Auscultation des ouvrages en béton par thermographie infrarouge active et passive

par Christopher Ostrowski

Thèse de doctorat en Science pour l'ingénieur. Génie civil

Sous la direction de Bruno Duthoit et de Gérard Ballivy.

Soutenue en 2005

à l'Artois en cotutelle avec l'Université de Sherbrooke (Québec, Canada) .

mots clés

• Contrôle non destructif par thermographie infrarouge
• Construction en béton -- Inspection
• Béton précontraint -- Détérioration
• Acier de construction -- Détérioration

Résumé

Dans un premier temps, nous proposons, à partir d’un dispositif électrique qui permet par effet Joule d’élever en température les aciers de construction, de détecter le tracé des câbles de précontrainte et des vides d’injection ainsi que de caractériser la diffusivité thermique du béton d’enrobage par thermographie infrarouge active. Dans un deuxième temps, nous présentons une étude sur la localisation géo-référencée de cavités sous un ouvrage en béton par thermographie infrarouge passive. Tout d’abord, sur la base d’un modèle numérique en différences finies utilisant un schéma ADI , une étude comparative est réalisée sur la détection des câbles par contraste et par thermographie à phase pulsée (TPP). Dans l’étude expérimentale réalisée sur des spécimens de poutre précontrainte, nous montrons que la TPP améliore, grâce à l’analyse des images des déphasages fréquentielles, la détection des câbles lorsque le béton d’enrobage est dégradé ainsi qu’en présence de vides d’injection. A partir des mêmes données expérimentales, la caractérisation du béton d’enrobage sain et un béton dégradé est réalisée à l’aide d’une méthode inverse. Les résultats montrent que les diffusivités thermiques estimées sont proches de celles mesurées en laboratoire. En ce qui concerne la démarche d’une localisation géo-réféncée de cavités dans un ouvrage de grande taille, une méthodologie basée sur une étude bi-temporelle est présentée. Les résultats montrent une concordance importante des anomalies thermiques relevées en surface et la présence de cavités observées en sous face de l’ouvrage.

Titre traduit

Non destructive testing of buildings by active and passive infrared thermography

Résumé

This work deals with the study of infrared thermography as a non destructive testing method in order to detect defect in concrete buildings. First time, the aim is to detect tendons and empty duct and characterise the thermal diffusivity of reinforced concrete by active thermography. Pulsed Phase Thermography (PPT) is used to increase the detection by the analyse of phase images in low frequencies. The thermal diffusivity is identified by iterative inverse method Gauss Seidel and numerical model. This method minimise the sum of a least square function defined as the difference between measurements and a model results. Based on an exhaustive study of sensitive coefficients, the experimental mode is optimally designed. Second time, by passive thermography, we try to detect flaws under concrete slabs using time sequential thermography. To obtain accuracy location, the thermal images are associated to a topographical reference.