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CONTROLE DE LA QUALITE DU BETON PAR LES ESSAIS NONDESTRUCTIFS

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  • MINISTERE DE LHABITAT ET DE LURBANISME

    Centre National dEtudes et de Recherches Intgres du Btiment CONTROLE DE LA QUALITE DU BETON PAR LES ESSAIS NONDESTRUCTIFS

    Elabor par : Mme Mouffok Linda M.Sakhraoui Said

  • SOMMAIRE

    1. INTRODUCTION 2

    2. CONTROLE NON DESTRUCTIF PAR ULTRASON 32.1 Principe 32.2 Appareillage 32.3 Mesure de la vitesse de propagation des ultrasons 32.4 Prparation de la surface 52.5 Influence des armatures 5

    3 CONTROLE NON DESTRUCTIF AU SCLEROMETRE 93.1 Principe 93.2 Appareillage 93.3 Indice de rebondissement 113.4 Etalonnage de lappareil 123.5 Mode opratoire 14

    4. ESTIMATION DE LA RESISTANCE A LA COMPRESSION DU BETON PAR LES ESSAIS NON DESTRUCTIFS UNI PARAMETRIQUES

    16

    4.1 Gnralits 164.2 Corrlation laide des prouvettes moules 164.3 Corrlation par essais sur carottes 17

    5. ESTIMATION DE LA RESISTANCE A LA COMPRESSION PAR LA METHODE COMBINEE VITESSE DES ONDES ULTRASONORES INDICE DE REBONDISSEMENT

    22

    6. LOCALISATION DES DEFAUTS DANS LE BETON PAR LES ESSAIS AUX

    ULTRASONS 24

    6.1 Dtection des vides de grandes dimensions 246.2 Estimation de la profondeur dune fissure superficielle 246.3 paisseur des couches endommages 25

    ANNEXE : EXEMPLES DAPPLICATION 26

    REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 30

    1

  • 1. INTRODUCTION Dans les constructions en bton, des problmes de contrle, de suivi de la qualit du bton et de l homognit peuvent tre rencontrs diffrentes phases : Premirement les difficults lies lhomognit se posent lors de la confection du bton.

    En effet il est constat que pour cette tche, dune part, le personnel affect est non qualifi, et dautre part, les soins adquats ne sont pas apports aux choix judicieux des matriaux de base constituants le bton.

    Deuximement lors de la mise en uvre, plusieurs paramtres lis la qualit sont galement affects et en raison du non respect des rgles lmentaires de mise en uvre.

    Compte tenu de ce qui a t prcit, trs souvent, des doutes sont mis sur la qualit des btons mis en uvre. Ces doutes mneront gnralement vers un contrle sur les ouvrages raliss. Plusieurs mthodes de contrle peuvent tre envisags, parmi lesquelles on peut citer les plus couramment utilises savoir :

    Les mthodes de contrle destructif ; Les mthodes de contrle par des essais non destructifs.

    La premire mthode consiste craser des prouvettes prleves et moules au mme moment. Nanmoins, les rsultats de cette mthode ne sont pas obtenus immdiatement, le bton des prouvettes est diffrent de celui de louvrage car la cure et le compactage ne sont pas les mmes, les rsistances des prouvettes dpendent galement de leurs dimensions et de leurs formes. Les essais non destructifs viennent donc complter les essais destructifs. Leur utilisation entrane une plus grande scurit et une meilleure planification de la construction ; par consquent une progression plus rapide et plus conomique. Elles permettent de contrler la structure sans modifier sa performance et son apparence. Ces essais sont utiliss essentiellement pour suivre la rgularit et lhomognit du bton comme elle peuvent tre appliques pour valuer la rsistance du bton in situ, ou pour dtecter et dterminer des anomalies dans le bton telle que la prsence de vides, de dfauts, de fissures et de dtriorations. Avec ces essais, la rsistance peut tre estime, mais non mesure car pour la plupart les essais non destructifs sont des essais comparatifs. Par consquent, linterprtation des essais non destructifs doit se faire dune manire trs judicieuse. Parmi ces essais, nous pouvons citer l'essai au sclromtre et l'essai aux ultrasons qui sont les plus utiliss et les plus pratiques.

    2

  • 2. CONTROLE NON DESTRUCTIF PAR ULTRASONS 2.1 PRINCIPE Un train dondes longitudinales est produit par un transducteur lectro-acoustique maintenu au contact dune surface du bton soumis lessai. Aprs avoir parcouru une longueur connue dans le bton, le train de vibrations est converti en signal lectrique par un deuxime transducteur, et des compteurs lectroniques de mesure du temps permettent de mesurer le temps de parcours de limpulsion. 2.2 APPAREILLAGE Lappareillage est constitu de : un gnrateur dimpulsions lectriques, une paire de transducteurs, un amplificateur, un dispositif lectronique de mesure de temps permettant de mesurer la dure

    coule entre le dpart dune impulsion gnre par le transducteur-metteur et son arrive au transducteur-rcepteur.

    Un barreau de calibrage est fourni pour permettre dobtenir une ligne de rfrence de la mesure de la vitesse. Lappareillage doit tre capable de mesurer les temps de transit sur le barreau de calibrage avec un cart limite de 0,1 s et une prcision de 2 %. La frquence propre des transducteurs se situe normalement dans une plage comprise entre 20 kHz et 150 kHz. Commentaire Des frquences de lordre de 10 kHz ou de 200 kHz peuvent parfois tre utilises. Les impulsions haute frquence ont un front bien dfini, mais, en traversant le bton, elles samortissent plus rapidement que les impulsions de plus basse frquence. Il est donc prfrable dutiliser des transducteurs haute frquence (60 kHz 200 kHz) pour les distances de parcours courtes ( partir de 50 mm) et des transducteurs basse frquence (10 kHz 40 kHz) pour les distances de parcours longues (jusqu un maximum de 15 m). Les transducteurs ayant une frquence de 40 kHz 60 kHz conviennent pour la plupart des applications. 2.3 MESURE DE LA VITESSE DE PROPAGATION DES ULTRASONS 2.3.1. Mesures en transparence (transmission directe) :

    Utilises dans le cas des prouvettes ou de poteaux ou dans certaines poutres, les transducteurs (metteur et rcepteur) sont appliqus sur les deux faces de llment tester. La vitesse de propagation des ultrasons est dtermine partir de la formule (1) :

    3

  • a a L

    Figure 1. Mesures en transparence V = L / T (1) V : vitesse des ondes ultrasonores longitudinales en km/s, L : longueur de parcours en mm, T : temps de propagation des ondes de lmetteur au rcepteur en s. 2.3.2. Mesures en surface (transmission indirecte)

    La mesures par transmission indirecte est la moins sensible, elle nest utilise que si une seule face du bton est accessible (les dalles, lments en longueur) ou si lon sintresse la qualit du bton de surface par rapport la qualit globale. Lmetteur est maintenu en un point fixe ; le rcepteur est dplac successivement des distances marques lavance. Aprs avoir relev le temps correspondant un point considr, on passe au point suivant. Les temps et les distan es sont po s sur graph on trace la droite moyenne de ces diffrents points dont lmilieu considr.

    L3 L2 L1

    Elment tester R E

    Vitesse = pente = L / Pour chaque srie de mdeux tant comprise en

    c

    a pente corr

    E

    Figur

    T

    esure, il fatre 10 et 30rt

    espond

    R1

    T1 e 2. Mes

    ut ralise cm. un

    la valeu

    R2

    T2 ures en

    r au moe,

    r de la vitesse des ultrasons dans le

    R3

    T3 surface

    ins cinq (05) points, la distance entre

    4

  • 2.3.3. Mesures en transparence par rayonnement (transmission semi-directe)

    La mesure par transmission semi-directe est utilise lorsque la disposition directe ne peut pas tre adopte, par exemple dans les coins des structures. Si une seule mesure est ralise, lessai est assimile celui de la mthode par transmission directe (transparence) : la vitesse de propagation des ultrasons est calcule partir de la formule (1). Si lon ralise plusieurs mesures en dplaant le transducteur rcepteur, lessai est assimil celui de la mthode par transmission indirecte (en surface) : lmetteur est plac en un point fixe, et sur la face oppose ou perpendiculaire, le rcepteur est dplac intervalle constant (10 30 cm) sur une ligne.

    L

    R 2 3

    Elment tester

    L1 L2 Ln

    n

    E

    Figure3. Mesures en transparence par rayonnement Vitesse (v) = pente = L / T 2.4 PREPARATION DE LA SURFACE Pour qu il y ait un contact parfait entre le bton et les transducteurs, il est recommand demployer un matriau intermdiaire entre les deux et en prenant soin de vrifier que l appareil est bien appliqu contre la surface tester. Les matriaux dinterposition sont la vaseline, un savon liquide ou une pte constitue de Kaolin et de glycrol. Lorsque la surface de bton est trs rugueuse, il est ncessaire de poncer et dgaliser la partie de la surface o le transducteur sera fix laide dune rsine poxy prise rapide. 2.5. INFLUENCE DES ARMATURES La vitesse de propagation mesure sur du bton arm, proximit des armatures, est souvent plus leve que celle que lon mesure dans un bton de masse de mme composition. En effet, la vitesse de propagation dans lacier est de 1,2 1,9 fois celle que lon mesure dans du bton non arm. Dans certains cas, la premire impulsion qui arrive au transducteur sest propage en partie dans lacier et en partie dans le bton. Laccroissement apparent de la vitesse de propagation dpend de la proximit des armatures par rapport lemplacement 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 bton denrobage.

    5

  • Commentaire Dans la mesure du possible, il convient de ne pas effectuer les mesures proximit immdiates des armatures en acier parallles la direction de propagation de limpulsion. 2.5.1. Fers bton plac perpe