TP L'Essai de Controle de La Qualite Du Beton Par Les Essais Nondestructifs
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LAICHI amar...
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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de L’enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université de Mohamed Boudiaf M'sila Département de Génie Civil
MODULE : PHYSIQUE DES MAÉRIAUX
RAPPORT SUR :
L'essai de Contrôle de la qualité du béton par les essais non destructifs
ORGANISÉ PAR : Laichi Amar
N___ L____
D______ S____
B_______ Y_____
2017 - 2018
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CONTROLE DE LA QUALITE DU BETON PAR LES ESSAIS NONDESTRUCTIFS
1. INTRODUCTION Dans les constructions en béton, des problèmes de contrôle, de suivi de la qualité du béton et de l ‘homogénéité peuvent être rencontrés à différentes phases : Premièrement les difficultés liées à l’homogénéité se posent lors de la confection du béton. En effet il est constaté que pour cette tâche, d’une part, le personnel affecté est non qualifié, et d’autre part, les soins adéquats ne sont pas apportés aux choix judicieux des matériaux de base constituants le béton. Deuxièmement lors de la mise en œuvre, plusieurs paramètres liés à la qualité sont également affectés et en raison du non respect des règles élémentaires de mise en œuvre. Compte tenu de ce qui a été précité, très souvent, des doutes sont émis sur la qualité des bétons mis en œuvre. Ces doutes mèneront généralement vers un contrôle sur les ouvrages réalisés. Plusieurs méthodes de contrôle peuvent être envisagées, parmi lesquelles on peut citer les plus couramment utilisées à savoir : • •
Les méthodes de contrôle destructif ; Les méthodes de contrôle par des essais non destructifs.
La première méthode consiste à écraser des éprouvettes prélevées et moulées au même moment. Néanmoins, les résultats de cette méthode ne sont pas obtenus immédiatement, le béton des éprouvettes éprouvettes est différent de celui de l’ouvrage car la cure et le compactage ne sont pas les mêmes, les résistances des éprouvettes dépendent également de leurs dimensions et de leurs
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1. CONTROLE NON DESTRUCTIF PAR ULTRASONS
1.1 PRINCIPE Un train d’ondes longitudinales est produit par un transducteur électro-acoustique maintenu au contact d’une surface du béton soumis à l’essai. Après avoir parcouru une longueur connue dans le béton, le train de vibrations est converti en signal électrique par un deuxième transducteur, et des compteurs électroniques de mesure du temps permettent de mesurer le temps de parcours de l’impulsion. 1.2 APPAREILLA APPAREILLAGE GE L’appareillage est constitué de : • un générateur d’impulsions électriques, • une paire de transducteurs, • un amplificateur, • un dispositif électronique de mesure de temps permettant de mesurer la durée écoulée écoulée entre le départ d’une impulsion générée par le transducteur -émetteur -émetteur et son arrivée au transducteur-récepteur. Un barreau de calibrage est fourni pour permettre d’obtenir une ligne de référence de la mesure de la vitesse. L’appareillage doit être capable de mesurer les temps de transit sur le barreau de calibrage avec un écart limite de ± 0,1 µs et une précision de 2 %. La fréquence propre des transducteurs se situe normalement dans une plage comprise entre 20 kHz et 150 kHz.
Commentaire Des fréquences de l’ordre de 10 kHz ou de 200 kHz peuvent parfois être êtr e utilisées. Les impulsions à haute fréquence ont un front bien défini, mais, en traversant le béton, elles s’amortissent plus rapidement que les impulsions de plus basse fréquence. Il est donc préférable d’utiliser des transducteurs à haute fréquence (60 kHz à 200 kHz) pour les distances de parcours courtes (à partir de 50 mm) et des transducteurs à basse fréquence (10 kHz à 40 kHz) pour les distances de parcours longues (jusqu’à un maximum de 15 m). Les transducteurs ayant une fréquence de 40 kHz à 60 kHz conviennent pour la plupart des applications.
1.3 MESURE DE LA VITESSE DE PROPAGATION DES ULTRASONS
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E
Elément à tester
R
a
a L 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 l’émetteur au récepteur en µs.
1.3.2. Mesures en surface (transmission indirecte) La mesures par transmission indirecte est la moins sensible, elle n’est utilisée que si une seule face du béton est accessible (les dalles, éléments en longueur…) ou si l’on s’intéresse à la qualité du béton de surface par rapport à la qualité globale. L’émetteur est maintenu en un point fixe ; le récepteur récepte ur est déplacé successivement à des distances marquées à l’avance. Après avoir relevé le temps correspondant correspondant à un point considéré, considéré, on passe au point suivant. suivant. Les temps et les distances sont portés sur un graphe, on trace la droite moyenne de ces différent s points dont la pente correspond à la valeur de la vitesse des ultrasons dans le milieu considéré.
Mesures en surface
Vitesse = pente = ∆L / ∆T Pour chaque série de mesure, il faut réaliser au moins cinq (05) points, la distance entre deux étant comprise entre 10 et 30 cm.
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2.3.3. Mesures en transparenc t ransparence e par rayonnement (transmission semi-directe) semi -directe) La mesure par transmission semi-directe est utilisée lorsque la disposition directe ne peut pas être adoptée, par exemple dans les coins des structures. Si une seule mesure est réalisée, l’essai est assimilée à celui de la méthode par transmission directe (transparence) : la vitesse de propagation des ultrasons est calculée à partir de la formule (1). Si l’on réalise plusieurs mesures mesures en déplaçant le transducteur – transducteur – récepteur, l’essai est assimilé à celui de la méthode par transmission indirecte (en surface) : l’émetteur est placé en un point fixe, et sur la face opposée ou perpendiculaire, le récepteur est déplacé à intervalle constant (10 à 30 cm) sur une ligne.
R L1
L2
2
3 L
n Ln
E Elément à tester
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 béton et les transducteurs, il est recommandé d’employer un matériau intermédiaire entre les deux et en prenant soin de vérifier que l ‘appareil est bien appliqué contre la surface à tester. Les matériaux matériaux d’interposition sont la vaseline, un savon liquide ou une pâte constituée de Kaolin et de glycérol. Lorsque la surface de béton est très rugueuse, il est nécessaire de poncer et d’égaliser la partie de la surface où le transducteur sera fixé à l’aide d’une résine époxy à prise rapide.
Commentaire Dans la mesure du possible, il convient de ne pas effectuer les mesures à proximité pr oximité immédiates des armatures en acier parallèles à la direction de propagation de l’impulsion.
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2. ESSAI AU SCLEROMETRE 2.1. PRINCIPE L’essai au scléromètre consiste à projeter une masse sur la surface du béton avec une énergie initiale constante (figure 5). Suite au choc, une partie de l’énergie est absorbée par le béton (énergie de déformation permanente), l’autre partie provoque le rebondissement de la masse mobile qui est proportionnel à l’énergie restée disponible.
Proj Projet et e
Energie de recul de la masse
M
M
Masse
Béton
Energie absorbée
Béton
Principe du Scléromètre
Il est indispensable que la masse du béton soit infinie par rapport à la partie mobile du scléromètre afin d’éviter l’obtention d’une énergie cinétique lors des essais. L’énergie d’impact est produite par un système de ressorts dont l’amplitude du mouvement de recul est fonction de : - L’énergie de recul - Caractéristiques des systèmes de ressorts
2.2. APPARE APPAREILLAGE ILLAGE 2.2.1. Scléromètre
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Modèle
Energie d’impact ( Kgf.m)
L
0.075
M
3.000
Eléments massifs
N
0.225
Bétons usuels
NA
0.225
Contrôle de la qualité du béton sous l’eau
NR
0.225
Identique au modèle N mais avec un dispositif d’enregistrement des mesures
Domaine d’utilisation - Eléments minces en béton - Bétons à base d’agrégats légers
Contrôle de la qualité des matériaux de très faible résistance PT
0.090
( Rc = 5 à 80 kgf.m/cm2 ) Modèles des scléromètres existants
L’appareil est composé d’une masselotte chargée par un ressort qui se projette sur une tige métallique appelée tige de percussion.
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2.2.2. Pierre à polir La pierre à polir est une pierre abrasive de texture à grains moyens. Cette dernière est utilisée pour la préparation des surfaces de mesure.
2.2.3 Enclume de calibrage Enclume en acier permettant le calibrage du marteau, caractérisée par une dureté minimale de 52 HRC, une masse approximative approximative de 16 kg, et un diamètre approximatif de 150 mm.
Commentaire : La dureté (HRC) exprime l’échelle Rockwell C. Elle est mesurée à l’aide d’un pénétrateur en forme de cône de diamant auquel est appliquée une charge de 1470 N.
2.2.3. Bloc d’étalonnage Le bloc d’étalonnage, en néoprène armé, est de dimensions 25 cm x 25 cm x 6 cm.
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2.3 INDICE DE REBONDISSEMENT L ‘indice de rebondissent est la mesure enregistrée sur une échelle graduée fixe par rapport au bâti de l’appareil de scléromètre, après la projection d’une masselotte chargée par ressort sur une tige métallique en contact avec la surface du béton. Cette mesure est fonction de l’angle d’inclination de l’appareil par rapport à l’horizontal.
Angles d’inclinaison du du scléromètre / horizontale
Correction de la valeur de l’indice de rebondissement pour les
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2.4. ETALONNAGE DE L’APPAREIL L’ APPAREIL Le scléromètre doit être contrôlé par des essais d’étalonnage, car les constantes des ressorts changent après plusieurs utilisations. Trois méthodes sont utilisées pour l’étalonnage du scléromètre : 2.4.1. Sur l’enclume de calibrage Avant de procéder à une série série d'essais sur une surface surface de béton, des relevés sur l'enclume de calibrage doivent être effectués et enregistrés, puis vérifiés afin de s'assurer que les résultats obtenus sont compris dans la gamme de valeurs recommandées par le fabricant. Dans le cas contraire, il doit être procédé au nettoyage et au réglage du scléromètre.
2.4.2. Sur bloc en néoprène armé Cette méthode consiste à effectuer sur le bloc en néoprène, posé sur une assise rigide et plane, deux séries de 27 mesures espacées de 5 secondes et à calculer la moyenne de l’indice de rebondissement Rm de la 2ème série. La position de l’appareil doit être verticale. verticale. Dans le cas où ; : le fonctionnement 28 ≤ Rm ≤ 32 de l’appareil est satisfaisant Rm < 28 ou Rm > 32 : l’appareil est défectueux
Dans le deuxième cas, il est procédé au nettoyage de l’appareil afin de déterminer une nouvelle fois la valeur de
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Les trois couples de valeurs sont reportés sur le graphique de la figure 8. Dans le cas où les trois points représentatifs se retrouvent à l’intérieur du fuseau, donc le fonctionnement de l’appareil est est satisfaisant. Dans le cas contraire, le fonctionnement de l’appareil est défectueux. Une révision est nécessaire avec un certificat d’étalonnage.
Gra Gra he de de con contr trôl ôle e du du fon fonct ctio ionn nnem emen entt de l’a l’a
2.5. MODE OPERATOIRE : 2.5.1. Mesures sur ouvrage : Les
doivent être effectuées
des
arei areill sur sur é rouv rouvet ette tes s
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côté, et de considérer les intersections de ces lignes comme points d’impact de la tige de percussion. •
L’essai s’effectue avec l’appareil placé en position horizontale et une surface lisse. Amener la tige au contact du béton et presser l’appareil dans le sens de l’effort l’eff ort exercé.
Mesurer le rebondissement de la masselotte en observant la nouvelle position prise par l’index devant l’échelle graduée. Pour obtenir une estimation fiable de l'indice de rebondissement de la surface d'essai, neuf essais au moins doivent être effectués. Enregistrer la position et l'orientation du marteau à chaque série d'essai.
2.5.2. Mesures sur éprouvettes : Il est procédé au relevé de 27 mesures sur éprouvettes cylindriques 16 x 32 avec le respect des distances montrées sur la figure 10. Les éprouvettes doivent être maintenues entre les plateaux de la presse sous une contrainte de 0.5 MPa. Les mesures au scléromètre ne peuvent être effectuées qu’après 48h de la sortie des éprouvettes de leur ambiance de conservation.
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