Le contrôle non destructif... Pour préserver notre patrimoine !

Radar Structurel

Le radar structurel s’applique plus particulièrement à l’étude des structures pour en comprendre la composition. Il permet d'observer l’agencement de celle-ci afin d’en reconstituer le principe de construction.
Schéma de principe de la technique radar
Schéma de principe de la technique radar

Principe de la méthode

Le radar, technique d’auscultation non destructive, utilise la réflexion d’ondes électromagnétiques à travers la structure afin d’obtenir une image continue des éléments la constituant. 

L’appareillage se compose d’une antenne, un terminal informatique d’acquisition et une roue codeuse. L’antenne, déplacée à la surface de la structure à ausculter, suivant des « lignes de mesures », émet un champ électromagnétique à impulsions dans le matériau. Lorsque ce champ rencontre un objet ou une interface présentant des propriétés diélectriques différentes, une partie de son énergie est renvoyée vers l’antenne, créant ainsi, dans le signal, un écho radar.

Mise en œuvre sur site

L’ antenne dont la taille dépend de la fréquence de répétition des impulsions émises, est adaptée à la problématique et à la profondeur d’investigation désirée : quelques centimètres à plusieurs dizaines de centimètres pour le radar structurel.

Plus cette dernière est grande, plus l’antenne est volumineuse et plus la fréquence de répétition des impulsions est basse : le plus généralement 2GHz, 1,5 GHz voire 900 MHz pour les objets plus profonds.

Les mesures peuvent être réalisées sur divers matériaux (pierre, béton, bois, brique, sol…) ou types de surface dès lors que cette dernière est accessible à l’antenne. Pour ce faire, les moyens d’accès sont adaptés : perche, échafaudage, nacelle, cordes…

Les profils de mesures se font de manière à recouper l’objet recherché dans la structure. L’échantillonnage permet d’obtenir une précision centimétrique quant à la position des éléments détectés.

Mise en œuvre de l’antenne 2GHz sur un poteau en béton
Mesure sur un poteau en béton (antenne 2GHz)
Mesure sur une voûte en pierre (antenne 900 MHz)
Mesure sur une voûte en pierre (antenne 900 MHz)
Mesure sur une sculpture en pierre (antenne 2GHz)
Mesure sur une sculpture en pierre (antenne 2GHz)
Mesure sur une façade en briques (antenne 2GHz)
Mesure sur une façade en briques (antenne 2GHz)

Documents résultants

  • Radargrammes

L’enregistrement numérique du signal associé aux distances parcourues permet d’obtenir une image appelée radargramme. Un radargramme est une coupe reportant le temps aller/retour de l’onde électromagnétique en fonction de la distance parcourue par l’antenne. Le signal apparait dans un dégradé de noir et blanc traduisant l’intensité du signal réceptionné. Pour faciliter la lecture, les temps aller/retour sont convertis en profondeur.

Le traitement du signal radar, réalisé avec le logiciel GPR Slice (D. Goodman), par filtrage numérique permet d’améliorer les coupes radar pour en faciliter l’interprétation. L’étude des radargrammes et des échos radar met en évidence les interfaces entre les différents types de matériaux, les hétérogénéités, les éléments métalliques, les fissures ou les vides au sein de la structure.

Radargramme obtenu sur une poutre en béton
Radargramme obtenu sur une poutre en béton
Radargramme obtenu sur un bloc de pierre
Radargramme obtenu sur un bloc de pierre
Radargramme obtenu sur une chaussée
Radargramme obtenu sur une chaussée
  • Schémas de principe

L’ensemble des informations recueillies permet ainsi de comprendre la constitution de la structure et d’établir des schémas de principe. 

Schéma de principe d’une dalle et d’une poutre en béton armé
Schéma de principe d’une dalle et d’une poutre en béton armé
Schéma de principe d’un plancher
Schéma de principe d’un plancher
Schéma de positionnement d’éléments métalliques en façade
Schéma de positionnement d’éléments métalliques en façade
  • Statistiques d’enrobage

Le pointé des aciers sur les radargrammes permet d’établir des diagrammes de statistiques d’enrobage.

Statistiques d’enrobage obtenues sur un poteau
Statistiques d’enrobage obtenues sur un poteau
Statistiques d’enrobage obtenues sur une poutre
Statistiques d’enrobage obtenues sur une poutre
  • Cartographies

La compilation des résultats obtenus au droits des profils radar,  permet également de réaliser des cartographies.

Cartographie de la profondeur d’une couche de plâtre juxtaposée sur les coupes radar
Cartographie de la profondeur d’une couche de plâtre juxtaposée sur les coupes radar

Applications

Reconnaissance structurelle du bâti

  • Etude des modes constructifs dans le cadre du réaménagement ou la rénovation d’un bâtiment:
    • Détermination des matériaux de construction : pierres, béton, mortiers, parements, remplissages, rebouchages,
    • Caractérisation des structures ( planchers, murs, plafonds, voûtes, corbeaux, façades…) : composition, géométrie, stratigraphie,
    • Détection d’éléments métalliques : accroches, systèmes de liaison, de fixation, modes d’ancrage, tirants,
  • Reconstitution des principes de ferraillage des éléments en béton armé (types d’acier, enrobages, espacements, entraxes des voiles, poteaux, poutres, dalles) pour des calculs de structures, tenue au feu,
  • Recherche et caractérisation des fondations, murs de soutènement,
  • Recherche d’anciennes ouvertures, baies rebouchées, pièces remblayées (caves, cryptes),
  • Détection d’aciers et gaines de précontrainte en grande profondeur (> 20 cm) avec une très haute précision et en contexte rigoureux comme en milieu nucléaire (habilitations RP1 et 2, HN2, HN3, CSQ..),
  • Mesure des épaisseurs d’enrobés (ouvrages d’art) et des couches de forme (chaussées).

Diagnostic des pathologies des ouvrages

  • Caractérisation d’anomalies internes du béton telles que nids de graviers, fissures, délaminations, vides,
  • Analyse du risque de corrosion du béton armé,
  • Vérification du ferraillage des structures,
  • Mise en évidence de défauts de liaisonnement, discontinuités,
  • Recherche de fissuration des pierres(blocs de carrière, éléments architecturaux proéminents type corbeaux, festons, sculptures…),
  • Diagnostic de murs de soutènement (béton, maçonnerie).