Développement de capteurs capacitifs noyés pour déterminer les gradients de teneur en eau dans les structures en béton armé

Overview & Synopsis

Les structures en béton armé sont soumises à diverses pathologies affectant leur durabilité, nécessitant des méthodes destructives (D) et non destructives (ND) pour évaluer les dégradations, ainsi que des techniques de surveillance (SHM). Le projet ANR SCaNING intègre des capteurs dans des structures en béton armé pour fournir des données continues sur quatre indicateurs clés : résistance à la compression, module de Young, porosité et degré de saturation. L'objectif principal de cette thèse est de concevoir un capteur capacitif multi-électrodes pour mesurer les profils de teneur en eau (ou degré de saturation) dans le béton. Après une conception numérique de géométries d’électrode et l’étalonnage dans des liquides, le capteur a ététesté sur des blocs de béton de différentes formulations. Dans un premier temps, les mesures obtenues par le capteur développé ont été comparées à des mesures de référence de permittivité réalisées sur les mêmes blocs de béton, les valeurs obtenues étant proches, à 7 % d’écart relatif de permittivité. L'influence de la température a été étudiée dans un deuxième temps, permettant de développer des fonctions de correction en température. Enfin, après calibration sur des carottes, le capteur capacitif a été noyé dans un démonstrateur constitué d’une dalle en béton armé pour suivre le séchage du béton à 20 °C et 45 °C. Les résultats des profils de saturation obtenus ont été comparés à ceux obtenus par d’autres méthodes de référence, comme la résistivité électrique et les capteurs thermohygrométriques et montrent des écarts relatifs inférieurs à 10 % entre les trois méthodes.