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WeAMEC Meeting
Bétons en environnement marin- Application aux Energies Marines Renouvelables
G. Villain
Evaluation Non Destructive du béton armé en environnement marin
Géraldine Villain et collaborateurs
des départements MAST, GERS et COSYS
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WeAMEC Meeting
Bétons en environnement marin- Application aux Energies Marines Renouvelables
G. Villain
Contexte
Pourquoi les END ?
Méthodes d’END sur site et en laboratoire
Calibration et combinaison
Profils de S et de [Cl-]
Modèles de durée de vie : vers le pronostic
De l’END vers le SHM
Conclusions et perspectives pour les EMR
END de la durabilité du béton armé Plan de la présentation
EDF, Vercors
GV, Cheviré
GV, St Cloud
C2D2-ACDC, Le Havre
GV, GPM-NSN
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Bétons en environnement marin- Application aux Energies Marines Renouvelables
G. Villain
Dégradation du béton armé : Indicateurs de durabilité et paramètres de suivi
Démarche préventive en phase d’incubation
Porosité f : coffrage, hydratation et séchage couplés, retraits ≠, microfissu.
Degré de saturation S : conditions environnementales, T, HR, N/S…
Pénétration d’agents agressifs : CO2, ions chlorures Cl-, sulfates…
101
102
103
104
105
0
50
100
150
200
rp (nm)
V
/
lo
g(r
p)
2 mm
5,5 mm
8,5 mm
12 mm
16 mm
21 mm
[Thiéry et al. 2003]
[Thauvin et al. 2016]
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G. Villain
Contexte : Dégradation du béton armé Pourquoi les END ?
Méthodes ND - Rapides - Grande surface - Actualisation des données - Besoin d’une calibration
Méthodes D - Grignoteuse : 1 jour pour 5 cm - Carotte localisée - Pas de suivi au même point
D : Grignoteuse
ND : Radar
ND : Résistivité
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G. Villain
Méthodes d’END sur site et en labo
+ refs non exhaustives
END surfaciques Calibration / carotte Sensibilité
Electrique
[Du Plooy et al. 2013, 2015]
Eau et chlorures
(porosité)
Capacitive 33 MHz
[Dérobert et al. 2006]
Eau et chlorures
(porosité)
Radar
1-3 GHz
[Villain et al. NSG 2015]
Eau et chlorures
(porosité)
OS US
50-150 kHz
[Abraham et al. 2012, 2015]
Porosité
(eau)
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Calibration et combinaison
Méthodologie de calibration sur carottes 75x70
[Villain et al. M&S 2018]
Indicateurs
S ou W, + porosité
Observables ND
cellules EM et électrique
er_33MHz, Re + US
Re = f (S)
er_33MHz = f (S)
Capa
Radar
IE
Evaluation par combinaison [f, S, Cl-]
Poutre du quai TMDC (GPM-NSN)
[Villain et al. 2012]
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G. Villain
Profils de taux de saturation et de teneur en chlorures libres
Inversion [Fares et al. 2016], [Fargier et al. 2018] et calibration
rapp1, rapp2,
rapp3, rapp4 r = ƒ(z) [Cl-] =ƒ(z)
Calib. + Inv.
[Cl-] =ƒ(r) CALIB B1 : y = 80.265e-248.1x
R² = 0.9957
20
30
40
50
60
70
80
90
0 0.002 0.004
Ré
sist
ivit
é (
Ω.m
)
[Cl-] libres (g/g de béton)
INVERSION Res1D
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G. Villain
Profils de taux de saturation et de teneur en chlorures libres
Suivi dans le temps
S = f(z, t) [Cl-] = f(z, t)
de l’imbibition d’eau de la pénétration des Cl- libres
[Villain et al. 2015, 2016] [Fares et al. CCC 2018]
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80
De
gré
de
sat
ura
tio
n (%
)
Profondeur (mm)
T0 + 1/2h
T0 + 1h
T0 + 2h
T0 + 4h
T0 + 8h
T0 + 32h
T0 + 128h
0
0.0005
0.001
0.0015
0.002
0.0025
0.003
0.0035
0.004
0 10 20 30 40 50 60 70
Co
nce
ntr
atio
n e
n C
l-(g
/g b
éto
n)
Profondeur (mm)
Apos-C1
0 s
2 s
3 s
4 s
6 s
7 s
18 sANR EvaDéOS C1
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G. Villain
Projet WEAMEC-Amorçage CA2M-COM K. El Achrafi (Master 2), G. Villain (IFSTTAR), S. Bonnet (UBL, GEM St Nazaire)
Modèles de durée de vie : vers le pronostic
Perspectives : Dépôt de projet NEXT DEM-COM S. Bonnet (UBL, GEM St Nazaire), G. Villain, A. Ventura
(IFSTTAR-MAST Nantes)
Diffusion en milieu saturé Modèle False Erfc [Tang & Nilson, 92] Ajustement Pronostic Perspective modèle complet (imbibition, convection, diffusion) Appliqué in situ en zone de marnage
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G. Villain
De l’END vers le SHM
Contrat de recherche « Résistivité » 2017-2021 ANDRA, IFSTTAR, UPS Toulouse, CEREMA
Suivie par END et SHM développement de capteurs
Projets anciens FUI-MAREO, ORSI-APOS
Perspectives : Transfert des connaissances acquises / END pour déterminer les indicateurs de durabilité
vers le monitoring SHM des structures
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0 50 100 150
Pro
fon
de
ur
(cm
)
Résistivité apparente (Ω.m)
t0
t0+3jours
t0+39jours
t0+122jours
t0+134jours
[Badr et al. EWSHM 2018]
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G. Villain
Méthodes complémentaires (sensibilité, volume, u et rapidité)
Evaluation des indicateurs de durabilité in situ diagnostic
Combiner les observables pour séparer les indicateurs
Profils de degré de saturation S (ou W) et [Cl-] = f(z, t)
Intégration dans les modèles de durée de vie
(diffusion / imbibition / convection) pronostic
1 Calibration sur carottes (destructif) sur une petite structure de même formulation
coûteuse mais valable pour tous les éléments de structures de même formulation,
sur tout un parc, à toutes les échéances
Capteurs noyés : END - SHM monitoring
Important pour les structures difficiles d’accès
Conclusions et perspectives pour les EMR
[Floatgen.eu]
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G. Villain
Quelques contacts…
Géraldine Villain [email protected] Durabilité du BA, utilisation des END-SHM MAST-LAMES Sergio Palma Lopes [email protected] END-SHM : dév. des méthodes électriques GERS-GéoEND
Xavier Dérobert [email protected] END-SHM : dév. des méthodes EM GERS-GéoEND Odile Abraham [email protected] END-SHM : dév. des méthodes US GERS-GéoEND
Yannick Fargier [email protected] END-SHM : inversion des observables ND GERS-SRO
Véronique Bouteiller [email protected] Corrosion du BA, utilisation des END-SHM MAST-EMGCU Laurent Gaillet [email protected] Corrosion du métal, utilisation des END-SHM MAST-SMC
Vincent Le Cam [email protected] Développement des SHM COSYS-SII
