Le contrôle non destructif des ouvrages
Historique : de l'évolution des matériaux en œuvre au vieillissement des ouvrages
Les méthodes d'évaluation non destructives des ouvrages sont issues de la nécessité où se sont trouvés les ingénieurs de garantir la sécurité des biens et des personnes (Code pénal, art. 221-1:Article 223-1 Section 1 : Des risques causés à autrui). Ce type d'évaluation est depuis longtemps courante dans les industries de pointe.
Le contrôle non destructif est d'apparition plus récente dans le génie civil.
Outre le progrès des technologies elles-mêmes, trois raisons historiques et économiques expliquent l'émergence de ce type de contrôle.
1- Après les reconstructions d'après guerre puis le " boum " de la construction des années 60, le patrimoine bâti européen est vieillissant. L'état de dégradation des ouvrages en service implique une réflexion sur l'opportunité de leur rénovation et sur la notion de risque lié à leur maintien en service. La connaissance de l'état des ouvrages et leur évaluation est donc un enjeu majeur pour décider des interventions de réfection et pour en évaluer le rapport coût / utilité.
2- Dans un souci de sécurité et de durabilité, les exploitants ont mis en œuvre des matériaux susceptibles de supporter des charges toujours plus importantes. Le comportement des nouveaux matériaux face à l'usure et à la fatigue reste assez mal connu. Il convient donc, parallèlement au développement des performances mécaniques, de concevoir des outils permettant de suivre la qualité des matériaux en oeuvre et d'évaluer leur évolution dans le temps.
3- Une nouvelle approche se fait jour sur la conception des ouvrages pour une donnée de vie donnée. Cette approche rencontre une évolution de la gestion des ouvrages ou des parcs d'ouvrages dans le temps, qui prévilégie la prévision des dépenses de maintenance sur la durée de service prévue de l'ouvrage. Les gestionnaires d'ouvrages, pour mener leur politique d'entretien, ont donc maintenant besoin d'une évaluation continue de la valeur résiduelle des ouvrages.
C'est dans ce contexte de besoins de connaissance de l'évolution des caractéristiques intimes des matériaux mis en œuvre et de connaissance de l'évolution générale des ouvrages qu'émergent et s'affirment les techniques non destructives de contrôle.
Insertion du contrôle non destructif dans une approche globale du suivi et de la maintenance des ouvrages
Les analyses chimiques, physiques ou mécaniques sur échantillons fournissent des données directement exploitables pour l'évaluation du matériau de l'ouvrage. Mais les limites techniques et économiques justifient souvent le recours aux techniques non destructives de contrôle. Celles-ci, en effet, basées sur des principes géophysiques, sont, pour certaines, d'une mise en œuvre légère et rapide. Elles sont souvent économiquement avantageuses et sont donc adaptées à la prise de mesures sur site et, qui plus est, pour quelques unes d'entre elles, à la prise de mesures en continu sur l'ensemble de l'ouvrage, même de grandes dimensions. Cette caractéristique de globalité des mesures les rend particulièrement intéressantes, au regard des essais en laboratoire, ponctuels par définition.
Les résultats de ces investigations sont le plus souvent présentés sous le forme de planches graphiques : coupes, cartes d'anomalies et profils de mesures interprétés.
Que peut-on demander aux techniques d'essais non destructifs ?
Les auscultations non destructives sur sites sont complémentaires des essais et analyses réalisés en laboratoire. Elles ont généralement pour objectifs :
la reconnaissance générale de la structure à étudier
Homogénéité, épaisseur des matériaux constitutifs, vides, localisation et positionnement d'éléments métalliques, recherche de structures enfouies, recherches d'anomalies (vides, zones fissurées ou humides, nids de cailloux...), mesures de corrosion, d'humidité...
La détermination des points de prélèvements (carottages) dans des zones caractéristiques ou sur des points particuliers ;
En ce qui concerne le matériau, l'évaluation du béton peut s'effectuer par la quantification d'un ou de plusieurs de ses paramètres d'état (propriétés physiques) :
- Epaisseur
-
Humidité
-
Vitesse de propagation des ondes soniques
-
Vitesse de propagation des ondes électromagnétiques
-
Résistivité électrique
-
Propriétés thermiques
-
Compacité
-
Dureté superficielle
Complémentarité des méthodes d'auscultation
Les méthodes non destructives considérées isolément ne fournissent pas nécessairement l'ensemble des réponses aux questions posées : les réponses peuvent être partielles ou insuffisamment précises. L'association de différentes techniques peut compléter et améliorer le diagnostic.
L'association des techniques non destructives peut également permettre la diminution du nombre de contrôles ; certaines techniques, en effet, sont rapides et permettent de localiser les zones particulières qui méritent une auscultation plus précise ou un contrôle destructif ultérieur.
Les cas particulier des édifices anciens ou historiques
Les essais non destructifs sont particulièrement indiqués pour les bâtiments du patrimoine où une intervention minimale est autorisée. Ils permettent de comprendre l'agencement interne des matériaux ou l'organisation interne de la structure.
Ils constituent enfin des moyens d'évaluation d'un édifice sans le modifier ou l'endommager de façon appréciable. Le peu de dommages qu'ils causent sont faciles à réparer ; au pire, il s'agit de forer des trous de faible diamètre pour l'insertion de sondes de mesures d'humidité, ou pour la récolte de poudres utilisées en laboratoire pour le dosage des sels, trous aisément rebouchables à l'issue des investigations
