Les essais d’auscultation sonique du béton « Cross Hole Sonic Integrity Logging (CSL) » permettent de vérifier la qualité et l’uniformité de la mise en place du béton à l’intérieur de la cage d’armature d’un caisson ou de murs sécants. Les essais par auscultation sonique sont réalisés conformément à la norme ASTMD6760
« Integrity Testing of Concrete Deep Foundations by Ultrasonic Crosshole Testing » en vigueur.
La transmission d’impulsions ultrasoniques dans le béton d’une sonde à l’autre permet d’inspecter l’intégrité de la structure du caisson. Les combinaisons des profils auscultés permettent de localiser et déterminer l’ampleur des défauts, des imperfections ou des anomalies, si tel est le cas.
L’évaluation de l’intégrité d’un caisson considère l’augmentation du temps d’arrivée du signal émis par la sonde émettrice à la sonde réceptrice, c’est-à-dire le « First Arrival Time (FAT) » et l’atténuation de l’énergie du signal, relativement au temps d’arrivée du signal ou à l’énergie dans la zone adjacente du béton sain.
Le quotient de la distance entre l’émetteur et le récepteur par la valeur du FAT estime la vitesse de propagation de l’onde, qui est également un indicateur relatif de la qualité du béton.
L’installation adéquate des tubes d’auscultation est essentielle pour la réalisation des essais par auscultation sonique du béton et l’interprétation des données. Lorsque ces tubes sont équidistants et parallèles entre eux et que le béton à l’intérieur du caisson est uniforme entre les tubes d’essai, le FAT devrait être régulier et donc présenter une vitesse d’onde plus constante avec une bonne intensité du signal. Pour les bétons non uniformes, présentant de la contamination, des alvéoles, des vides ou des inclusions, le signal montre des retards dans le temps d’arrivée et l’intensité du signal est réduite.
Cette méthode d’essai d’auscultation sonique du béton ne donne pas la nature exacte d’un défaut, mais plutôt une évaluation de la qualité du béton mis en place. La méthode est limitée au béton entre les tubes d’auscultation et la profondeur inspectée, c’est-à-dire les profondeurs accessibles simultanément par les sondes du CSL, entre la paire de tubes définissant la section. Aucune conclusion ne peut être tirée des essais relatifs à la portion de la section sous les tubes d’auscultation ainsi qu’à l’extérieur de la cage d’armature.
Une analyse complémentaire aux essais d’auscultation sonique du béton (CSL) est l’analyse par tomographie. L’analyse par tomographie est une technique d’imagerie permettant de visualiser soit en 2D ou 3D les données recueillies lors de l’essai par auscultation sonique. Lorsqu’un caisson présente des défauts, il est plus facile de visualiser et de délimiter la zone problématique à l’aide d’une modélisation par tomographie. Cette évaluation par tomographie est requise lorsque les résultats des essais indiquent un résultat non conforme.
Les essais d’intégrité par profilage thermique (essais TIP) utilisent la chaleur d’hydratation produite lors de la cure du mélange de béton afin d’évaluer l’intégrité ou la qualité du béton à l’intérieur des fondations profondes. Les essais d’intégrité par profilage thermique sont réalisés conformément à la norme ASTMD7949 « Thermal Integrity Profiling of Concrete Deep Foundations » en vigueur.
L’essai TIP permet, par l’entremise de câbles thermiques (THERMAL WIRE), de mesurer la température du béton dans le caisson sur toute sa longueur à des intervalles prédéfinis et durant toute la cure du béton. Les câbles thermiques sont composés de capteurs de température numérique uniformément répartis le long du câble. Ces câbles sont attachés aux barres longitudinales de la cage d’armature et ils y sont uniformément distribués sur le périmètre de celle-ci.
L’installation adéquate des câbles thermiques est essentielle pour la réalisation des essais et l’interprétation des données.
Chaque câble thermique est connecté à un port d’acquisition de données en continu (TAP BOX). Les données enregistrées lors de l’essai sont transférées à l’unité principale (TIP Main unit). Un examen qualitatif de la représentation graphique (température en fonction de la profondeur) est souvent suffisant pour indiquer si le caisson ne montre aucun problème d’intégrité ou présente des défauts. Cet examen peut être effectué au moment de la cueillette des données au chantier.
Les données recueillies par le système TIP sont téléchargées sur un ordinateur pour être analysées par le logiciel TIP Reporter. Ce logiciel affiche les températures mesurées dans le temps en fonction de la profondeur et présente également des sections transversales du caisson à des profondeurs définies par l’utilisateur.
Puisque les essais se basent sur la température générée lors de la cure du béton, les essais TIP devraient généralement être réalisés entre 4 et 72 heures après la mise en place du béton.
La chaleur d’hydratation maximale mesurée par les thermocouples dans le caisson varie selon le diamètre du caisson, du type de mélange utilisé, de l’emplacement de la cage d’armature par rapport au centre du caisson, du temps écoulé entre la mise en place du béton et le moment de la prise de mesure. Ces facteurs peuvent faire varier la température moyenne enregistrée par les capteurs situés à une même élévation dans le caisson.
La prise de mesure lors des essais d’intégrité par profilage thermique permet d’estimer la forme réelle du caisson. Ces estimations peuvent être comparées avec les notes prises, au chantier, lors de la mise en place du béton afin de confirmer la qualité générale du béton à l’intérieur du caisson.
Une réduction de la température (région plus froide que la moyenne) peut indiquer une diminution du diamètre du caisson, une venue d’eau ou un béton de mauvaise qualité.
Une augmentation de la température (région plus chaude que la moyenne) peut indiquer un renflement ou un recouvrement plus élevé de la cage d’armature.
Un écart de température entre les capteurs situés au même niveau et diamétralement opposés peut indiquer un problème avec l’alignement de la cage d’armature ou un problème avec le recouvrement du béton autour de la cage d’armature.
Contrairement aux essais CSL, les essais d’intégrité par profilage thermique nous permettent d’analyser un caisson sur la section entière de ce dernier incluant la région à l’extérieur de la cage d’armature. De plus, les essais d’intégrité par profilage thermique ne sont pas affectés par les conditions météorologiques hivernales. En effet, la gestion de l’eau nécessaire pour la réalisation des essais CSL peut s’avérer complexe lorsque ces essais sont réalisés à des températures extérieures sous le point de congélation.
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