités non débouchantes, certaines fissures ...)
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