Par: Aïssam FERDJANI
Enseignant à l’Université: Saad Dahlab de Blida

CNERIB, AVRIL 2011
1. Position du problème
– Pourquoi tester un béton en place ?
– Problématique de la corrélation

2. Historique de l’effet ...
• Pour découvrir la qualité du béton mis en place
• Pour vérifier la qualité des réparations des structures
• Pour évaluer...
• Le paramètre le plus commun utilisé pour
mesurer la qualité du béton
• La qualité la plus valable pour les projeteurs et...
1. Tests destructifs
2. Tests semi destructifs
3. Tests non destructifs
• Essais destructifs
– Ecrasement de cylindres coulés en forme de spécimens
accompagnant la construction
– Pas très utiles...
Résistance à la compression =
charge/surface de la section transversale

Chargement aux deux tiers
Chargement à mi-travée
• Extraction de carottes
• Dimension de carottes
• Essais de carottes
• Comment faire le choix ?
– Inspection visuelle
– Échantillonnage
– Zone d’essai
– Aire d’essai
– Diamètre des carottes
• Savoir reconnaitre les dommages qui peuvent
être induits par un échantillonnage
• Tracer un plan d’échantillonnage, iden...
• Il devrait être aléatoire et objectif
– Devrait refléter les propriétés et variabilité globales

• Il a besoin d’un équi...
• Identification des carottes
– Décrire les locations sur plans / photos
– Les conditions de surface
– Profondeur des dété...
• Nombre, dimension, position
• Relevé d’état des lieux déjà effectué
• L’analyse visuelle met en évidence les zones
détér...
• Performés sur des échantillons obtenus à
partir du terrain à partir de structures
existantes
• Petites parties d’une str...
• Échantillon de carottes doivent inclure toute
l’épaisseur du béton
– Développement de fissures, détérioration de la
pate...
• Manipulation correcte et protection
– Couverte de manière à préserver le taux
d’humidité représentatif de la structure
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• Dépend de:
– Erreur maximale acceptée entre l’échantillon et la
valeur réelle
– Variabilité de la procédure d’essai
– Ri...
• Elles constituent un volume représentatif de la
qualité du béton de la structure
– Même composition
– Même compacité
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• Dimensions des carottes
– Profondeur minimale d’échantillon de béton pour
structures massives doit être au moins de 600 ...
• Les carottes ne doivent pas montrer des traces de
ségrégation de matériaux
• Les carottes ne doivent pas montrer des vid...
→

L’Effet d’échelle
– Les propriétés du béton en place peuvent varier
significativement de celles des cylindres normalisés
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LONG TERM BEHAVIOR

NON-DESTRUCTIVE TESTING
Cylindre

Cube
Résistance à la compression
du cylindre

Valeur du test du
prototype
Historique de l’effet d’échelle
• Da Vinci L. (les manuscrits de L. Da Vinci, 1500)
• Galiléo G. (Discorzi i Demonstrazion...
Etat des connaissances

• Expérimentation
• Lois de corrélation
Expérimentations
• Indelicato, Torino, Italie, 1993:
– Une approche statistique pour la détermination
de la résistance du ...
Expérimentations
• Indelicato, Torino, Italie, 1997:
– Une estimation de la résistance du cube au moyen
de carottes de dif...
Expérimentations
• Séong, Séoul, Korée du sud, 2005:
– Effet de la taille du spécimen, de la forme du
spécimen et de la di...
Expérimentations
• Yazici, Izmir, Turquie, 2006:
– Effet de la taille du spécimen cylindrique sur la
résistance à la compr...
Expérimentations
• Del Viso, Ciudad Real, Espagne, 2007:
– Effets de la dimension et de la forme du spécimen
sur la résist...
Corrélations
• Indelicato, Torino, Italie, 1993
– Fcarotte / fcube = 0.79 à 1.22 (prévalence de valeurs < 1)

• Indelicato...
Exploitations à des fins règlementaires
(NA 17004)
• Les carottes doivent être prélevées conformément à la
norme NA 5071
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Exploitations à des fins règlementaires
(NA 17004)
• Le nombre de carottes à prélever dans une seule
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Evaluation
(Approche A: minimum 15 carottes)
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Evaluation
(Approche B: entre 3 et 14 carottes)
La résistance caractéristique sur site est estimée à la plus
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Evaluation
(Approches combinées)
Les méthodes indirectes peuvent être utilisées
après étalonnage sur carottes de la manièr...
Approches combinées
• Variante 1 : Corrélation directe avec les
carottes
• Variante 2 : Etalonnage avec des carottes pour
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Conclusions et
Recommandations
Conclusion
1. Malgré les nombreuses recherches, le
problème de l’effet d’échelle reste ouvert.
2. L’exploitation aux fins ...
Propriétés du béton in situ finale
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Propriétés du béton in situ finale

  1. 1. Par: Aïssam FERDJANI Enseignant à l’Université: Saad Dahlab de Blida CNERIB, AVRIL 2011
  2. 2. 1. Position du problème – Pourquoi tester un béton en place ? – Problématique de la corrélation 2. Historique de l’effet d’échelle 3. Etat des connaissances – Les recherches menées sur le sujet • Expérimentation • Corrélation – Exploitation à des fins règlementaires • La norme NA 17004 4. Conclusions
  3. 3. • Pour découvrir la qualité du béton mis en place • Pour vérifier la qualité des réparations des structures • Pour évaluer la résistance des vieux bétons (chute de résistance inhérente aux vieux bétons) • Lorsqu’une structure existante doit être modifiée ou redimensionnée • Pour évaluer la conformité de la résistance de la résistance des structures en cas de doute (dégradation, incendie, …) • Pour évaluer la résistance de la structure en cas de non-conformité avec les résultats des essais sur éprouvettes normalisées
  4. 4. • Le paramètre le plus commun utilisé pour mesurer la qualité du béton • La qualité la plus valable pour les projeteurs et les ingénieurs • Reconnue universellement comme l’outil de contrôle de la qualité du béton • Très facile et très avantageuse • Mais, peut ne pas donner toute l’histoire
  5. 5. 1. Tests destructifs 2. Tests semi destructifs 3. Tests non destructifs
  6. 6. • Essais destructifs – Ecrasement de cylindres coulés en forme de spécimens accompagnant la construction – Pas très utiles dans la majorité des cas • Essais semi-destructifs – Ecrasement de carottes extraites à partir de la structure en service, causant des dommages mineurs mais réversibles à la structure • Essais non destructifs – Purement non invasifs, pas besoin de faire souffrir la structure d’aucune manière (scléromètre, ultrasons)
  7. 7. Résistance à la compression = charge/surface de la section transversale Chargement aux deux tiers Chargement à mi-travée
  8. 8. • Extraction de carottes • Dimension de carottes • Essais de carottes
  9. 9. • Comment faire le choix ? – Inspection visuelle – Échantillonnage – Zone d’essai – Aire d’essai – Diamètre des carottes
  10. 10. • Savoir reconnaitre les dommages qui peuvent être induits par un échantillonnage • Tracer un plan d’échantillonnage, identifier une méthode • Identifier les échantillons immédiatement par des labels • Manipuler et transporter avec précaution • NA 5071, norme d’essai pour obtenir et tester des carottes extraites du béton de structures
  11. 11. • Il devrait être aléatoire et objectif – Devrait refléter les propriétés et variabilité globales • Il a besoin d’un équilibre délicat entre: – – – – – Le coût Le temps L’effort Le dommage La précision
  12. 12. • Identification des carottes – Décrire les locations sur plans / photos – Les conditions de surface – Profondeur des détériorations visibles – Ruptures et conditions des surfaces cassées – Dépôts bizarres – Distribution des vides – Position des joints constructifs – Contact avec les fondations ou autres surfaces
  13. 13. • Nombre, dimension, position • Relevé d’état des lieux déjà effectué • L’analyse visuelle met en évidence les zones détériorées ou affectées de la structure • L’approche appropriée est l’échantillonnage ciblé
  14. 14. • Performés sur des échantillons obtenus à partir du terrain à partir de structures existantes • Petites parties d’une structure existante • Supposées être représentatives de la structure – Combien représentative? – Cela dépend de l’investigateur et de son jugement • Peuvent mener vers une information cruciale qui mènera vers d’autres tests
  15. 15. • Échantillon de carottes doivent inclure toute l’épaisseur du béton – Développement de fissures, détérioration de la pate de ciment, progression des réactions cimentagrégats, et d’autres phénomènes peuvent varier significativement avec la profondeur
  16. 16. • Manipulation correcte et protection – Couverte de manière à préserver le taux d’humidité représentatif de la structure – Emballée de manière à lui fournir une protection contre le gel ou la dégradation pendant le transport ou le stockage, spécialement si le béton est faible
  17. 17. • Dépend de: – Erreur maximale acceptée entre l’échantillon et la valeur réelle – Variabilité de la procédure d’essai – Risque acceptable si l’erreur admissible est dépassée
  18. 18. • Elles constituent un volume représentatif de la qualité du béton de la structure – Même composition – Même compacité – Même cure (humidité) – Même histoire de chargement
  19. 19. • Dimensions des carottes – Profondeur minimale d’échantillon de béton pour structures massives doit être au moins de 600 mm – Diamètre de carotte 150 mm pour agrégats de 40 mm, diamètre 100 mm pour agrégats de 20 mm ou moins – Diamètre de carotte jamais plus petit que 75 mm – Rapport du diamètre de ma carotte à la dimension maximale des agrégats jamais inférieur à 3,0 – Longueur de l’échantillon scié de la carotte devrait être au moins égal à 95% du diamètre – Longueur / Diamètre de 2.0
  20. 20. • Les carottes ne doivent pas montrer des traces de ségrégation de matériaux • Les carottes ne doivent pas montrer des vides en forme de nids d’abeilles indiquant un déficit de compactage ou manque de mortier • Pour tout ensemble de carottes représentant une position de tests, la valeur estimée in situ de la résistance de chaque spécimen cubique doit être au moins égale à 75% de la résistance caractéristique spécifiée • La valeur estimée in situ de la résistance moyenne de l’ensemble des spécimens cubiques doit être au moins égale à 85% de la résistance caractéristique spécifiée
  21. 21. → L’Effet d’échelle
  22. 22. – Les propriétés du béton en place peuvent varier significativement de celles des cylindres normalisés • • • • • • • • • • Sens du coulage Elancement de la carotte (L/D) Les différences au niveau des vitesses de cure Le changement dans la qualité du béton La dimension maximale des agrégats Le taux de séchage différent entre les différents spécimens L’effet de restreinte du aux platines L’effet du matériau de surfaçage La vitesse de chargement La variation statistique des résistances du béton
  23. 23. LONG TERM BEHAVIOR NON-DESTRUCTIVE TESTING
  24. 24. Cylindre Cube
  25. 25. Résistance à la compression du cylindre Valeur du test du prototype
  26. 26. Historique de l’effet d’échelle • Da Vinci L. (les manuscrits de L. Da Vinci, 1500) • Galiléo G. (Discorzi i Demonstrazioni Matematiche interno à due Nuevo Science 1638) • Mariotte E. (traité du mouvement des eaux, 1718) • Weibull (1939) (théorie statistique) • Tucker (1941) • Wright et Garwood (1952) • Nielsen (1954) • Glucklich et Cohen (1968) • Sabnis and Aroni (1971) • Sabnis and Mirza (1979) • Bazant and Kazemi (1988) (théorie énergétique et de la mécanique de la rupture) • Bazant (1992) (théorie énergétique et de la mécanique de la rupture)
  27. 27. Etat des connaissances • Expérimentation • Lois de corrélation
  28. 28. Expérimentations • Indelicato, Torino, Italie, 1993: – Une approche statistique pour la détermination de la résistance du béton à travers les microcarottes de diamètre 28 mm • • • • • (240 cubes 150x150 mm, 480 micro-carottes D=28 mm) 16 types de béton (20 à 50 Mpa) Agrégats de dimensions 30 et 25 mm Quantité de ciment variant de 250 à 380 kg/m3 E/C variant de 0.50 à 0.75
  29. 29. Expérimentations • Indelicato, Torino, Italie, 1997: – Une estimation de la résistance du cube au moyen de carottes de différents diamètres: une approche statistique • 1270 essais (240 cubes 150x150 mm, 160 carottes D=70 mm, 390 petites carottes D=45 mm, 480 micro-carottes D=28 mm) • 16 types de béton (20 à 50 Mpa) • Agrégats de dimensions 30 et 25 mm • Quantité de ciment variant de 250 à 380 kg/m3 • E/C variant de 0.50 à 0.75
  30. 30. Expérimentations • Séong, Séoul, Korée du sud, 2005: – Effet de la taille du spécimen, de la forme du spécimen et de la direction du coulage sur la résistance à la compression du béton • • • • • • 282 essais (cylindres, cubes et prismes 50 à 400 mm) 04 types de béton (27.0 à 78.1 MPa) Agrégats de dimension maximale 13 mm S/A variant de 0.44 à 0.50 E/C variant de 0.28 à 0.67 Adjuvents (superplastifiants)
  31. 31. Expérimentations • Yazici, Izmir, Turquie, 2006: – Effet de la taille du spécimen cylindrique sur la résistance à la compression du béton • • • • 384 essais (cylindres 150x300 mm et 100x200 mm) 08 types de béton (14 à 47 MPa) E/C variant de 0.37 à 0.77 Surfaçage (sans surfaçage, ciment, gypse, sulfure)
  32. 32. Expérimentations • Del Viso, Ciudad Real, Espagne, 2007: – Effets de la dimension et de la forme du spécimen sur la résistance à la compression des bétons de haute résistance • Essais sur des cylindres 75x150 mm et 100x200 mm et sur des cubes de côtés 33, 50, 67 et 100 mm • 01 seul type de béton de haute résistance • Agrégats de dimension maximale de 12 mm • Adjuvents (fumée de silice) • E/C fixé à 0.28 • Mesure de f’c, ft, E, énergie de rupture
  33. 33. Corrélations • Indelicato, Torino, Italie, 1993 – Fcarotte / fcube = 0.79 à 1.22 (prévalence de valeurs < 1) • Indelicato, Torino, Italie, 1997 – Fc=0.647+1.017f70 – Fc=1.048+1.059f45 – Fc=-4.617+1.255f28 • Séong, Séoul, Korée du sud, 2005 – Effet d’échelle pour cube et prisme est plus fort que pour cylindres – Effet de la forme est présent pour NSC et tend à disparaître pour HSC • Yazici, Izmir, Turquie, 2006 – Fc100 / fc150 = 1.03 • Del Viso, Ciudad Real, Espagne, 2007 – Effet d’échelle pour cube est plus fort que pour cylindres
  34. 34. Exploitations à des fins règlementaires (NA 17004) • Les carottes doivent être prélevées conformément à la norme NA 5071 • La résistance d’une carotte ayant L=D=100 mm est équivalente à celle d’un cube de côté 150 mm confectionné et conservé dans les mêmes conditions • La résistance d’une carotte ayant L/D=2 et dont le diamètre est de 100 ou 150 mm est équivalente à celle d’un cylindre de dimensions 150x300 mm confectionné et conservé dans les mêmes conditions • La transposition des résultats d’essais obtenus sur des carottes ayant des diamètres compris entre 50 et 150 mm au maximum et d’autres élancements doit reposer sur des facteurs de conversion appropriés
  35. 35. Exploitations à des fins règlementaires (NA 17004) • Le nombre de carottes à prélever dans une seule zone d’essai doit être déterminé en fonction d carottes doivent être du volume de béton concerné et de l’es sai sur carottes • Il convient de soumettre à essai autant de carottes que possible pour évaluer la résistance à la compression sur site pour des raisons statistiques et de sécurité • Une évaluation de la résistance à la compression sur site pour une zone d’essai particulière doit reposer sur au moins trois carottes.
  36. 36. Evaluation (Approche A: minimum 15 carottes) La résistance caractéristique sur site est estimée à la plus faible de: • Fck,is = fm(n),is – k2 x s Ou • Fck,is = fis,plus faible + 4 Où : s = max (s;2 Mpa) k2 = 1.48 (en l’absence de valeur)
  37. 37. Evaluation (Approche B: entre 3 et 14 carottes) La résistance caractéristique sur site est estimée à la plus faible de: • Fck,is = fm(n),is – k Ou • Fck,is = fis,plus faible + 4 Où : k = 7 pour n = 3 à 6 k = 6 pour n = 7 à 9 k = 5 pour n = 10 à 14 Nota: cette approche donne des valeurs pessimiste s de f’c (de préférence utiliser un plus grand nombre de carottes ou bien utiliser une approche combinée
  38. 38. Evaluation (Approches combinées) Les méthodes indirectes peuvent être utilisées après étalonnage sur carottes de la manière suivante: • Seules • En combinant des méthodes indirectes • En combinant des méthodes indirectes et des méthodes directes (carottes)
  39. 39. Approches combinées • Variante 1 : Corrélation directe avec les carottes • Variante 2 : Etalonnage avec des carottes pour un intervalle de résistance limité en utilisant une relation établie
  40. 40. Conclusions et Recommandations
  41. 41. Conclusion 1. Malgré les nombreuses recherches, le problème de l’effet d’échelle reste ouvert. 2. L’exploitation aux fins de l’ingénierie reste assez empirique (corrélation sans interprétations physiques ou modélisation phénoménologique)

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