Nous voulons présenter quelques-uns des signaux temporels extraits des mesures de l’étude ContINuS. Notons que ces mesures ont été calibrées par la méthode qui sera présentée en section 3.6. On anticipe donc un peu sur un des aspects du prétraitement effectué sur ces mesures, mais cela ne devrait pas poser de problème pour comprendre ce que ces mesures nous apprennent.
Observations :
— Reproductibilité de la mesure (saturé)
— Effet de la nature des granulats (calcaire ou silice) pour le beton saturé. — Effet de la porosité (rapport E/C=0.5 ou 0.7) pour le beton saturé.
— Effet de bord – diagramme de rayonnement : comparaison des mesures sur petits et gros corps d’epreuve.
— Comparaison des signaux avant et après établissement d’un gradient de teneur en eau. — Effet du sens du gradient de teneur en eau.
— Reproductibilité de la mesure (gradient)
Pour ce qui est des effet de bord, en comparant un signal temporel de type A0 extrait d’une des mesures selon la ligne scan1réalisée sur un des trois gros corps d’épreuve avec une
mesure dans les même conditions réalisée sur un petit corps d’épreuve, on constate qu’ils sont presque nuls.
3.4.1 Mesures sur des corps d’épreuve homogènes saturés
Sur la figure 3.11 on a tracé les signaux A0, A5 et A10 provenant des mesures 094, 061 et 080 qui ont été réalisées sur les corps d’épreuve 7SNCS3, 7SNCH2 et 7SNCS2 juste après leur sortie du bassin d’eau de chaux dans lequel ils avaient été placés pour être saturés. Ces trois corps d’épreuve ont été coulés avec la même gâchée (la même que les corps d’épreuve 7SNCS1, 7SNCH1,7SNCH3 et G7SNCH*). Au moment des mesures 094, 061 et 080, il s’agit donc de blocs très semblables, à quelques petites variations mal contrôlées, comme la position
de l’armature, qui est positionnée à quelques millimêtres près en profondeur. La différence entre les blocs 7SNCS* et les blocs 7SNCH* va être créée par le conditionnement postérieur à la sortie des bacs (expliqué dans la partie 3.1.2). La figure 3.11 permet donc de vérifier la reproductibilité de notre processus expérimental. Plus précisement :
— On arrive à reproduire des corps d’épreuve quasiment identiques. — Le GPR a un signal identique à chaque mesure.
— Dans chaque radargramme, on arrive bien à extraire la bonne colonne A0 (et donc A5 et A10).
— Notre méthode de calibration fonctionne bien.
Les petites différences que l’on observe entre les courbes peuvent s’expliquer par les petites variations dans la position de la barre. On pourrait vérifier cela par simulation.
figure 3.11: béton saturé ; comparaison 7SNCS3 (094), 7SNCH2 (061) et 7SNCS2 (080), temps (en ns) en abscisses et amplitudes en ordonnées
Sur la figure 3.12 on a tracé les signaux A0 provenant des mesures 094 (resp. 122) réalisées sur les corps d’épreuve saturés 7SNCS3 (resp. 7CNCS) – ces mesures ont été réalisées juste après la sortie de l’eau des corps d’épreuve. Si l’on considère que le corps d’épreuve de référence est 7SNCS3 (le témoin), le paramètre à tester est ici la nature des granulats dans le cas d’un matériaux saturé en eau. L’effet principal que l’on observe concerne la vitesse de propagation du signal dans le matériau. Par exemple on observe que l’écho sur le fond (métallisé) du corps d’épreuve arrive plus tard dans le cas du béton saturé fabriqué avec des granulats calcaire. De plus le signal est plus atténué pour ce béton. On peut donc supposer que :
εr(béton staturé, granulats calcaires) > εr(béton staturé, granulats siliceux)
et
σ(béton staturé, granulats calcaires) > σ(béton staturé, granulats siliceux)
On insiste bien sur le fait que cette observation n’est valable que dans le cas de bétons saturés et ne peut pas être extrapolée dans le cas de bétons non saturés. On peut avancer l’explication physique suivante : Les granulats calcaires ont une porosité plus importante que les ganulats siliceux et donc la teneur en eau d’un béton saturé est plus importante lorsque ce béton a des granulats calcaires. Comme la teneur en eau a une importance majeure dans le comportement
du matériau face à une agression éléctromagnétique (voir modèles de mélange). On peut quand même dire ici qu’une étude antérieure [J.P] avait montré dans un cas plus général que la permittivité diélectrique d’un béton à granulats calcaires est plus élevée que celle d’un béton à granulats siliceux.
Sur la figure 3.13 on a tracé les signaux A0 provenant des mesures 094 (resp. 096) réalisées sur les corps d’épreuve saturés 7SNCS3 (resp. 5SNCS) – ces mesures ont été réalisées juste après la sortie de l’eau des corps d’épreuve. Ici le paramètre que l’on teste est l’effet de la porosité sur la réponse du GPR dans le cas de bétons saturés. La comparaison des courbes nous amène à l’hypothèse suivante :
εr(béton staturé, E/C=0.7) > εr(béton staturé, E/C=0.5)
On insiste bien sur le fait que cette observation n’est valable que dans le cas de bétons saturés et ne peut pas être extrapolée dans le cas de bétons non saturés. On peut avancer l’explication physique suivante : pour un béton E/C=0.5 la porosité est plus faible et donc la teneur en eau à saturation est plus faible elle aussi.
figure 3.13: béton saturé ; signal temporel, position A0 ; 7SNCS3 (094) vs 5SNCS (096)
3.4.2 Mesures sur des corps d’épreuve avec gradient de teneur en eau en profondeur
Sur la figure 3.14 on a tracé les signaux A0, A5 et A10 que l’on a extraits des mesures 094, 061 et 080 qui ont été réalisées sur les corps d’épreuve 7SNCS1, 7SNCS2 et 7SNCS3 environ 13 mois après leur sortie de l’eau et leur conditionnement pour obtenir des gradients de teneur en eau. Les trois blocs ont été fabriqué avec le même béton et ils ont été conditionné de la même façon. En complément de la figure 3.11, la bonne correspondance des trois courbes de la figure 3.14 montre donc la reproductibilité de méthode de conditionnement.
figure 3.14: beton avec gradient de teneur en eau ; comparaison 7SNCS1 (306), 7SNCH2 (318) et 7SNCS2 (320), temps (en ns) en abscisses et amplitudes en ordonnées
La figure 3.18 permet de voir comment un gradient de teneur en eau dans un corps d’épreuve modifie la réponse du matériau lors d’une mesure GPR. En particulier on voir l’effet sur le signal temporel A0. Pour nous, cet impact d’un gradient de teneur en eau sur le signal temporel A0 est très important à observer. En effet nous souhaitons mettre en place un processus d’inversion basé sur des signaux temporels mesurés avec le GPR (et en particulier le signal temporel A0), et notre processus d’inversion devrait permettre de repérer dans le béton armé des gradient en profondeur de teneur en eau. Les signaux que représentent la figure 3.18 (et la comparaison de ces signaux entre eux) montrent qu’un gradient de teneur en eau a bien un effet important sur les signaux temporels mesurés avec le GPR. Cela constituait une condition nécessaire pour envisager de faire de l’inversion sur ces mesures. On voit donc que cette condition est validée.
Sur la figure ?? on compare la réponse sur un corps d’épreuve saturé en eau avec la réponse sur un corps d’épeuve avec gradient de teneur en eau négatif (c’est-à-dire que la teneur en eau au niveau de la face de mesure est plus forte que la teneur en eau au niveau de la face opposée). Il s’agit du même corps d’épreuve mesuré une première fois juste après sa sortie de l’eau (mesure 061) et une deuxième fois 13 mois après (mesure 308).
Sur la figure 3.16 on compare la réponse sur un corps d’épreuve saturé en eau avec la réponse sur un corps d’épeuve avec gradient de teneur en eau positif.
figure 3.18: Signal temporel A0 ; mesures sur les corps d’épreuves 7SNCS3 et 7SNCH2.
3.4.3 Autres mesures
Mesure sur un bac en aluminium rempli de sable sec (passé à l’étuve). Mesure au-dessus d’un bac en aluminium vide – c’est-à-dire remplit d’air. Ces mesures complémentaires four- nissent une variété de configurations sur des matériaux test, qui permettent de comparer mesure et simulation et ainsi de valider notre modèle numérique. Ces mesures sont présentées dans la suite du chapitre, comparées aux simulations, après la présentation et la description de notre modèle numérique du dispositif radar.