La thermographie infrarouge appliquée à la recherche imagerie-gc.univ- ?· de délaminations dans…

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Auteurs : H.CANNARD1, T.PERRIN1, D.PRYBYLA1, V.MUZET1, M.MAOUCHI2, F.BRACHELET3 Date : 21 mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart Direction territoriale Est1 - CEREMA Dter Est Laboratoire de Strasbourg 2- Universit de Lorraine Metz 3- Universit dArtois LGCgE SOMMAIRE 2 2 1. La problmatique 2. Le principe mis en oeuvre 3. Lexprimentation sur corps dpreuve 4. Les investigations in-situ 5. Conclusion/perspectives 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 1- La problmatique 3 3 1- La problmatique 4 Pathologie affectant de parement des corniches douvrage dart en bton CO2 Cl- H2O 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart Bton Armature 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 1- La problmatique 5 5 - Apparition de la corrosion des aciers - expansion du volume occup par larmature - fissuration - dcohsion du bton A ACoupe A-A Bton Armature 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 1- La problmatique 6 6 - Adhrence insuffisante des produits de rparation A A Coupe A-A Bton Armature 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 1- La problmatique 7 7 Quelques exemples de dsordres rencontrs 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 1- La problmatique 8 8 Quelques exemples de dsordres rencontrs 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 1- La problmatique 9 9 Laspect scurit des interventions lors des inspections 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 2- Le principe mis en oeuvre 10 10 Sens du flux thermique Sens du flux thermique en priode diurne Fissure convexion 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 11 11 Fissure Sens du flux thermique Sens du flux thermique en priode nocturne 2- Le principe mis en oeuvre convexion 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 12 12 3- Lexprimentation sur corps dpreuve 1) Rapport dactivit LAMTI 11N065 sujet 5 Aide au diagnostic des chapes dtanchit par mthodes Thermiques E.ANTZAC, F.BRACHELET, O.CARPENTIER, D.DEFER Le dfaut prsent sous la surface doit avoir des proprits thermophysiques suffisamment diffrentes du milieu pour permettre un bon contraste en surface Matriau Conductivit thermique l en W.m-1.K-1 Bton 1,6 2.2 Air satur 0,029 Polystyrne expans 0,040 1 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 13 13 3- Lexprimentation sur corps dpreuve 1) Rapport dactivit LAMTI 11N065 sujet 5 Aide au diagnostic des chapes dtanchit par mthodes Thermiques E.ANTZAC, F.BRACHELET, O.CARPENTIER, D.DEFER l'amplitude du signal doit tre suffisante pour que l'effet produit en surface par la discontinuit soit dtectable 1 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 14 14 3- Lexprimentation sur corps dpreuve CETE de L'EST-LRS-Sce OA-17/11/10 -H.CANNARD-la thermographie IR dans le domaine des ouvrages d'art 1) Rapport dactivit LAMTI 11N065 sujet 5 Aide au diagnostic des chapes dtanchit par mthodes Thermiques E.ANTZAC, F.BRACHELET, O.CARPENTIER, D.DEFER La relation entre la taille du dfaut et sa proximit de la surface doit tre suffisamment importante pour crer un contraste thermique. 1 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 15 15 3- Lexprimentation sur corps dpreuve La propagation des ondes de chaleur issue dune sollicitation sinusoidale est attnue selon une fonction exponentielle de la profondeur traverse 1 1) Rapport dactivit LAMTI 11N065 sujet 5 Aide au diagnostic des chapes dtanchit par mthodes Thermiques E.ANTZAC, F.BRACHELET, O.CARPENTIER, D.DEFER 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 16 16 2- Le principe mis en oeuvre Matriau l r c Air 0.0242 1.2 1006 Bton 1.6 2300 820 Paramtres thermophysiques du modle l : conductivit thermique [W/m.K] r : masse volumique [kg/m3] c : chaleur spcifique [J/kg.K] Modlisation dun dfaut type lame dair 500 mm Flux thermique sinusodal300W/m sur 24H Dfaut type Lame dair 2mm Convection h = 15W/m.C Tcentre Text 80 mm200 mm Ep.20 ou 40 mm Timpose =10C 1 1) modlisation : F.BRACHELET Universit dArtois LGCgE 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 17 17 2- Le principe mis en oeuvre -2-1,5-1-0,500,511,520,00 3,00 6,00 9,00 12,00 15,00 18,00 21,00 24,00Delta T Delta T Evolution de la diffrence de temprature entre zone centrale et lextrmit de la corniche pour deux profondeurs de dfauts type lame dair dune paisseur de 2mm DT (oC) Heures DT=Tcentre-Textrmit Sollicitations : Convection h = 15W/m.C Flux thermique sinusodal 300 W/m2 Modle Corniche avec dfaut type lame dair E=4cm E=2cm Tcentre Textrmit 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 18 18 Schma de principe dune camra infrarouge Radiomtre Transcription en temprature Entre des valeurs dinfluence : Distance, missivit du matriau, hygromtrie Etalonnage Rayonnement Temprature 2- Le principe mis en oeuvre 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 19 19 2- Le principe mis en oeuvre 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 20 20 2- Le principe mis en oeuvre Deux techniques Thermographie passive: - Pas dapport artificiel dnergie, - Examen de situations ou dobjets une temprature diffrente de la temprature ambiante, - Applications : inspection de btiments et dinstallations lectriques. Thermographie active - Sollicitation par un apport dnergie (flashes, laser, induction, micro- ondes, tissu chauffant, tubes rayonnants) - Utilisation dans le cadre du contrle non destructif 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 21 21 Ralisation de corps dpreuve 0.24 m 0.10 m 0.04 m 0.02 m 0.08 m 0.02 m 3- Lexprimentation sur corps dpreuve 0.76 m 0.01 m 0.10 m 0.05 m 0.10 m 0.80 m 0.10 m 0.08 m 0.10 m 1.00 m 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 22 Ralisation de corps dpreuve Positionnements des lments en polystyrne extrud dans le bton frais 3- Lexprimentation sur corps dpreuve 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 23 2- Le principe mis en oeuvre - Matrice de 640x480 lments - Gamme de travail 7-15 m - Sensibilit 30 mK 30C - Objectifs infrarouge: 24x 18 (standard) 12x 9 (tlobjectif) Rsolution spaciale : 0,65 mrad /lment du dtecteur pour l'objectif de 24. 0,33 mrad /lment du dtecteur pour l'objectif de 12 - Objectif visible 3.2 Mpixels - Enregistrement de squences vido radiomtriques Le matriel utilis: 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 24 3- Lexprimentation sur corps dpreuve Dispositif exprimental Camra infrarouge Corps dpreuve exposition sud 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 25 3- Lexprimentation sur corps dpreuve Implantation des zones de mesure 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 26 3- Lexprimentation sur corps dpreuve 07h25 8h55 11h15 16h00 Suivi des D T entre zones saines et zones dfectueuses (F 80mm) Profondeur 1cm Profondeur 2cm Profondeur 4cm 18h00 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 27 3- Lexprimentation sur corps dpreuve 7h30 9h04 10h44 Suivi des D T entre zones saines et zones dfectueuses (5 X 5 cm)) 15h35 Profondeur - 1cm Profondeur - 2cm 18h20 Profondeur - 4cm 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 28 3- Lexprimentation sur corps dpreuve Dispositif exprimental exposition lombre 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 29 3- Lexprimentation sur corps dpreuve Dispositif exprimental exposition lombre Dfauts de diamtre 80 mm Profondeur -1cm Profondeur -2cm Profondeur -1cm Dfauts de dimensions 50 x 50 mm mm 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 30 4 Les investigations in-situ N Intersection Autoroutes A35 et RD 63 Reichstett, position de lOA 55 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 31 4 Les investigations in-situ Intervention sur lOA 55 Evolution de la temprature ambiante le jour de lexamen Position de la camra lors de Lacquisition des thermogrammes 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 32 4 Les investigations in-situ OA 55 Implantation de repres Ralisation dune image panoramique partir dune srie de clichs 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 33 4 Les investigations in-situ Rglage du gain (optimisation de la dtection des anomalies et des repres) 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 34 4 Les investigations in-situ Reprsentation en mode fusion ou incrustation dimage 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 35 4 Les investigations in-situ N Intersection Autoroutes A35 et RD 63 Reichstett, position de lOA 53 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 36 4 Les investigations in-situ Intervention sur lOA 53 le 15/03/2013, implantation des prises de vues 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 37 4 Les investigations in-situ OA 53 - Ralisation dune image panoramique partir dune srie de clichs 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 38 4 Les investigations in-situ Problmes rencontrs sur le hourdis 21/mars 2014 La thermographie infrarouge applique la recherche de dlaminations dans le bton superficiel de corniches douvrage dart 39 Conclusion Cette technique a permis de raliser une reconnaissance des zones sonder et ventuellement purger. Mise en uvre de moyens limits pour les interventions. Amlioration de la scurit des intervenants et peu de gne du trafic Dploiement rapide et rendement lev (un ouvrage par demi-journe) Mais Ncessit dintervenir dans des conditions mtorologiques optimales Obligation de raliser un reprage et une pr-visite (optimisation de limplantation des emplacements des prises de vues). Potentiel damlioration important et champ dapplication vaste Utilisation dun matriel trs performant quip doptiques spcifiques Dtection de dfauts de 0.5 dm une profondeur de 3 cm dans des conditions favorables perspectives Essais raliser sur plusieurs types douvrages et tude de la reproductibilit. DIR EST M. Contri Merci pour votre attention Direction territoriale Est

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