Brevet FR2423776A1 — publié le 19791116

La présente invention concerne un procédé de détection des fissures qui peuvent se produire dans une paroi de béton armé immergée dans l'eau, par exemple dans liteau de mer. Comme on ne peut pas examiner directement les parois de béton sous l'eau, il est souhaitable de prévoir un procédé automatique de contrôle de l'état de la surface de béton armé. La présente invention propose un tel procédé, qui permet, par des mesures purement électriques, de détecter la présence éventuelle de fissures, et même éventuellement d'obtenir une information sur la profondeur de ces fissures. Selon la présente invention, on propose de connecter l'armature de la paroi de béton armé à une source de tension alternative pour faire varier le potentiel de cette armature par rapport à l'eau de mer environnante, et de mesurer, à l'aide d'au moins une électrode de petite dimension placée dans 1bau au voisinage de la surface de béton, la distribution de densité de courant ou de potentiel électrique au voisinage de cette surface. On a observé que la présence de fissures dans la surface de béton provoque une modification de la distribution de densité de courant ou de potentiel électrique au voisinage de cette fissure. En effet, en l'absence de fissures pénétrant jusqu'aux armatures du béton, la seule circulation de courant se fait par la conduction du béton, inbibé dru douce provenant de son gachâge ou d'eau de mer absorbée par imprégnation à la suite du séjour prolongé du béton dans la mer. Dans ce cas, la densité de courant est normale à la paroi de la surface de béton et à peu près uniforme. Au contraire, en présence d'une fissure pénétrant jusqu'aux armatures, on observe une augmentation importante de la densité de courant local au voisinage immédiat de la fissure. La modification de la distribution de densité de courant au voisinage de la fissure est d'autant plus importante qu'on se trouve à proximité de la surface de béton ; elle s'estompe lorsqu'on s'éloigne de cette surface. Ainsi, l'invention permet, en observant la répartition de la densité de courant, ou du potentiel électrique qui est lié à cette densité de courant, d'établir une carte de la surface de béton immergée. L'observation de la distribution de potentiel électrique peut se faire en connectant un appareil de mesure de tension entre ltélectrode placée au voisinage de la surface de béton et une borne de la source de tension alternative qui crée une différence de potentiel entre l'armature du béton et l'veau de mer. L'observation de la densité de courant peut se faire en portant l'éleEtrode à un potentiel voisin de zéro, tandis que l'armature de béton subit des variations de tension alternative, et en connectant un appareil de mesure de courant entre l'électrode et la source de tension alternative. Etant donné qu'une structure marine de bétonarmé peut présenter de très grandessurfacescomparéesaux dimensions des fissures qu'il s'agit de détecter, il est nécessaire d'effectuer une exploration systématique et suffisamment rapide de la surface. Pour cela, on prévoit de préférence une électrode multiple constituée par une série d'éléments d'électrode régulièrement espacés les uns des autres et reliés à un multiplexeur capable de connecter successivement, par un balayage séquentiel, chaque élément d'électrode à un appareil de mesure. Si on effectue une mesure de densité de courant, chaque élément d'électrode est plan et les surfaces de tous les éléments sont identiques. Par exemple, l'électrode est constituée par une plaque conductrice portée par un support isolant, des éléments d'électrode carrés étant découpés régulièrement selon une ligne au centre de la plaque, et une partie plane conductrice étant laissée tout autour de la ligne d'éléments d'électrode pour ma nsenir ces éléments sensiblement à un potentiel fixe oui est celui du pourtour de la placue. Pour effectuer l'exploration de toute une surface de béton, on dénlace la plaque d'électrode pas à pas le long de la surface, en maintenant la ligne d'éléments d'électrode à proximité de cette surface. A titre d'exemple, la ligne d'électrodespeut mesurer environ 1 mètre, les éléments étant espacés de 5 millimètres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invertion apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins arm;exés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement la distribution de densité de courant au voisinage d'une surface de béton, compostant une fissure la figure 2 représente une vue détaillée de la plaque d'électrodes et de ses circuits associés la figure 3 représente une vue latérale du dispositif de détection de fissures selon l'invention la figure 4 représente une vue de face correspondant à la figure 3 la figure 5 représente un exemple de visualisation des fissures d'une surface en béton. A la figure 1, on a représenté le phénomène physique sur lequel s'appuie la présente invention : une source de tension alternative 10 est connectée d'une part à l'armature 12 d'une paroi de béton 14 immergée dans de l'eau de mer, et d'autre part à une électrode 16 plongeant dans la mer à une certaine distance de la paroi de béton 14. Une différence de potentiel alternatif se crée donc entre l'armature 12 et l'électrode 16. Cette différence de potentiel produit, compte tenu de la conductivité de l'eau de mer, un passageiceourant de l'armature 12 vers l'électrode 16. Ce courant se répartit dans la masse d'eau de mer et on constate que si la paroi de béton est en bon état, la densité de courant au voisinage de cette paroi est à peu près uniforme et sa direction est normale à la paroi.Si la paroi de béton présente une fissure 18 pénétrant jusqu'à l'armature 12, on constate que la distribution de courant est modifiée au voisinage de cette fissure, la densité de courant étant nettement plus élevée quten l'absence de fissure Ceci est dn à la pénétration de l'eau de mer jusqu'à l'. > rmature 12 par la fissure, la conductivité de l'eau de mer présente d2rs la fissure étant supérieure à la conductivi- té propre de la paroi de béton. La mesure de la densité de courant au voisinage de la surface extérieure de la paroi de béton 14 est donc caractéristique de la présence ou de l'absence de fissures. Cette mesure a surtout un sens si on est très proche de la surface de la paroi ; en effet, si on sten éloigne, la densité de courant tend à redevenir uniforme. On conçoit facilement à partir de ce qui vient autre dit qu'on peut également obtenir une information sur la présence ou l'absence d'une fissure en examinant non pas la répartition de la densité de courant au voisinage de la surface de la paroi 14, mais en observant la répartition du potentiel au voisinage de cette surface. En effet, l'augmenta- tion de densité de courant au niveau d'une fissure correspond à la diminution de résistivité locale entre l'armature 12 et la surface de béton et correspond également à la diminution de la différence de potentiel entre cette armature et l'eau de mer extérieure au voisinage de la surface de béton. On obtient donc des résultats utilisables aussi bien à partir d'une mesure de potentiel que d'une mesure de densité de courant ; cette ernière mesure donnant cependant une image plus fine pour une meme distance entre l'électrode de mesure et la surface extérieure ae la paroi 14. Pour reconstituer une image de la surface de béton, on déplace une électrode de petites dimensions (comparables à la résolution désirée pour l'examen de la surface) au voisinage de la paroi 14, en la laissant constamment à une distance dorée de cette paroi (distance aussi petite que possible). La connexion de cette électrode à un appareil de mesure de tension (pour la représentation de la distribution de potentiel) ou à un appareil de mesure de courant (pour la représentation de la distribution de densité de courant) permet d'établir l'image cherchée. Cependant, l'exploration serait trop longue si l'on devait déplacer cette petite électrode pas à pas sur toute la surface de béton à examiner. Par conséquent, on prévoit de préférence comme électrode de mesure une électrode multiple constituée par une série d'éléments d'électrode répartis à une distance correspondant à la résolution de l'exploration désirée. Cette série d'éléments d'électrodes est portée par une plaque isolante qui facilite le positionnement des électrodes à une distance constante par rapport à la surface de la paroi de béton, et qui peut être déplacéepas à pas dans une seule direction. Les éléments d'électrode sont connectés à un multiplexeur qui permet d'explorer la répartition de potentiel ou de densité de courant le long de la série dtéléments d'électrode de manière électronique et non pas par déplacement mécanique. A la figure 2 on a représenté le circuit électrique permettant la mise en oeuvre de l'invention, pour une mesure de densité de courant. L'armature 12 de la paroi de béton 14 est connectée à une première borne d'une source de tension alternative 10. La deuxième borne de la source alternative 10 est connectée à une plaque d'électrodes20 de telle-anière que l'ensemble des éléments d'électrode servant à la mesure de la répartition de la densité de courant soit sensiblement maintenu à un potentiel voisin du potentiel de cette deuxième borne, qu'on apposera potentiel zéro. La plaque d'électrodes 20 est constituée de la manière suivante : elle comprend un panneau isolant qui comprend une face conductrice 22 au centre de laquelle sont découpés une série d'éléments d'électrode 24 qui sont par exemple des carrés de 5 millimètres de c8té environ. Tout autour de la série d'éléments alignés 24 est prévu une partie conductrice et c'est cette partie conductrice qui est connectée à la deuxième borne de la source alternative 10. Tous les éléments d'électrode 24 sont reliés individuellement à un multiplexeur 26 commandé de manière à connecter successivement, par un balayage de préférence linéaire, chaque élément d'électrode 24 à un appareil de détection de courant 25, appareil qui mesure le courant recueilli par chaque élément d'électrode. Etant donné qu'il s'agit d'un courant alternatif puisque la source 10 est alternative, on prévoit en sortie du détecteur de courant 28 un démodulateur 30 qui mesure la valeur efficace du courant recueilli, ce démodulateur 30 étant connecté à un appareil de visualisation 32 qui permet de représenter ligne par ligne la répartition de la densité de courant mesurée par chaque élément d'électrode 24. L'appareil de détection de courant 28 est connecté entre le multiplexeur et la deuxième borne de la source de tension alternative 10 et le courant recueilli par un élément d'électrode 24 donné est bien représentatif de la densité de courant au niveau de cet élément d'électrode, car on s' arrange pour qu'une large surface conductrice 22 effectivement connectée à la deuxième borne de la source alternative 10 entoure toujours cet élément 24 de manière que la densité de courant ne soit pas modifiée par la présence des éléments 24 non directement connectés à la source alternative. On peut même prévoir que le multiplexeur 26 agisse non seulement pour connecter un élément 24 à l'appareil de détection de courant 28, mais aussi pour connecter tous les autres élémentsà la deuxième borne de la source alternative.Une telle disposition serait particulièrement utile, si au lieu d'avoir seulement une ligne d'éléments d'électrode 24 entourée de très près par la plaque conductrice 22, on avait tout un réseau rectangulaire d'éléments 24. L'appareil de visualisation 72 peut être un oscilloscope dont le balayage est synchronisé avec ltexplo- ration effectuée par le multiplexeur 26. Dans ce cas, les fissures dans la paroi de béton apparaissent comme des pics de courant à des positions fixes. L'amplitude des pics de courant est d'ailleurs fonction de la largeur de la fissure, et on peut avoir une idée assezprécise des dommages subis par la paroi de béton. Si on déplace pas à pas l'ensemble de la ligne d'éléments d'électrode 24, ou si on change de ligne d'éléments pour une électrode à plusieurs séries d'éléments alignés, on peut également décaler pas à pas sur l'oscilloscope ou sur un autre enregistreur les lignes représentant la distribution de la densité de courant, de manière à obtenir une image complète de la surface de béton explorée. La figure 5 donne un exemple d'image qui peut être obtenu à l'aide d'une ligne de 200 électrodes s'étendant sur environ 1 mètre, la ligne étant déplacée par pas de 5 millimètres sur une distance d'environ 10 centimètres, L'image obtenue fait apparattre des séries de pics alignés qui correspondent à des fissures de largeur plus ou moins grande. Aux figures 3 et 4 on a représenté de manière schématique un appareillage pour mettre en oeuvre la présente invention. La paroi de béton est toujours désignée par 14, avec son armature 12. La plaque porteuse d'électrode520 est suspendue verticalement le long de la paroi 14 elle-mtme verticale, gracie à un treuil 34 et deux cibles 36 le long desquels on fait passer également les conducteurs d'amenée de courant vers les éléments d'électrode 24. La plaque 20 est maintenue à distance constante de la paroi de béton 14 par des roulettes 38 qui facilitent le déplacement vertical pas à pas de la plaque 20. On s'arrange autant que possible pour que la ligne d'electrodes24 soit aussi proche que possible de la surface de la paroi de béton 14. De manière préférentielle, le multiplexeur 26 de la figure 2 est monté directement sur le panneau 20 de manière que le nombre de conducteurs de transmission entre la plaque 20 et de l'appareillage de mesure soit aussi limité que possible. La mise en oeuvre de l'appareillage représenté aux figures r et 4 consiste à laisser immobile le panneau 20 à une position donnée, le temps que le multiplexeur 26 effectue l'exploration de toute la ligne d'éléments d'électrode 24, puis à remonter le panneau 20 d'un pas (par exemple environ 5 millimètres) et à effectuer un nouveau balayage électroqique de la ligne d'éléments d'électrode 24, et ainsi de suite pour explorer toute une surface de béton correspondant à la longueur de la ligne 24. Par exemple cette longueur est d'environ 1 mètre. Si on désirait établir une représentation de la distribution de potentiel plutSt que- la distribution de densité e courant au voisinage de la paroi 4, il faudrait, au lieu de connecter la face conductrice 22 de la plaque 20 à une borne de la source alternative 10, prévoir une électrode supplémentaire pénétrant dans l'eau à une certaine distance de la plaque d'électrode 24 et de la paroi 14. Dans ce cas, il est préférable de prévoir des éléments d'électrode 24 de plus petites dimensions pour un mEme espacement de ces éléments d'électrode afin de ne pas perturber la répartition de potentiel à proximité de la surface 14. Si cette répartition n'est pas trop perturbée, il est d'ailleurs possible de prévoir que l'ensemble de la face avant du panneau 20 est constitué par un réseau d'éléments 24 et non pas seulement une ligne, l'exploration du potentiel de chaque élément d'électrode se faisart séentiellement, ligne par ligue. Le multiplexage électronique étant plus rapide qu'un déplacement mécanique du panneau 2O, on accélère ainsi ltexploratnon de la surface de béton. REVENDiCATIONS 1. Procédé de détection de fissures dans une surface de béton armé immergée, caractérisé par le fait qu'il consiste à connecter l'armature à une source de tension alternative pour faire varier son potentiel par rapport à l'eau environnante, et à mesurer, par au moins une petite électrode placée dans l'eau au voisinage de la surface de béton, la distribution de densité de courant ou de potentiel électrique au voisinage de cette surface, 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'électrode a une borne d'un voltmètre dont une autre borne est reliée à la source de tension alternative. v. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'électrode est portée à un potentiel voisin de zéro et est connectée à un appareil de mesure de courant. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il est prévu une électrode multiple constituée par une série d'éléments d'électrode régulièrement espacés les uns des autres et connectés à un multiplexeur capable de connecter successivement par un balayage séquentiel, chaque élément d'électrode à un appareil de mesure. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que chaque élément d'électrode est plan et que les surfaces de tous sont identiques. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait qu'il est prévu un oscilloscope dont le balayage est synchronisé avec le balayage du muliplexeur, pour visualiser la distribution de courant mesurée sur la série d'éléments d'électrode. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que l'électrode est constituée par une plaque conductrice portée par un support isolant, des éléments d'électrode carrés étant découpés régulièrement selon une ligne au centre de la plaque, et une partie plane conductrice étant laissée tout autour de la ligne d'éléments d'électrode. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il est prévu un moyen pour déplacer pas à pas la plaque le long de la surface de béton à examiner, en maintenant la ligne d'éléments d'électrode à proximité de cette surface. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la plaque est supportée verticalement par un treuil et est pourvue de roulettes d'appui venant contre la surface ae béton à examiner.