Principaux résultats obtenus et enseignements tirés

Les résultats obtenus répondent aux différents objectifs du travail de recherche. Les différents axes de développement des capteurs ont été présentés tout au long du manuscrit.

- Conception numérique d’un dispositif noyé de mesure de résistivité pour la caractérisation d’un profil de résistivitéy dans une structure en béton.

Les travaux menés concernent la conception numérique par une modélisation par éléments finis de différentes géométries de dispositifs noyés. Deux dispositifs sont retenus : Echelle et

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Anneau. Le dispositif Echelle permet d’obtenir une résolution centimétrique du profil de résistivité, sans faire appel à un processus d’inversion des données sur quasiment toute l'épaisseur d'une structure, et sa forme favorise l’ancrage dans le béton. Le dispositif Anneau présente l’avantage de moyenner plusieurs mesures pour chacune des configurations d’électrodes à une même profondeur donc de moyenner la variabilité naturelle du matériau. La réponse de chaque dispositif (résistivité apparente) est comparée à celle d’un profil de résistivité « vraie » imposé dans le modèle numérique. Les résultats montrent que les profils de résistivités apparentes simulés pour les différentes configurations de chaque dispositif sont assez proches du profil de résistivité vraie imposé. De plus, une modélisation des dispositifs au centre d’une maille d’armatures montre que la présence des armatures en état de corrosion passif n’a pas une influence significative sur les mesures de résistivités apparentes. Nous proposons alors de positionner les dispositifs au centre des mailles d’armatures afin de réduire les éventuelles perturbations de la mesure par le ferraillage. Les résultats obtenus attestent donc de la capacité des dispositifs à caractériser un profil de résistivité électrique apparente, dans des structures épaisses en béton armé, en s’approchant de la résistivité vraie sans avoir recours à l’inversion.

- Validation expérimentale des dispositifs de mesure retenus.

Les dispositifs Echelle et Anneau sont réalisés en circuit imprimé ce qui offre l’avantage d’une bonne précision géométrique dans la fabrication, d’un faible coût et d’une réduction des contraintes de câblage. Des mesures expérimentales ont été effectuées dans des électrolytes de conductivités connues et les dispositifs ont prouvé leur capacité à déterminer les valeurs de résistivité avec précision. De plus, une validation des dispositifs est réalisée sur des éprouvettes cylindriques en béton et sur deux dalles en béton armé de 30 cm d’épaisseur, l’une armée avec des barres en acier carbone (HA), l’autre avec des barres en fibre de verre (FV). La répétabilité et la reproductibilité des mesures sont vérifiées sur les différents corps d’épreuve (éprouvettes et dalles) pour les deux dispositifs de mesure, aux états saturé et non saturé. Un suivi des profils de résistivité électrique en fonction de la profondeur est réalisé sur les corps d’épreuve soumis au séchage grâce au dispositif échelle. Les mesures de résistivité augmentent dans le temps montrant leur sensibilité à l’évolution du béton en cure et lors du séchage. Les contacts sont bons. Néanmoins, une augmentation des résistances de contact est observée sur le dispositif Echelle en mode transmission du fait d’une trop grande proximité des électrodes d’injection (grilles) avec la surface. Pour une application sur site, nous

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- Proposition d’une méthodologie de calibration permettant de remonter aux profils de teneur en eau en fonction de la profondeur.

Nous avons présenté une procédure visant à obtenir des profils de teneur en eau en fonction de la profondeur, à partir des mesures de résistivité obtenues avec les dispositifs conçus. La procédure proposée implique l'utilisation des courbes de calibration reliant la résistivité à la teneur en eau en faisant l’hypothèse que les résistivités apparentes mesurées sur les éprouvettes de calibration correspondent aux résistivités vraies. Tout d’abord, nous avons réalisé des courbes de calibration avec une cellule cylindrique de résistivité (Du Plooy et al., 2013) pour des éprouvettes conditionnées à différents degrés de saturation et ensuite avec le dispositif Echelle pour d’autres éprouvettes conditionnées à différents degrés de saturation. Des différences sont observées entre les résultats des deux méthodes de calibration. Ces différences peuvent s’expliquer par le volume supérieur de béton utilisé pour le dispositif Echelle impliquant une homogénéisation plus difficile à établir sur la hauteur de l’éprouvette. De plus, les volumes investigués diffèrent entre la cellule cylindrique de résistivité et le dispositif Echelle à cause de la dimension et de la forme des électrodes respectives. La comparaison des deux méthodes de calibration conduit à choisir celle utilisant le dispositif Echelle lui-même, à 20 °C et à 45 °C, pour toutes les configurations de mesure. En effet, cette méthode de calibration se rapproche le plus des conditions de mise en œuvre de la chaine de mesure dans la structure en vraie grandeur.

- Comparaison des profils de teneur en eau obtenus avec les dispositifs conçus dans cette thèse avec les profils de référence.

Les profils de degré de saturation obtenus avec les dispositifs Echelle sont comparés à deux profils de référence obtenus d’une part par les capteurs thermohygrométriques (THR) noyés dans les dalles et d’autre part par gammadensimétrie sur des éprouvettes. Les profils de degré de saturation obtenus avec les dispositifs Echelle ont été encadrés par les profils obtenus par les mesures de référence et donnent des résultats cohérents avec l’évolution du séchage du béton. Les profils de degré de saturation sont plus proches de ceux obtenus par les capteurs THR noyés dans la dalle FV. Les différences constatées entre ces trois profils (le profil de résistivité et les deux profils de référence) peuvent s’expliquer par :

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- les incertitudes sur les courbes de calibration obtenues en moyennant un profil de

résistivité avec le dispositif Echelle sur des éprouvettes de béton 11x22 cm. En effet, l’homogénéisation est difficile avec des éprouvettes de cette taille surtout à faibles degrés de saturation,

- la différence des conditions de cure et de séchage entre l’éprouvette témoin de

gammadensimétrie et la dalle FV qui peut entrainer une variabilité du matériau, notamment de sa microstructure,

- l’incertitude dans la détermination de l’isotherme de désorption, l’ajustement du

modèle de Van Genuchten et la conversion des humidités relatives en degré de saturation.