Contribution to non-destructive ultrasonic testing for the detection of concrete swelling pathologies
Apport aux contrôles non destructifs ultrasonores pour la détection des pathologies de gonflement interne du béton
Résumé
This PhD work focuses on the early detection by ultrasonic non-destructive testing (NDT) of two concrete swelling pathologies, the Delayed Ettringite Formation (DEF) and the Alkali Silica Reaction (ASR). These lead to damage the concrete first by micro-cracking, then by cracking. The early detection of these pathologies in the laboratory and then on site is a major safety issue, particularly in the case of nuclear structures. The study first focuses on the sensitivity of nonlinear acoustics and Acoustic emission to DEF. To do this, different methods were carried out in the laboratory and then compared. Then, the work has consisted in developing an NDT technique able to detect and locate pathologies at the centre of thick concrete blocks. This required the pouring of a concrete block of large dimensions containing a sandstone insert, simulating a pathology due to its non-linear nature. The NDT method developed is based on nonlinear non classical acoustics exploiting the interaction between a propagative pump wave and a probe wave. In the end, the sandstone ball was detected and located with a high contrast. A process to make the measurements quantitative has been initiated. The results of this PhD work pave the way for an on-site transfer of the proposed method.
Ce travail de thèse porte sur la détection précoce par contrôle non destructif ultrasonore (CND) des pathologies de gonflement du béton que sont la Réaction Sulfatique Interne (RSI) et la Réaction Alcali Granulat (RAG). Celles-ci conduisent à un endommagement du béton d’abord par microfissuration, puis par fissuration. La détection précoce de ces pathologies en laboratoire puis sur site constitue un enjeu de sûreté majeur, notamment dans les ouvrages nucléaires. L’étude porte d’abord sur la sensibilité de l’acoustique non linéaire et de l’émission acoustique vis-à-vis de la RSI. Pour cela, différentes méthodes ont été mises en œuvre en laboratoire puis confrontées. Ensuite, le travail a consisté à développer une technique de CND capable de détecter et localiser les pathologies au centre de massifs en béton de forte épaisseur. Ceci a nécessité la réalisation d’un bloc de béton de dimensions importantes contenant un insert de grès, simulant de par son caractère non linéaire une pathologie. La méthode de CND développée relève de l’acoustique non linéaire non classique et est basée sur l’interaction entre une onde pompe propagative et une onde sonde. Au final la boule de grès a pu être détectée et localisée avec un fort contraste. Une démarche pour rendre les mesures quantitatives a été initiée. Les résultats de cette thèse ouvrent la voie à un transfert sur site de la méthode proposée.
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