Efficacité du géoradar en hiver pour l’auscultation du béton

Photo d'un sol en béton avec de la neige à côté

Le radar à pénétration de sol (RPG) a révolutionné la façon dont nous inspectons les structures en béton. Il s’agit d’un outil puissant pour localiser les dommages structurels potentiels et identifier d’autres dangers qui peuvent être cachés sous la surface. Le GPR peut être utilisé dans de nombreuses applications, et son efficacité pendant les mois d’hiver est particulièrement remarquable. Cet article traite de l’efficacité du GPR pour l’inspection du béton pendant les mois d’hiver et explore les moyens pratiques d’assurer une précision maximale des résultats.

La technologie par géoradar

Le géoradar est une technique géophysique non destructive basée sur la propagation et la réflexion d’ondes électromagnétiques de 20 MHz à 3 GHz. Cet outil est sensible aux modifications des propriétés électromagnétiques du milieu (permittivité, conductivité et susceptibilité magnétique). La recherche se fait généralement en déplaçant l’antenne sur la surface, avec ou sans contact avec le sol. Des mesures sont prises à intervalles réguliers, permettant une image rapide de la structure du sous-sol.

Le géoradar enregistre les temps d’arrivée des différentes ondes et les additionne au fur et à mesure de sa progression le long de l’objet étudié.

Dans une dernière étape, les temps d’arrivée enregistrés sont convertis en distances en utilisant différentes vitesses de propagation des ondes. Ces vitesses de propagation sont calibrées localement à l’aide de mesures.

La technologie radar, créée à l’origine dans les années 1960, est aujourd’hui utilisée en géologie (détection de socle rocheux, de formations géologiques spécifiques, de fissures, de phénomènes karstiques, etc.), d’archéologie (cartographie des lieux enfouis), d’hydrogéologie (eaux souterraines profondes, détection de zones contaminées).) et ouvrages d’art (inspections d’ouvrages en béton, routes, voies ferrées et autres ouvrages souterrains). Lors d’essais routiers, le géoradar a fait ses preuves en évaluant l’épaisseur des différentes couches ou la qualité du revêtement (présence de vides, etc.). Cette technique permet également de visualiser les déviations de la structure de la route (identification de zones homogènes) et ainsi d’orienter la mise en place de forages ou de tranchées de reconnaissance.

Combiné aux mesures de déflexion et de cœur, il améliore l’évaluation des modules des différentes couches par calcul inverse grâce à une meilleure estimation de leur épaisseur et de leur répartition spatiale.

Une bonne maîtrise de la technologie radar est importante pour le succès des campagnes de mesures. Ainsi, une sélection minutieuse du type de radar et d’antenne (y compris la gamme de fréquences ou la fréquence centrale) peut maximiser la qualité des données obtenues. De même, le choix des paramètres de mesure, puis le traitement et l’interprétation des données sont autant de facteurs qui nécessitent une certaine expérience utilisateur.

Fonctionnement

La plupart des géoradars fonctionnent dans le temps, émettant des impulsions électromagnétiques très courtes (de l’ordre de la nanoseconde) et enregistrant le signal réfléchi en fonction du temps (Figure 2). Le signal correspond à une large bande de fréquence dans la gamme de fréquences. D’autres types de radar (à pas de fréquence) transmettent des ondes sinusoïdales continues pour différentes fréquences, puis reconstruisent éventuellement le signal dans le domaine temporel à l’aide d’une transformée de Fourier inverse.

Radars

Matériaux basés sur la réflexion d’ondes électromagnétiques à l’interface de matériaux de nature différente. Ils permettent un positionnement bidirectionnel avec une représentation graphique directe dans le plan X-Z pour une section donnée en Y. Ils ne déterminent pas le diamètre des raidisseurs. Selon le type et la fréquence centrale de l’antenne utilisée, l’état de l’eau et le diamètre des armatures internes recherchées dans le béton, la profondeur de détection peut atteindre environ 600 mm voire 900 mm si des antennes « basse fréquence » sont utilisées et l’absence d’une couche de raidisseurs entre le bardage et les raidisseurs requis.

Plus la fréquence centrale de l’antenne diminue, plus la profondeur d’investigation augmente, mais aussi la résolution verticale (distance minimale pour détecter deux « interfaces » parallèles sans entrelacer le signal radar) (et inversement). Par exemple, une armature de 12 mm de diamètre peut être détectée par une antenne à fréquence centrale de 900 MHz, mais dans le cas d’un lit proche de la gaine, le signal caractéristique de l’armature sera « codé » dans l’écho de surface. , tandis que les antennes « haute fréquence » offrent une meilleure séparation Z.

L’estimation de la profondeur nécessite la connaissance des propriétés électromagnétiques (notamment la conductivité électrique et la perméabilité diélectrique) du béton sur lequel porte l’expertise. Cela nécessite l’étalonnage de la constante diélectrique (et donc aussi de la vitesse des ondes radar). Par conséquent, il n’est pas recommandé d’utiliser une valeur prédéfinie de la vitesse des ondes radar dans le béton pour interpréter les radargrammes. Deux méthodes d’étalonnage sont généralement utilisées :

− Pour un élément de structure d’épaisseur connue, le temps de propagation des ondes radar permet une vitesse de montée moyenne. Il est fortement recommandé de trouver un élément dont l’épaisseur peut être mesurée directement. Si cela ne se produit pas, les dessins fournis par le chef de projet doivent être utilisés. En cas de doute, il améliore la précision de l’étalonnage en profondeur sur les carottes prélevées sur la structure.

− La calibration du signal radar après traitement permet d’estimer la vitesse moyenne des ondes radar entre la surface et les raidisseurs détectés, en supposant que ces raidisseurs peuvent être considérés comme des « objets ponctuels » (dans le cas d’images isolées, lorsque le mouvement du l’antenne radar est perpendiculaire à ces cadres). Il convient de noter que les gradients d’eau internes modifient considérablement la vitesse des ondes radar, et cette vitesse peut différer entre le béton de surface et le béton plus profond. Il faut donc se fixer sur des « objets ponctuels » situés à peu près à la même profondeur que les objets de recherche (dans le cas de la détection de renfort, ils se déposent généralement sur les objets de recherche, donc en pratique ce n’est pas un problème). ).

Les images radar fournissent beaucoup plus d’informations que la méthode pachométrique et à une plus grande profondeur (50/60 cm ou plus selon les antennes utilisées).

En effet, il est possible de mesurer des épaisseurs, localiser des gaines, des câbles, des vides, des séparations, des hétérogénéités, etc.

Donc, si vous voulez des résultats directs via un diagramme en temps réel de vos structures sans avoir à interpréter les données, vous avez besoin de géoradar. Cela permet la localisation en temps réel de vos cibles et l’imagerie par rayons X. Cette acquisition affiche des images haute résolution en 2D et 3D pour une meilleure visualisation des structures. L’antenne permet l’inspection de zones complexes avec une résolution verticale et horizontale. L’appareil est équipé d’un laser pour localiser et marquer des cibles avec un curseur de secours.