Controle Du Beton Arme Essais Non Destructifs

7/25/2019 Controle Du Beton Arme Essais Non Destructifs

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CONTROLE DU BETON ARME PAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS

C.N.E.R.I.B CYCLE DE FORMATION 20041

CONTROLE DU BETONPAR DES ESSAIS NON DESTRUCTIFS

1. INTRODUCTION

Dune manire gnrale les problmes de qualit rencontrs dans les structures enbton apparaissent diffrentes phases de la ralisation des ouvrages, notammentlors de la confection du bton et lors de sa mise en uvre.

En effet, des dsordres lis lhomognit surviennent lors de la phase confection.Il est constat que pour cette tche, dune part, le personnel affect est non qualifi, etdautre part, les soins adquats ne sont pas apports aux choix judicieux desmatriaux de base constituants le bton.

Aussi lors de la mise en uvre, plusieurs paramtres lis la qualit sont galementconcerns 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 qualitdes btons mis en uvre. Ces doutes mneront gnralement vers un contrle surles ouvrages raliss.

Plusieurs mthodes de contrle peuvent tre envisags, parmi lesquelles on peut citerles plus couramment utilises savoir :

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

La premire mthode est gnralement vite car elle prsente divers inconvnients,dune part, par sa nature destructive, et dautre part, les prouvettes et les carottes nesont pas tout fait reprsentatives du bton de structure correspondant.

Afin de contourner les inconvnients de la mthode destructive, une gamme dessaisin-situ, appels essais non destructifs, a t dveloppe, tant entendu que lastructure peut tre contrle sans toutefois modifier, ni sa performance ni sonapparence.


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2. METHODE ULTRASONORE

2.1. VITESSE DE PROPAGATION DES ULTRASONS

On produit un train dimpulsion de vibration au moyen dun metteur appliqu surlune des faces de llment contrler.Aprs avoir franchi une longueur de parcours (L) dans le bton, limpulsion devibration est convertie en un signal lectrique laide dun rcepteur et la base detemps lectronique permet de mesurer le temps de propagation des ondesultrasonores (T ).

La vitesse de propagation des ultrasons est donne par la formule :

TLV= (1)

2.2. APPAREILLAGE

Lappareil comprend les accessoires suivants :

Des capteurs, Un gnrateur dondes, 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 rapprouve en 1991et BS 1881 : partie 203 : 1986 spcifient les mthodologies des diffrentes mthodes.

2.3. DISTANCE MINIMALE DE PARCOURS

On recommande une distance minimale de parcours de 150 mm pour les mesures entransmission directe et un minimum de 400 mm pour les mesures en surface, quoiquecette dernire mthode ne nous renseigne pas sur la qualit de la couche de btonsoujacente.

2.4. METHODES DE MESURE DE LA VITESSE DE PROPAGATION DESULTRASONS

2.4.1. MESURES EN TRANSPARENCE DIRECTE :

Utilises dans le cas des prouvettes ou de poteaux ou dans certaines poutres, lestransducteurs ( metteur et rcepteur ) sont appliqus sur les deux faces de llment tester.

a a

L

Fig.1. Mesures en transparence

Elment tester RE


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2.5. MODE OPERATOIRE

2.5.1. PREPARATION DE LELEMENT

Pour qu il y ait un contact parfait entre le bton et les transducteurs, il estrecommand demployer un matriau intermdiaire entre les deux et en prenant soinde vrifier que l appareil est bien appliqu contre la surface tester.Les matriaux dinterposition sont la vaseline, un savon liquide ou une pte constituede Kaolin et de glycrol.Lorsque la surface de bton est trs rugueuse, il est ncessaire de poncer etdgaliser la partie de la surface o le transducteur sera fix.

2.5.2. POINTS DE MESURES

Le nombre de points de mesures dpend des dimensions de louvrage test. Pour ungrand panneau ( dalle, voile, radier, ) les points de mesures sont situs auxintersections dun quadrillage dune maille de 0.5 m, le cas des petits lments(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 lment (exemple : en poteau de section b x b et de hauteur h)


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2.6. 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 mmecomposition. En effet, la vitesse de propagation dans lacier est de 1,2 1,9 fois celleque lon mesure dans du bton non arm.Dans certains cas, la premire impulsion qui arrive au transducteur sest propage enpartie dans lacier et en partie dans le bton. Laccroissement apparent de la vitesse depropagation dpend de la proximit des armatures par rapport lemplacement despoints de mesure, de la section et de nombre des armatures, de leur positionnement parrapport au parcours et de la vitesse de cette impulsion dans le bton denrobage.

2.6.1. FERS A BETON PLACE PERPENDICULAIREMENT A LA DIRECTION DEPROPAGATION DE LONDE

Linfluence maximale due la prsence des armatures peut tre calcule en supposantque pendant son parcours limpulsion traverse la section totale de chacun des fers. Si

n fers bton de diamtre i ( i variant de 1 n ) se trouvent directement sur leparcours de limpulsion, leurs axes faisant des angles droits par rapport au parcours dela propagation (voir Figure N5), on peut crire lquation :

S

s

s

c

VL

VL

L

L

V

V

.

.1

1

= (2)

Dans laquelle ;

V : vitesse de propagation dans le bton arm, cest - dire la vitesse mesure.Vc: vitesse de propagation dans le bton seulVs : vitesse de propagation dans lacierL : longueur du parcoursLs= Qi: longueur du parcours dans lacier.

Les valeurs Vc/V sont donnes dans le tableau 1 pour diffrentes densits darmatures

et cela pour trois types de bton qui peuvent tre classs de mauvais, bon et trs bon.


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(a)

(b)

(c)

Fig.5. Mesures dans le bton arm

a : Armatures perpendiculaires la direction de la propagation ;b : Armatures parallles la surface dessai ;

c : Armatures parallles la direction de la propagation


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Ls/ LVc Vitesse de propagation dans le bton

=

V Vitesse de propagation mesure

Bton de trsmauvaise qualit

Vc= 3000m/s

Bton de bonne qualitVc=4000m/s

Bton de trsbonne qualitVc=5000m/s

1/121/81/6

1/41/31/2

0.960.940.92

0.880.830.75

0.970.960.94

0.920.890.83

0.990.980.97

0.960.940.92

Tabl.1. Influence des armaturesLaxe de propagation tant perpendiculaire laxe des aciers

Il est probable que dans la pratique, Vc/V est un peu plus lev que les valeurs donnesdans le tableau N1, en raison du mauvais alignement possible des fers bton et aussiparce que seul une petite partie de lnergie dimpulsion traversera la section totale desarmatures.

2.6.2. AXE DE LARMATURE PARALLELE A LA DIRECTION DE LAPROPAGATION

Si larmature se trouve situe une distance a dtermine partir de la ligne reliantles points dapplication les plus rapprochs des deux transducteurs et que la longueurde parcours entre ces deux transducteurs est L, le temps de transmission T, dans lunou lautre des cas de figures 5b ou 5c,est :

cs

cs

s VVVVa

VLT

.2 22+=

pourLa

cs

cs

VV

VV.

21

+

La valeur de la vitesse Vs peut tre dtermine, en envoyant une impulsion le longde laxe de larmature enrobe par le bton.Cette valeur est comprise entre 6000 m/s et 5200 m/s .

Les corrections apporter la vitesse de propagation mesure dans la directionparallle aux armatures sont donnes dans le tableau N2.


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a /L

Vitesse de propagation dans le bton Vc=

Vitesse de propagation mesure dans le bton Vs

Vc= 0,90

Vs

Vc= 0,80

Vs

Vc= 0,71

Vs

Vc= 0,60

Vs

01 /2

1/151/101/71/51/4

0.900.94

0.960.991.001.001.00

0.800.86

0.880.920.971.001.00

0.710.78

0.800.850.910.991.00

0.600.68

0.710.760.830.921.00

Tabl.2. Influence des armaturesLaxe de propagation tant perpendiculaire laxe des aciers


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3. SCLEROMETRE

3.1. PRINCIPE

Lessai au sclromtre consiste projeter une masse sur la surface du bton avecune nergie initiale constante (figure 6).Suite au choc, une partie de lnergie est absorbe par le bton ( nergie dedformation permanente ), lautre partie provoque le rebondissement de la massemobile qui est proportionnel lnergie reste disponible.

Fig.6. Principe du Sclromtre

Il est indispensable que la masse du bton soit infinie par rapport la partie mobile dusclromtre afin dviter lobtention dune nergie cintique lors des essais.En cas dessais sur prouvettes, il est recommand de fixer ces dernires entre lesplateaux dune presse.

Lnergie dimpact est produite par un systme de ressorts dont lamplitude dumouvement de recul est fonction de :- Lnergie de recul- Caractristiques des systmes de ressorts

Type de recul Moyen de mesure

Recul linaire Un indicateur lame

Recul angulaire Un systme de freinage

Tabl.3. Moyens de mesure.

M

Bton

Masse

M

Bton

Energie

Energie derecul de la

masse


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3.2 INDICE DE REBONDISSEMENT

L indice de rebondissent est la mesure enregistre sur une chelle gradue fixe par

rapport au bti de lappareil de sclromtre, aprs la projection dune masselottecharge par ressort sur une tige mtallique en contact avec la surface du bton. Cettemesure est fonction de langle dinclination de lappareil par rapport lhorizontal.

Fig.7. Elment tester par le sclromtre

Correction de la valeur de lindice de rebondissement pour lesdiffrents angles dinclinaison de lappareil

Essais vers le haut Essais vers le bas

Indice derebondissement

+90 +45 -90 -45

20>20>30>40>50

Non valable-5,4-4,7-3,9-3,1

Non valable-3,5-3,3-2,0-2,1

+2,4+2,4+2,3+2,0+1,6

+3,2+3,4+3,1+2,7+2,2

Tabl.4. Correction de la valeur de lindice de rebondissementen fonction de langle dinclinaison


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3.3. APPAREILLAGE

3.3.1. SCLEROMETRE

Le modle le plus utilis pour la dtermination non-destructive de la rsistance dubton sur la base du recul est le sclromtre SCHMIDT ( Suisse ).Il existe plusieurs modles de sclromtres SCHMIDT selon le type de recul ainsi quelnergie dimpact ( tableau.5).

Type de recul ModleEnergiedimpact( Kgf.m*)

Domaine dutilisation

L 0.075- Elments minces en bton.- Btons base dagrgats lgers .

M 3.000 Elments massifs.

N 0.225 Btons usuels.

NA 0.225 Contrle de la qualit du bton sous leau.

NR 0.225Identique au modle N mais avec undispositif denregistrement des mesures.

Linaire

LB 0.075Contrle de la qualit des produits en terrecuite ( particulirement des tuiles ).

P 0.090- Elments ayant des dimension

transversales rduites.- Btons et enduits de moindre rsistance.Angulaire

PT 0.090Contrle de la qualit des matriaux de trsfaible rsistance ( Rc= 5 80 kgf.m/cm

2).

(*) 1 kgf.m = 9.81 JTabl.5. Modles des sclromtres existants

Lappareil est compos dune masselotte charge par un ressort qui se projette surune tige mtallique appele tige de percussion.


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Fig.8.

Fig.9.

Fig.10.


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Fig.11.

Fig.12.

Fig.13.


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3.3.2. PIERRE A POLIR

La pierre polir est une pierre abrasive de texture grains moyens. Cette dernire est

utilise pour la prparation des surfaces de mesure.

3.3.3. BLOC DETALONNAGE

Le bloc dtalonnage, en noprne arm, est de dimensions 25 cm x 25 cm x 6 cm.

3.4. ETALONNAGE DE LAPPAREIL

Le sclromtre doit tre contrl par des essais dtalonnage, car les constantes desressorts changent aprs plusieurs utilisations.

Deux mthodes sont utilises pour ltalonnage du sclromtre :

Sur bloc en noprne arm

Cette mthode consiste effectuer sur le bloc en noprne, pos sur une assiserigide et plane, deux sries de 27 mesures espaces de 5 s et calculer la moyennede lindice sclromtrique lsm de la 2

me srie. La position de lappareil doit treverticale.

Dans le cas o ;

28 lsm32 : le fonctionnement de lappareil est satisfaisantlsm< 28 ou lsm> 32 : appareil dfectueux

Dans le deuxime cas, il est procd au nettoyage de lappareil afin de dterminerune nouvelle fois la valeur de lsm.Si lappareil est toujours dfectueux, donc il est inutilisable. Une rvision estncessaire dans ce cas avec un certificat dtalonnage.

Sur prouvettes de bton

Cette mthode consiste dterminer la moyenne de lindice sclromtrique l sm par

des mesures effectues sur trois sries de trois prouvettes de bton, correspondantaux trois rsistances la compression 15, 25 et 35 MPa.La moyenne de lindice lsest dtermine pour chaque niveau de rsistance.Les mesures de lindice lssont suivies dun essai dcrasement des prouvettes.

Les trois couples de valeurs sont reports sur le graphique de la figure 14.Dans le cas o les trois points reprsentatifs se retrouvent lintrieur du fuseau, doncle fonctionnement de lappareil est satisfaisant.Dans le cas contraire, le fonctionnement de lappareil est dfectueux.Une rvision est ncessaire avec un certificat dtalonnage.


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Fig.14. Graphe de contrle du fonctionnement de lappareilsur prouvettes

.


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3.5. MODE OPERATOIRE :

3.5.1. MESURES SUR OUVRAGE :

a. PREPARATION DE LA SURFACE :

Les mesures doivent tre effectues sur des surfaces nettes ne prsentant pas desnids de gravier, des caillages, une texture grossire, une porosit leve ou desarmatures affleurantes.La prparation de la surface consiste liminer tout enduit ou peinture adhrant ouponcer si cette surface est constitue dune couche superficielle friable. Toute tracedeau sur la surface doit tre essuye.

b. RELEVE DES MESURES

La surface de mesure doit tre divise en zones de 400 cm2au moins.

Chaque zone est structure en un grillage de points de mesure ayant pour

espacement d = 3050 mm.Les points de mesures extrmes doivent tre au moins 30 mm des bords de lasurface teste.

Fig.15. Grille de mesure sur ouvrage

S

d

d

2

d = 3050 mm.


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3.5.2. MESURES SUR EPROUVETTES :

Il est procd au relev de 27 mesures sur prouvettes cylindriques 16 x 32 avec le

respect des distances montres sur la figure.Les prouvettes doivent tre maintenues entre les plateaux de la presse sous unecontrainte de 0.5 MPa.Les mesures au sclromtre ne peuvent tre effectues quaprs 48h de la sortie desprouvettes de leur ambiance de conservation.

Fig.16. Grille de mesure sur prouvette

Lessai seffectue avec lappareil plac en position horizontale et une surface lisse.Amener la tige au contact du bton et presser lappareil dans le sens de leffort exerc.Mesurer le rebondissement de la masselotte en observant la nouvelle position prise parlindex devant lchelle gradue.Effectuer au moins 10 mesures successives dans la mme zone. La surface de cettezone est quivalente celle dun carr denviron 25 cm de ct. Au cours de ces

mesures, il convient de ne pas effectuer lessai moins de 3 4 cm des bords dellment test.

40

30

30

30

30

30

30

30

30

40

160

320


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3.6. INCONVENIENTS DE LA METHODE SCLEROMETRIQUE

La mthode sclromtrique constitue une voie directe utilise pour la dtermination du

degr dhomognit du bton et la duret de la surface de llment en bton.

Bien que lessai au sclromtre est utile, il ne constitue nullement une mesure de larsistance du bton vu les paramtres influenant la prcision de dtermination decette rsistance.

4. DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DU BETON

4.1. CONTROLE PAR LA METHODE ULTRASONORE

Pour pouvoir estimer la rsistance la compression du bton (R) partir de la vitesse

de propagation (V), il faut tablir la corrlation graphique entre V et R par des essaissur prouvettes.

La dtermination de la corrlation existant entre la vitesse de propagation et larsistance la compression , mesure sur prouvettes :

Pour tablir la corrlation graphique entre V et R, il est ncessaire deffectuer lesmesures sur au moins 30 prouvettes en procdant ainsi :

Prendre une valeur moyenne de la vitesse de propagation et de la rsistance lacompression sur une srie de trois prouvettes soumises des conditions dessaiidentique

Faire varier la quantit deau de gchage ou de la compacit pour les autres troissries dessai (le rapport E/C variant de 0.4 0 0.8 est gnralement pris)

Il est bien entendu que toutes les autres caractristiques du bton, savoir : le typede ciment et le dosage, la nature des granulats, leur granulomtrie et les proportionsutilises, les adjuvants, le mode de fabrication du bton, les conditions de cure et lgeaux essais, doivent tre identiques celles du bton mis en uvre in situ.

4.1.1. PARAMETRES INFLUANCANTS LA VITESSE DES ULTRASONS

La vitesse des ondes ultrasoniques travers le bton rsulte du temps mis par lesondes pour traverser la pte de ciment durci et les granulats. Le module dlasticitdes granulats varie normment, de sorte que la vitesse des ondes dpend dumodule dlasticit du granulat utilis et de la quantit contenue dans le bton.Par ailleurs, la rsistance du bton ne dpend pas ncessairement du dosage en grosgranulats ou de leur module dlasticit. Il nexiste donc pas de relation unique entre larsistance la compression et la vitesse des ondes sonores.Cependant, pour un granulat et une composition donns, la vitesse de propagationdes ondes dpend des modifications de la pte de ciment durci, telles quunchangement du rapport Eau/Ciment qui influe le module dlasticit de la pte. Cest

seulement lintrieur de ces limites quon peut utiliser lessai pour valuer larsistance du bton.


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De plus, dautres facteurs influencent la propagation des ondes sonores : parexemple, les ondes se dplacent plus vite travers un vide rempli deau qu traversun vide rempli dair. Par consquent, les conditions dhumidit du bton influencent la

vitesse des ondes alors que la rsistance in situ nen nest pas affecte.Une armature de gros diamtre qui suit le trajet de londe entrane une augmentationde sa vitesse, sans pour autant influencer la rsistance la compression du bton.

Influence du type de ciment

Un premier facteur qui influe sur la corrlation vitesse rsistance est le type deciment.Des essais effectus sur des btons avec une gamme varie de ciment montrent quilexiste une famille de ciment ayant une mme courbe de corrlation : il sagit du cimentCPA 400 et ses drives ( CPA 400, CPAZ 400 avec 15% de laitier, C 400 avec 25 %de cendres, T 25 avec 25 % de trass et M 400 avec 25% de laitier).

Les btons fabriqus avec les ciments HRI se caractrisent avec une courbe decorrlation diffrente qui donne pour une mme vitesse de propagation desrsistances plus importantes.Les btons fabriqus avec des ciments P 500 ou BSS ont une position intermdiaire.Une dernire famille de btons fabriqus avec des ciments contenant de grandesquantits de produits secondaires, comme par exemple les ciments F 300 avec 40%de laitier, ceux ci prsentent pour mme vitesse de propagation des rsistances lacompression moindre que les btons fabriqus avec les ciments usuels.

Le tableau suivant donne les rsultats des essais 28 jours dge.Si nous prenons comme rfrence les btons fabriqus avec des ciments usuels, lesrsistances mcaniques correspondant aux mmes vitesses de propagation du sondes autres btons prpars avec d autre ciments , svaluent laide des coefficientsdinfluence ci-aprs :

Type de ciment Coefficient dinfluence

HRIP 500 , BSSCPA 400, CPAZ 400, M400, T25

F 300

1.141.071.00

0.85

Tabl.6. Valeurs du coefficient dinfluence du type de ciment

Influence du dosage en ciment

Un autre paramtre important qui influe sur la corrlation rsistance/ vitesse depropagation du son est le dosage en ciment.Cependant la vitesse de propagation du son dans le bton est fortement influencepar la vitesse de propagation dans les gros agrgats qui constituent 50 60 % detous les agrgats.


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De ce fait, la vitesse du son dans le ciment, mme compltement durci, est plus petiteque dans les gros agrgats. Le temps de parcours de londe sonore est pus courtquand elle traverse le mortier et la pte de ciment durci, et il est plus long lorsquelle

passe dans les gros agrgats.

Le tableau ci-dessous donne les coefficients dinfluence en fonction des dosages enciment. Le bton dos 300 kg/m3est pris comme tant le bton de rfrence.

Dosage en ciment kg/m3 Coefficient dinfluence

100150200250300

350400450500

0.460.610.750.881.00

1.111.211.301.38

Tabl.7. Valeurs du coefficient dinfluence du dosage en ciment

Influence de la nature des agrgats

Comme rappel ci-dessus, la vitesse du son dans le bton est fortement influencepar la vitesse dans lagrgat qui constitue environ 80 % du bton.De plus, la vitesse de propagation dans le bton est aussi fonction de la dimensiondes granulats. Ce phnomne sexplique par le fait que pour des agrgats provenantde la mme roche, la vitesse de propagation du son dans les petits granulats est pluspetite que dans les gros granulats.Une exprience a montr que sur des btons prpars avec des agrgats provenantde roches diffrentes, la vitesse de propagation dans le bton Vbpeut tre lie lavitesse dans la pte de ciment Vc et la vitesse dans la roche mre dont on a extraitlagrgat Vr, par la relation suivante :

( ) rcb Vx1V.xV += (4)

Avec ;x : volume en % occup par la pte de ciment durci

: coefficient caractrisant la granulomtrie de lagrgat (plus lagrgat est fin etsloigne de la forme sphrique et plus est petit et il varie entre 0.75 et 0.80)

Si on prend comme rfrence la rsistance obtenue sur un bton avec des agrgatssiliceux rouls, la rsistance des autres btons confectionns avec des agrgats denature diffrente sera obtenue en multipliant la rsistance du bton de rfrence parles coefficients dinfluence par nature dagrgats donns dans le tableau ci-aprs.


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Nature des agrgats Coefficient dinfluence

Siliceux roulsAndsite concass

Granit concassBasalte concassCalcaire concass

1.001.24

1.090.910.82

Tabl.8. Valeurs du coefficient dinfluence de la nature des agrgats

Influence de la granulomtrie

Dune faon gnrale, la granulomtrie affecte la rsistance du bton, cest elle quidtermine les conditions de propagation de londe dans le bton, par consquent ellea une grande influence sur la corrlation entre la vitesse du son et la rsistance du

bton.Entre autre, plus lagrgat est riche en fractions fines, plus la vitesse du son diminue.Si nous adoptons comme rfrence le bton prpar avec des agrgats de dimensionmaximale gale 30 mm, la rsistance des autres btons confectionns avec desagrgats de granulomtrie diffrente sera obtenue en multipliant la rsistance dubton de rfrence par les coefficients dinfluence donns dans le tableau ci-dessous.

Dimension maximale de lagrgats enmm

Coefficient dinfluence

70-80

3015731

0.94

1.001.051.121.251.71

Tabl.9. Valeurs du coefficient dinfluence de la granulomtrie

Il est recommand dviter les essais dauscultation dynamique sur des prouvettesdont les dimensions ne dpassent dau moins 4 ou 5 fois la dimension maximale delagrgat employ.

Influence de lhumidit du bton

Lhumidit concerne est celle considre comme facteur permanent durant toute ladure du durcissement du bton.

Des essais effectus sur des prouvettes conserves, dune part , lair 40-60%dhumidit relative et, dautre part , sous leau, montrent que pour une mmersistance mcanique les btons conservs dans leau se caractrisent par unevitesse de propagation du son bien plus leve que les mmes btons conservs lair.


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Par exemple, des btons de hautes rsistances conservs dans leau ont des vitessesde lordre de 4600 m/s, alors que les mmes btons conservs lair auront desvitesses de lordre de 4100 m/s.

Si on adopte comme rfrence de humidit des prouvettes celle qui correspond unrgime de conservation dit standard, les rsistances mcaniques des btons quel quesoit leur mode de conservation svaluent par rapport au bton conserv dans lesconditions standards et pour la mme vitesse, laide des coefficients dinfluencedonns dans le tableau suivant :

Humidit du bton rsultant Coefficient dinfluence

A lairStandard

1 jour dans le moule 6 jours dans leau 21 jours lair

1.041.00

Tabl.10. Valeurs du coefficient dinfluence de lhumidit du bton

Influence de la maturit du bton

Deux autres facteurs qui influent sur la corrlation entre la vitesse et la rsistance sontlge et la temprature de conservation. La combinaison de ces deux facteurs qui

conditionnent la rsistance du bton et qui sont interdpendants a t exprime parNurse Saul, dans la relation suivante :

f = =

+n

i

ii t

1

)10( (5)

Avec ;

i : temprature en C pour lintervalle de temps pendant lequel la temprature estsuppose uniforme,

ti : nombre de jours la temprature i,n : nombre des intervalles de temps tempratures constantes.

Si on adopte comme rfrence un bton conserv la temprature de 25 C pendantun intervalle de temps de 28 jours (facteur de maturit f = 1000), la rsistance dunbton ayant la mme composition mais un facteur de maturit diffrent sera, pour unemme vitesse du son , calcule en utilisant les coefficients dinfluence donns dans letableau 11.


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Facteur de maturit en jours.C Coefficient dinfluence

1002505001000310063001300065000

0.730.870.951.001.101.181.241.36

Tabl.11. Valeurs du coefficient dinfluence de la maturit du bton

Influence des adjuvants

Compte tenu de la diversit des adjuvants utiliss, leur influence sur la corrlationvitesse-rsistance est trs complexePour les deux additifs couramment utiliss savoir lacclrateur de prise et leplastifiant, les coefficients dinfluence sont donns dans le tableau ci-dessous ; lebton sans additif est pris comme rfrence.

Pourcentage dadditif Coefficient dinfluence

Acclrateur deprise

024

1.001.191.40

Plastifiant0

0.060.12

1.001.151.30

Tabl.12. Valeurs du coefficient dinfluence des adjuvants


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4.1.2. ESTIMATION DE LA RESISTANCE A LA COMPRESSION DU BETON

Comment dterminer la rsistance la compression du bton in situ ?

Plusieurs cas peuvent se prsenter (except le cas on lon dispose de courbes decalibrage) :

1. Composition du bton connue, absence dprouvettes ou de carottes.2. Composition du bton connue et existence dun petit nombre dprouvettes ou de

carottes.3. Mconnaissance de la composition du bton et existence dprouvettes ou de

carottes.4. Mconnaissance de la composition du bton et inexistence dprouvettes et de

carottes.

COURBES DE TRANSFORMATION VITESSES-RESISTANCES

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800

VITESSES EN m/s

R

ESISTANCESEN

bars

C = 1 C = 0,6 C = 0,7 C = 0,8 C = 0,9 C = 1,1 C = 1,2

C = 1,3 C = 1,4

C =0,6

C =0,7=

C =0,9=

C

===

Fig.17.


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Quelques interprtations des Rsultats de mesures aux ultrasons donnes dansla littrature

Les rsultats obtenus en appliquant la courbe de la RILEM sont donns dans le cas o lebton test est considr comme homogne, isotrope et lastique et les rsistances necorrespondent pas toujours la rsistance relle du bton in situ. Ces rsistances nesont utilises par lingnieur que pour donner un avis qualitatif du bton in situ. Cest pourcette raison que par exemple dans les procs verbaux du CNERIB, seules lesapprciations suivantes sont donnes :

Selon le chercheur allemand Wesche

2500 m/s V


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4.2. CONTROLE PAR LE SCLEROMETRE

Il existe plusieurs mthodes pour la transformation des indices sclromtriques en

rsistance mcanique la compression du bton.

4.2.1. METHODE DE LA COURBE UNIQUE

Dans la plupart des cas, la composition du bton ainsi que les conditions deconservation influenant la corrlation Indice sclromtrique Rsistance dubton sont inconnues.

On utilise alors une courbe de transformation unique figurant sur lappareil.

Fig.18. Courbe de transformation unique


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La courbe unique de corrlation du sclromtre type N ne peut tre utilise dans lescas suivants :

Agrgats artificiels Agrgats lgers, concasss ou de faible duret Gravillons polis Agrgats non lavs riches en argile adhrente Bton ayant un trs faible dosage en ciment ou mlange trs sec ou

insuffisamment serr Btons frais Btons sous leau Btons trs vieux et secs Btons de faible rsistance < 200 kg/cm

2.

4.2.2. METHODE DE LA COURBE DE CALIBRAGE

Cette mthode est utilise dans les usines de prfabrication o les matires premiressont relativement constantes.

La courbe de calibrage est dtermine en effectuant lessai au sclromtre sur auminimum 30 prouvettes. Larrte de lprouvette ne devrait pas tre infrieure 15cm.Les prouvettes doivent tre soumises au mme rgime de durcissement que celuides lments prfabriqus.

Dans le cas ou les mesures sclromtriques sont effectues sur la face de coulage dubton de llment prfabriqu, il est recommand de faire pareil pour les prouvettes.

Aprs les essais au sclromtre, les prouvettes sont soumises un essai decompression lent dont la dure est plus dune minute.

Les rsultats obtenus sont ports sur un graphique reprsentant la courbedtalonnage dont le trac concorde mieux avec les rsultats exprimentaux enappliquant la mthode des moindres carrs.

La courbe de calibrage doit tre revue en cas de changement de la composition dubton ou des conditions de conservation.

La prcision sur la rsistance du bton obtenue par la mthode de la courbe de

calibrage est value ( 20% 25% ).


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4.2.3. METHODE DES COEFFICIENTS DINFLUENCE NON CORRIGES

Dans le cas de la non-disponibilit des prouvettes pour la dtermination de la courbede calibrage, et lexistence des donnes sur la composition du bton tester, on

considre que ces informations sont suffisantes pour dduire une courbe des valeurscorrigs.Les valeurs corriges noffrent pas la mme prcision que la courbe de calibrage maissont prfrables aux valeurs donnes par la courbe unique illustre sur lappareil.Pour cette mthode, on admet comme bton de rfrence un bton ayant lacomposition suivante :

- Ciment type CPA400 dos 300 kg/m3- Agrgats rouls siliceux- Indice de maturit 1000- Humidit rsultant dune conservation durant 1 jour dans le moule, 6 jours dans leau

et 21 jours lair, 40-60% dhygromtrie relative.

Pour ce bton la corrlation indice sclromtrique rsistance la compression estgale :

27.2C n09.0R = ( kg/cm

2 ) (6)

La courbe dtalonnage dfinie par la relation ci-dessus est reproduite pour uncoefficient de transformation Ct= 1.0 ( coefficient Ct pour bton sec ).

Fig.19. Courbes dtalonnage pour btons conservs lair


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Si les btons tester diffrent du bton de rfrence, la correction est faite laide ducoefficient total dinfluence Ctpris gal :

Ct= Cc . Cd. Ca. Cm. Cu (7)

Avec :

Cc : coefficient dinfluence du type de cimentCd : coefficient dinfluence du dosage en cimentCa : coefficient dinfluence du type de granulasCm: coefficient dinfluence de la maturit du btonCu : coefficient dinfluence de lhumidit du bton

a. Coefficient dinfluence du type de ciment Cc

Le coefficient dinfluence du type du ciment Ccest le rapport entre la rsistance desbtons prpars avec des ciments CPA et HRI et celle des btons base du cimentCLK250.

Type de ciment Cc

CPA, HRI, etc 1.00

CLK250 0.90

Tabl.13. Valeurs du coefficient Cc.

b. Coefficient dinfluence du dosage en ciment Cd

Le rapport des rsistances des btons diffrents dosages pour le mme indicesclromtrique reprsente le coefficient dinfluence du dosage.

Dosage ( kg/m3 ) Cd

100 0.67

200 0.85

300 1.00

400 1.12

500 1.24

Tabl.14. Valeurs du coefficient Cd.


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c. Coefficient dinfluence du type de granulas Ca

Le coefficient dinfluence du type de granulas est pris gal Ca= 1.00 pour les btons

avec des agrgats siliceux rouls, pour les autres types, ce coefficient doit tredtermin par des essais.

d. Coefficient dinfluence de la maturit du bton Cm

Lorsque la maturit du bton augmente la duret et la rsistance de la couche desurface devient plus grande ce qui diminue la valeur de lindice sclromtrique.Il nest pas recommand dutiliser le sclromtre sur des btons ayant un facteur dematurit suprieur 40 000 ( 4 ans ).

Maturit du bton C x jours Cm

300 1.06

1000 1.00

6000 0.92

36000 0.80

Tabl.15. Valeurs du coefficient Cm.

e. Coefficient dinfluence de lhumidit du bton

Si lon prend comme rfrence la rsistance du bton rsultant dune conservationdurant 1 jour dans le moule, 6 jours dans leau et 21 jours lair, 40-60%dhygromtrie relative, alors la rsistance du bton pour dautres degrs dhumiditainsi que pour dautres indices sclromtriques peut tre value laide ducoefficient Cu .

CUHumidit

n = 20 n = 40

Satur ( sous leau ) 1.52 1.12

Standard 1.00 1.00

A lair sec 0.94 0.96

Tabl.16. Valeurs du coefficient Cu.

Pour les btons humides ( saturs deau ), un coefficient not C t sera utilis pour ladtermination de la valeur de la rsistance du bton test. Ct = Cc . Cd. Ca. Cm

Calcul de la rsistance du bton

Dans le cas dun bton sec : Ref= Rst. Ct (8)

Dans le cas dun bton humide : Ref= Rst . Ct (9)


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Rst, Rst: rsistances du bton de rfrence standard.Ct, Ct : coefficients dinfluence totaux.

La mthode des coefficients dinfluence non corrigs donne une prcision variantentre 30% et 40%. Cet cart est d au manque de relation sre entre la qualitdu bton en surface et dans la masse empchant ainsi dobtenir une plus grandeprcision.

4.2.4. METHODE DES COEFFICIENTS DINFLUENCE CORRIGES

Gnralement, au moment de lessai, on dispose de 03 prouvettes coules dans lesmmes conditions de conservation, de mise en uvre et de composition que celles dubton de la structure.

Chacune de ces prouvettes cubiques est soumise lessai non destructif ausclromtre en 6 10 points afin de dterminer la rsistance du bton de composition

standard stciR correspondant lindice sclromtrique moyen de lprouvette i.

Lprouvette est soumise ensuite lessai dcrasement afin de calculer le rapport :

stci

expciexp

ti R

RC = (10)

expciR : rsistance la compression de lprouvette i dtermine laide de la pressestciR : rsistance la compression de lprouvette i dtermine laide du sclromtre

La valeur moyenne du coefficient exprimental dinfluence exptC pour les n prouvettes

est obtenue partir de la relation suivante :

n

C

C

n

1i

expti

expt

== (11)

Cette valeur est compare, dans le tableau suivant, celle obtenue par lescoefficients partiels dinfluence Ct

cal calculs suivant le paragraphe .4.2.3.

Cas Concordance PrcisionCoefficient total

dinfluence final

expt

expt

calt

C

CC < 10% Excellente 20 25% exptC ou caltC

10% expt

expt

calt

C

CC 40% Satisfaisante 25 30%

2

CC caltexpt +

expt

expt

calt

C

CC > 40% Insuffisante 30 40%

Il faut vrifier les causeset liminer les valeurs

errones

Tabl.17. Valeurs du coefficient total dinfluence final.


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4.3. CONTROLE NON DESTRUCTIF PAR LA METHODE COMBINEE:

Le contrle non destructif par les mthodes uni-paramtriques ( lultrason seul ou le

sclromtre seul ) na pas pu tre introduit dans les normes cause de grandeserreurs destimation.Pour amliorer la prcision des rsultats, les spcialistes ont commenc combinerles rsultats de diffrents essais non destructifs.Daprs une enqute de RILEM, il existe

actuellement diverses mthodes

combines telle que :

1. Vitesse des ondes ultrasonores longitudinales duret des empreintes.

2. Vitesse des ondes ultrasonores longitudinales duret superficielle par indice derebondissement.

3. VItesse des ondes ultrasonores- attnuation ou amortissement des ondesultrasonores.

4. Vitesse des ondes ultrasonores- attnuation de la frquence propre.

5. Vitesse des ondes ultrasonores- attnuation des rayons.

6. Vitesse des ondes ultrasonores-vitesse des ondes ultrasonores transversales.

7. Duret au choc par rebondissement- duret par empreinte.

4.3.1. METHODE COMBINEE VITESSE DES ONDES ULTRASONORESLONGITUDINALES DURETE SUPERFICIELLE PAR INDICE DEREBONDISSEMENT

Le principe de cette mthode consiste dterminer la rsistance en compression dubton partir de l'abaque de la figure 20 donnant la variation de la rsistance dubton en fonction de la vitesse des ultrasons et de l'indice de rebondissement [R (V,N)]. Cette rsistance est corrige par la valeur du coefficient d'influence total qui est leproduit des coefficients d'influences partiels des diffrents constituants et de leur

nature. Le tableau 18 donne les valeurs de ces coefficients partiels pour chaqueconstituant du bton.


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Constituants du bton test Coefficients d'influence

- Ciment CPA

- Ciment CPJ- Ciment CRS

CC= CCPA= 1,00

CC = CCPJ= 1,33CC= CCRS= 1,30

Dosage en ciment :- 200 Kg/m3- 250 Kg/m

3

- 300 Kg/m3

- 350 Kg/m3- 400 Kg/m

3

Cd = Cd 200= 0,83Cd= Cd 250= 1,00Cd= Cd 300= 1,00Cd = Cd 350= 1,00Cd= Cd 400= 1,00

Adjuvants :- Hydrofuge

- Suprplastifiant- rducteur d'eau- Retardateur-fluidifiant

Cadj= Cadj H = 1,00

Cadj= Cadj SR = 1,14Cadj= Cadj RF= 1,15

NOTA : L'influence de la nature minralogique et de l'origine du granulat (roul ouconcass) sur la relation R(V, N) est ngligeable.

Tabl.18. Valeurs des coefficients dinfluence partiels


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Fig.20. Abaque de la variation de la rsistance la compression en bars, en fonction

de la vitesse des ultrasons (V) et de lindice de rebondissement (N) du bton.

R = Rabx Ct (12)

Ct= CCx Cdx Cadj (13)

avec :

R : rsistance du bton test,Rab: rsistance dtermine partir de l'abaque R(V, N),Ct: coefficient d'influence total,CC: coefficient d'influence du type de ciment,Cd: coefficient d'influence du dosage en ciment,Cadj: coefficient d'influence de l'adjuvant.


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4.3.2. QUELQUES RECHERCHES EFFECTUEES DANS LE DOMAINE

Plusieurs chercheurs ont propos des formules destimation daprs les rsultats deleurs essais. Quelques-unes de ces formules sont donnes dans le tableau N19.

La diversit des relations reliant la rsistance du bton en fonction de la vitesse depropagation des ultrasons et de lindice de rebondissement, montre que lapplicationdu contrle non destructif par la mthode combine nest pas universelle.

CUR.18.TNO ( PAYS-BAS )

4332.0V379.0N01149.0flog c ++= (14)

Meynink Samarin ( Australie )

1.24N24.1V058.0f 4c += 40 > cf > 25 N/mm2 (15)

Tanigawa, Yamada, Kosaka ( Japon )

SiCE est connu 74

CE4.4V74N2.9fc += (16)

Correction de N en fonction de la sollicitation

021.05.285.26N = ( 17)

SiCE est inconnu 642V129N8.11fc += (18)

Nikkari ( Finlande )

( ) ( )

=

2222

c 182252N4280V40215.114102

21f

(19)

Galan ( Tchcoslovaquie )24632.184593.1

c N.V.028565.0f = (20)

Mellmann ( Rpublique Fdrale Allemande )

dNcVNbVaNf 232c +++= 48 > N > 30 (21)

a = 0.0180650, b = 0.0234477c = 0.0885855, d = 4.134.35 > V > 4.00 Km/sec

Bellander ( Sude )

7.32V03.11N00082.0f 3c += (22)

Tabl.19.


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5. LOCALISATION DES DEFAUTS DANS LE BETON

Lutilisation de la technique de lauscultation dynamique pour localiser les dfauts, lesvides ou toutes autres malfaons dans le bton, est base sur la trs faible

transmission de lnergie des ultrasons au travers une lame dair emprisonne dans lebton (rupture de la continuit dans le bton).Cest ainsi quune fissure ou quun vide rempli dair, situ entre les deuxtransducteurs, fera obstruction la propagation directe de londe ultrasonique dans lecas o laire intresse est suprieure la surface de contact des transducteurs. Dansce cas, la premire impulsion devant tre capte par le transducteur de rception seradiffracte autour de la zone dfectueuse et le temps de propagation sera plus longque dans un bton homogne.

5.1. DETECTION DES VIDES DE GRANDES DIMENSIONS

Les vides importants peuvent tre dtects lorsque leur aire projete angle droit parrapport au parcours de la propagation de londe est suffisamment grande pourproduire un retard significatif du temps de propagation par rapport celui que lonmesure sur un bton homogne.

Pour des cavits daire projete identique, on obtient une variation minimale du tempsde propagation lorsque le vide est situ mi-chemin des transducteurs. et on auraainsi :

Si Td = Th : da ( les vides ne peuvent pas tre dtects)

et si Td < Th : 1T

TLda

2

h

d

+= (23)

a : la dimension minimale de la section de laire projete du vide,d : diamtre du transducteur,Td: le temps de propagation au travers du centre du dfaut,Th: le temps de propagation dans un bton homogne.L : la longueur de parcours.

5.2. ESTIMATION DE LA PROFONDEUR DUNE FISSURE SUPERFICIELLE

Il est parfois ncessaire dapprcier la profondeur dune fissure visible en surface surle bton de louvrage. On peut obtenir une valeur approche de la profondeur de lafissure en comparant les temps de propagation de londe au travers de la fissure etdans les zones de bton homogne, proximit de cette fissure, au moyen detransducteurs appliqus sur la face du bton et situs gale distance de part etdautre de la fissure.


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Si la fissure est bien situe mi-chemin entre les transducteurs, sa profondeur ( c )sera donne par la formule suivante :

1TTbc

2

L

c

= (24)

dans laquelle :

Tc: temps de propagation au travers de la fissure,TL: temps de propagation le long de la surface du mme type de bton dpourvu de

dfauts,c : profondeur de la fissure,b : distance du point le plus proche de la zone active du transducteur partir de la

fissure.

5.3. EPAISSEUR DES COUCHES ENDOMMAGEES

Lpaisseur dune couche superficielle endommage dans un ouvrage en bton peuttre estime au moyen de la mesure des temps de propagation sur la surface dubton.Dans ce cas, lmetteur dimpulsion est maintenu en un point fixe tandis que lercepteur est dplac le long de la surface du bton, par intervalle rgulier etsuccessif.

Quand les transducteurs sont rapprochs, londe traverse le bton endommag, et lapente de la courbe trace en portant en ordonne la distance sparant les deuxtransducteurs et en abscisse le temps de transit, donne la vitesse de londe dans cettecouche superficielle.

Au-del dune certaine distance entre les transducteurs, la premire impulsion estrfracte le long de la couche sous-jacente de bton non endommag et les valeurssalignent sur une courbe dont la pente donne la vitesse de propagation dans le btonsain.

La distance X0 pour laquelle le changement de pente se produit, permet une

estimation de lpaisseur de la couche dtriore.

Cette paisseur est donne par la formule suivante :

ds

ds0

VVVV

2

X

+= (25)

La mthode ci-dessus est applicable dans le cas de grande surface de btonendommag sur une paisseur peu prs uniforme ; les petites surfaces localisesdun bton endommag ou prsentant des cavernes sont plus difficiles valuer.


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Cependant, il est possible de trouver une valeur approche de lpaisseur de coucheslocalises de bton de mauvaise qualit en faisant la fois des mesures de vitessepar transparence et en surface.

Lpaisseur recherche pourra tre calcule de la faon suivante :

1VV1

TTL

du= (26)

o :

L : longueur du parcours au travers de lpaisseur de llment test, mesure angle droit par rapport la surface du bton prsentant des zonesendommages ou caverneuses,

Tu: temps de propagation mesur au travers dune section, dpaisseur L, dun btonsain,

Vu: temps de propagation mesur au travers dune section dpaisseur L prsentantune paisseur de bton endommag,

Vd: vitesse dans un bton endommag dont on peut obtenir une valeur approchepar des mesures en surface dans des zones du matriau dtrior ou prsentantdes cavernes.

Documents

Controle Du Beton Arme Essais Non Destructifs