Apport aux contrôles non destructifs ultrasonores pour la détection des pathologies de gonflement interne du béton

​Florian OUVRIER-BUFFET a soutenu sa thèse le 13 décembre 2019 à l'IUT d'Aix-Marseille,  Aix-en-Provence.

Ce travail de thèse porte sur la détection précoce par Contrôle Non Destructif ultrasonore (CND) de deux pathologies de gonflement du béton que sont la Réaction Sulfatique Interne (RSI) et la Réaction Alcali Granulat (RAG). Celles-ci conduisent à un endommagement du béton d’abord par microfissuration, puis par fissuration. La détection précoce de ces pathologies en laboratoire puis sur site constitue un enjeu de sûreté majeur notamment lorsqu’il s’agit d’ouvrages stratégiques tels que les ouvrages nucléaires (enceintes de confinement, galeries de stockage de déchets radioactifs, etc.). L’étude bibliographique a révélé deux verrous. Le premier se traduit par l’absence de données portant sur la sensibilité de l’acoustique non linéaire et de l’émission acoustique vis-à-vis de la RSI sachant que le pouvoir de détection en acoustique linéaire est faible pour des cinétiques de gonflements typiques de structures affectées. Le second conduit au besoin de développer des techniques de CND capables de détecter et localiser les pathologies au centre de massifs en béton de fortes épaisseurs. 

Ainsi, la première partie de ces présents travaux est consacrée au suivi du développement accéléré de la RSI dans des petites éprouvettes de laboratoire (7×7×28 cm3 ) par les méthodes de CND suivantes : Resonant Ultrasonic Spectroscopy (RUS), Nonlinear Resonant Ultrasonic Spectroscopy (NRUS) et Emission Acoustique (EA). Les résultats de ces essais sont interprétés grâce à des analyses de microscopie. Pour répondre à la seconde problématique, un bloc de grande taille (40×40×70 cm3 ) contenant une boule de grès simulant de par son caractère fortement non linéaire une zone pathologique a été réalisé. Ce bloc a permis le développement d’une méthode de CND en acoustique non linéaire non classique basée sur l’interaction entre une onde pompe propagative et une onde sonde. 

Au final, la méthode développée dans ces travaux a permis de détecter puis de localiser la boule de grès avec un fort contraste. Ces résultats constituent une avancée encourageante quant à la détection des pathologies gonflantes en l’absence de dégradations généralisées dans des éléments en béton de grandes dimensions. Pour finir, une démarche visant à rendre les grandeurs mesurées en acoustique non linéaire quantitatives est proposée. Pour cela une approche numérique étalonnée à partir de mesures expérimentales et prenant en compte la viscoélasticité du béton permet de déterminer l’amplitude de déformation sur la trajectoire de l’onde sonde. Il est alors envisageable d’établir un lien entre la mesure CND et l’avancement de la pathologie. Les résultats de cette thèse ouvrent la voie à un transfert sur site de la méthode proposée. ​​