Transposition à grande échelle d'une méthode de contrôle non-destructive ultrasonore des bétons – tomographie non linéaire d'un bloc massif sur la plateforme expérimentale ODE

CHEHAMI Lynda, Université Polytechnique des Hauts de France, Rapportrice

MULTON Stéphane, INSA Toulouse, Rapporteur

ABRAHAM Odile, Université Gustave Eiffel, Présidente du jury

GARNIER Vincent, Aix-Marseille Université, Directeur

PAYAN Cédric, Aix-Marseille Université, Co-directeur

DURVILLE Benoit, Autorité de sûreté nucléaire et de radioprotection, Co-encadrant

BADIKA Menes, Autorité de sûreté nucléaire et de radioprotection, Membre invité

Dans un contexte d’extension de la durée d’exploitation des centrales nucléaires, la compréhension et le suivi des pathologies affectant les structures en béton, en particulier la Réaction Alcali-Granulat (RAG), sont devenus cruciaux. Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du consortium CONCRETE, porté par l’ASNR dont Aix-Marseille Université fait partie, et s’appuie sur le projet ODOBA et la plateforme MAESTRO du SEREX. L’objectif est de faire émerger et de démontrer l’applicabilité d’une méthode innovante de contrôle non destructif (CND) basée sur l’acoustique non linéaire dans le but de détecter et suivre les effets de la RAG dans des structures de béton d’épaisseur métrique, à l’instar des enceintes de confinement.

Ce travail présente une approche progressive à différentes échelles :

• A petite échelle, sur des éprouvettes standard, des formulations spécifiques de béton pathologique sont testées et caractérisées à l’aide de techniques ultrasonores linéaires et non linéaires (vitesses d’ondes ultrasonores, RUS et NRUS).
• A moyenne échelle, sur un bloc de 70 cm, une méthode innovante basée sur l’interaction entre l’onde pompe et l’onde sonde est développée pour détecter et localiser les non-linéarités induites par la pathologie.

Enfin, à grande échelle, la méthode est transposée sur l’installation ODE (plateforme expérimentale MAESTRO) avec la coulée d’un bloc massif de 10 tonnes, utilisant la formulation choisie à petite échelle. Les résultats acoustiques sont alors comparés à ceux d’une instrumentation conventionnelle noyée dans le béton (extensomètres à cordes vibrantes fibres optiques et thermocouples). Par ailleurs, des examens destructifs permettent de faire le lien physique entre les CND, la pathologie, et ses conséquences mécaniques.

Les résultats obtenus démontrent la pertinence de l’acoustique non linéaire pour la détection et la surveillance semi-quantitative de l’évolution de la RAG sur une structure réelle, lorsque les techniques conventionnelles ne peuvent pas être appliquées.

Ce travail ouvre des perspectives solides pour le développement de solutions industrielles de diagnostic structurel et pour la surveillance « Structural Health Monitoring – SHM » des structures massives du génie civil, dans le domaine nucléaire et au-delà.