Tomographie électrique 2D et 3D : diagnostic de la corrosion des matériaux cimentaires renforcés – EL-TORO

EL-TORO prévoit de développer un outil fiable de diagnostic d’altération des infrastructures en béton armé, sans connexion à l’armature : un dispositif électrique, modulaire, multi-électrodes disposant d’un logiciel d’inversion innovant permettant une représentation 2D/3D des profils de distribution (i) des résistivités, ?, des matériaux cimentaires et (ii) des résistances de polarisation, Rp, le long des armatures. L’innovation repose sur l’intégration de « l'équation de Butler-Volmer » dans un logiciel open source pour prendre en compte les propriétés électrochimiques de la barre dans le modèle direct. L’utilisation du dispositif multi-électrodes permettra de sonder les structures armées, à différentes en profondeur, depuis la surface du béton. Il fournira des mesures «apparentes» 2D/3D de tensions, dans le domaine temporel. L'inversion des mesures «apparentes» fournira des images 2D/3D de ? et Rp.

La fiabilité du code d’inversion à reproduire des profils de distribution des résistivités des matériaux cimentaires et des résistances de polarisation de la barre sera, dans un premier temps, testée et évaluée à partir de données numériques prédictives générées par COMSOL Multiphysics®. Une stratégie graduelle multi-échelle permettra ensuite de maîtriser la fiabilité de l’outil. Les performances seront optimisées via un ensemble de mesures, en laboratoire, sur des épreuves centimétriques, dans des conditions contrôlées (T, HR, pCO2 et de salinité, dans des conditions de marées artificielles). Ce travail permettra de maitriser itérativement l’impact des principaux paramètres environnementaux sur les signaux mesurés et sur l’état de dégradation des structures en béton armé. La robustesse du dispositif sera étudiée, in situ, sur des épreuves sub-métriques et sur des structures réelles, soumises à des conditions naturelles de marée (Tour Saint Nicolas, Port de La Rochelle).

La force du projet EL-TORO repose sur un partenariat multidisciplinaire cohérent couvrant un large spectre de disciplines spécifiques sur le domaine d'application. IRIS Instruments, qui est le partenaire industriel, a une solide expérience dans la conception, la fabrication et la vente d'équipements géophysiques, la surveillance de géomatériaux et les modèles d’inversion géophysiques. Le BRGM et LaSIE bénéficient d'électrochimistes spécialisés dans la détection et la surveillance de la corrosion, de géochimistes et minéralogistes spécialisés dans l'élaboration et la caractérisation de matériaux cimentaires, d'un mathématicien spécialisé dans les différents langages de programmation et d'ingénieurs en génie civil spécialisés dans l'étude et la modélisation des transferts en milieux poreux.

Le dispositif développé dans le cadre du projet EL-TORO sera un système non destructif, intégré et flexible permettant de cartographier la distribution spatiale des anomalies et de diagnostiquer quantitativement la corrosion des infrastructures en béton armé. Le niveau de maturité technologique (TRL, pour Technology Readiness Level, en anglais) visé est 5 : validation du système dans un environnement représentatif. Le projet EL-TORO ouvre de nouvelles perspectives économiques pour IRIS Instruments qui commercialisera le dispositif développé.