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Centre d'Etudes Techniques de l'Equipementde l'Ouest

C.R.O.A. du 8 décembre 2011

BREST

Christophe BRICARDCETE OUEST – LR Angers

Méthode Capacitive permettant d'ausculter le bon niveau d'injection du coulis des câbles de précontrainte extérieure

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SOMMAIRE

Contexte 3

Les méthodes d'auscultation 10

La méthode capacitive 13

Conclusion 20

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Contexte Qu'est-ce que la précontrainte

extérieure? Conduit PEHD (diamètre 90 ou 110 mm le plus souvent)

contenant un câble de précontrainte et injecté :

Mise en oeuvre :- dès la conception de l'ouvrage (ouvrages plus récents)- dans le cadre d'un renforcement de la structure (additionnelle)

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Contexte Protection des câbles

Principales protections des câbles- coulis de ciment au contact des câbles majoritairement avant les années 2000- produits souples (cire ou graisse) depuis les années 2000- torons galvanisés- torons individuellement protégés (gainés graissés)- torons individuellement protégés dans gaine générale injectée au coulis

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Contexte• Les ruptures observéesDepuis 1994, 5 ouvrages ont présenté une rupture de câbles injectés au coulis de ciment au contact des câbles(dont 2 sur le réseau routier national)Val de Durance - ESCOTA – 1994 St-Cloud - autoroute non concédée - 1997Place de la statue - EPAD – 2001 Rivière d'Abord - La Réunion - 2001Pont-à-Mousson - CG 54 - 2005

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Contexte• Les ruptures observées

Les risquesPour les câbles injectés au coulis de ciment : Libération brutale de la totalité de l’énergie et fouettement possible Risque pour le personnel se trouvant à proximité

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ContexteLes risques Pour les câbles protégés

par un produit souple :Libération d’énergie à chaque rupture de toron

Déformation de câbles 19T15 lors d'un démontage

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Contexte• Origine des désordres • anomalies d’injection- ressuage du coulis : pâte blanchâtre humide- mauvais remplissage des conduits : zones non injectées(impossibilité de placer un évent en partie haute dans le cas de la précontrainte extérieure) • corrosion fissurante sous tension

• Les conséquencesSur ces 5 ouvrages, le remplacement de tous les câbles extérieurs a été réalisé ou est en cours.

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Contexte• Ouvrages concernés • Recensement des ouvrages à précontrainte extérieure antérieurs à 2000 (DOA et LRPC) - 79 ouvrages sur ex-réseau national ou autoroutes non concédées- 57 ouvrages (72%) : câbles protégés uniquement par coulis de ciment- 22 ouvrages (28%) : autre type de protection (cire, graisse, torons individuellement protégés, galvanisation)

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Les méthodes d'auscultation• Difficultés rencontrées :- gaines opaques (non visible à l'inspection détaillée)- investigations destructives (réalisation de fenêtres...)

Sondage au marteau ou équivalent permettant la détection de zones « sonnant creux » sur la génératrice supérieure

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Les méthodes d'auscultation

Ouvertures de gaines et prélèvement

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Les méthodes d'auscultation

Endoscopie

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La méthode capacitiveMise au point d'une méthode d'auscultation non destructive pour ausculter les câbles de précontrainte extérieure injectés au coulis de ciment :• La sonde capacitive :• Principe du capteur– 2 électrodes métalliques

forment avec le milieu environnant (conduit PEHD et matériaux internes) un condensateur diélectrique (rayon d’influence de l’ordre de 30 mm)

– circuit oscillant dont la fréquence dépend de la valeur de la capacité du condensateur, laquelle dépend de la permittivité relative du milieu environnant

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La méthode capacitive

Capteur capacitif :Possibilité de faire des trajets longitudinauxA chaque point singulier possibilité de faire des trajets circulaires

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La méthode capacitive

Dernière génération !!

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La méthode capacitive

Mise en évidence d'une zone de vides sur les 4 premiers mètres testés

Contact conduit - coulis sur les huit mètres restants

Exemple d'enregistrement sur trajet longitudinal

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La méthode capacitiveExemple d'enregistrement sur trajet circulaire

Vide en partie supérieure

point singulier : présence de pâte

blanche

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La méthode capacitive

1,18E-08

0,000000012

1,22E-08

1,24E-08

1,26E-08

1,28E-08

0,000000013

1,32E-08

1,34E-080

1020

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150160

170180190200210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340350

360

AirCoulisAir + CoulisAir + Pate blanche + CoulisAir + AcierCoulis + AcierAir + Coulis + AcierAir + Pate blanche + Coulis + Acier

Courbes types de capacité (1/f 2)en représentation polaire

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La méthode capacitive

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Conclusion• Le Capteur Capacitif est adapté à la détection de vides et pâte blanche dans les conduits de précontrainte extérieure injectés au coulis de ciment.

Le matériel est à la disposition des maîtres d'ouvrage qui souhaitent faire réaliser un diagnostic sur leurs ouvrages.

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Merci