Les technologies d’imagerie des ouvrages en béton à des fins de contrôle et de maintenance prédictive sont devenues de plus en plus courantes ces dernières années. Toutes ces techniques sont basées sur des méthodes géophysiques dont GEOREVA s’est fait la spécialité. Dans cet article, nous présentons les trois principales techniques d’imagerie utilisées pour le contrôle non destructif des ouvrages en béton, ainsi que leurs avantages et inconvénients.

  • GPR

La méthode GPR ou géoradar consiste à émettre une onde électromagnétique haute fréquence dans un milieu et à mesurer son temps de propagation au sein des différents matériaux quelle traverse et sur lesquels elle se réfléchit. C’est une technique qui fournit une très haute résolution mais dont la profondeur d’investigation varie. La capacité de détection est dépendante de la permittivité diélectrique et de la conductivité électriques des milieux. Les milieux résistifs comme le béton sont propices au géoradar. Les métaux ont une permittivité diélectrique infinie, ils piègent les ondes émises et les renvoient. Et c’est donc pour cela que l’utilisation du GPR est idéale pour la cartographie et la visualisation direct des barres d’armatures dans les dalles et parois en béton. Le radar nous permettra d’obtenir une vue générale des ferraillages, des épaisseurs et des réseaux d’un ouvrage.

Les GP8000, GP8100 et GP8800 développés par Screening Eagle / Proceq et proposés par GEOREVA offrent une solution intuitive et efficace pour la cartographie radar des structures béton. Ces radars fonctionnent sur une émission d’ondes sur un large bande de fréquence, de 200 MHz à 4GHz (on parle aussi de radar à saut de fréquence), afin d’optimiser la résolution et la profondeur d’investigation. Les données sont visualisées et traitées en temps réel sur le terrain et peuvent être partagées instantanément.

Visualisation des barres d’armatures et de leur espacement dans un pilier de parking souterrain, fait avec le GP8000.

En contrepartie, les GP sont limités à une profondeur d’investigation maximale de 80 cm dans les bétons. La présence de plaques métalliques, les bétons fibrés ou un réseau très dense d’armatures empêcheront d’effectuer une mesure de qualité en profondeur.  

  • Electromagnétique, Courant de Foucault

Cette technique est basée sur le principe que lorsque l’on injecte un courant dans une bobine dite d’émission, un champ magnétique se crée et se propage par induction via des courants de Foucault. Les milieux ou matériaux plus ou moins conducteurs traversés par ces courants vont alors eux aussi générer leur propre champ magnétique fonction du champ émis, que l’on peut mesurer à l’aide d’une bobine de réception. C’est donc une méthode idéale pour détecter la présence des barres d’armature. Un traitement du signal du champ mesuré via la bobine de réception permet de calculer de manière précise l’enrobage et le diamètre des armatures.

Le profomètre comme le PM8000 est l’appareil de référence pour mesurer l’enrobage et le diamètre des armatures à l’échelle millimétrique. Il permet aussi de réaliser une cartographie de l’ouvrage. Le profomètre est l’instrument le plus économique de l’imagerie non destructive.

Cartographie du premier lit d’armature et variation de l’épaisseur d’enrobage sur une paroi, réalisée avec le PM8000. L’échelle de couleur indique des seuils d’enrobage.

Cette méthode a une profondeur d’investigation plus limitée que le radar, de l’ordre de 20cm. On aura donc une information précise uniquement sur le premier lit d’armature. La densité et la géométrie des ferraillages à étudier peuvent aussi influer sur la mesure et conduire à des résultats erronés.

  • Echo d’impulsion ultrasonique

Traditionnellement, le principe des méthodes à ultrasons consiste à envoyer une onde P ou S avec un émetteur et à la réceptionner avec un récepteur, situés de part et d’autre de la structure à investiguer. Le temps de propagation de l’onde étant fonction des propriétés intrinsèque du béton (uniformité, qualité). La technique à écho d’impulsion envoie des ondes ultrasoniques hautes fréquences (kHz) et mesure leur temps de retour et amplitude après leurs réflexions aux différentes interfaces acoustiques. Cela permet d’effectuer la mesure d’un seul côté de l’ouvrage, comme le GPR. L’utilisation des ondes S permettra d’avoir une réflexion à quasiment 100% aux interfaces béton-air. C’est donc une technique à privilégier pour la détection de défauts internes (vides, délaminations, fissure internes) mais aussi pour la mesure d’épaisseur. Les vitesses d’ondes S peuvent aussi être converties en vitesse d’ondes P pour avoir une cartographie de l’uniformité du béton. Cette méthode fonctionne aussi dans les bétons fibrés car les ondes S se propagent le long des fibres métalliques. 

Le Pundit Array PD8050 est un appareil avec un réseau de capteurs à ondes S, à contact sec, permettant de visualiser les défauts et variations d’épaisseur d’une structure de manière rapide et efficace. Cet appareil peut être utilisé en combinaison avec les radars GP pour localiser des zones potentielles de corrosion dans les gaines de précontrainte.

Complémentarité entre la mesure radar (à gauche) et à echo d’impulsion ultrasonique (à droite). Le GP8000 image parfaitement les armatures, leur espacement et profondeur ainsi que l’épaisseur du bloc tandis que le Pundit PD8050 nous informe en plus de la présence d’un vide.

La profondeur d’investigation est de maximum 180 cm. Tous les défauts et interfaces localisés en dessous des vides seront invisibles.

Pour conclusion, voici un tableau comparatif des différentes méthodes/appareils exposés:

Georeva est le partenaire français de Screening Eagle / Proceq pour toutes les solutions d’inspection béton. N’hésitez pas à nous contacter pour tout information complémentaire.

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