Jury

-* Directeur de these M. Vincent GARNIER AMU / LMA UMR 7031 -* Rapporteur M. Vincent TOURNAT Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans / CNRS -* Rapporteur M. Ludovic MOREAU Université Grenoble Alpes, ISTerre -* CoDirecteur de these Mme Sandrine RAKOTONARIVO AMU / LMA UMR 7031 -* Examinateur Mme Odile ABRAHAM IFSTTAR -* Examinateur M. Bruno LOMBARD LMA UMR 7031 / AMU / CNRS -* Examinateur M. Jean-Marie HENAULT EDF R&D

Résumé

La structure hétérogène du béton entraine la diffusion multiple des ondes ultrasonores aux fréquences d'auscultation d'intérêt (250kHz-750kHz). Le signal reçu comprend alors une partie cohérente et une partie incohérente. Cette dernière est caractérisée par une longue coda qui correspond à des trajets longs et complexes à l'intérieur du milieu sondé. Elle est porteuse d'informations sur la microstructure. Pour exploiter cette coda, l'évolution de l'intensité moyenne est analysée. L'approximation de cette évolution par une équation de diffusion permet de mesurer, temporellement ou spatialement, le paramètre « diffusivité ». La diffusivité est sensible à la microstructure du béton et à ses évolutions au cours de sa vie. De nombreux travaux le montrent par des évaluations qualitatives. Il est montré qu'une analyse quantitative de cette grandeur pour ausculter le matériau reste difficile du fait du biais entre les hypothèses simplificatrices (établissement du régime de diffusion, solutions 1D ou 2D, influence des conditions aux limites) et la réalité sur l'élément ausculté (différents régimes existants, géométrie 3D, influence des bords) ainsi que sur les conditions de mesure (tailles et positions des capteurs, nature de la source). Plusieurs approches alternatives sont explorées afin d'analyser la coda sur un spectre large : lorsque le régime de diffusion n'est pas établi (conversion de mode, répartition spatiale de l'intensité) ou lorsque la réverbération masque la diffusion multiple (pics de réverbération cohérente, équipartition de l'énergie, libre parcours moyen élastique). Les simulations numériques, combinées aux différents modèles analytiques, constituent notre principal outil de travail car elles permettent d'aborder les différents cas de figures. Pour cela, le béton est généralement considéré comme étant simplement un milieu biphasique granulats/mortier, avec un contact parfait à leurs interfaces. Nous reconsidérons cette représentation en prenant en compte l'Interfacial Transition Zone (ITZ) et montrons que ce dernier a un rôle important sur la propagation des ondes ultrasonores. Un modèle d'ITZ intégrant des caractéristiques réalistes est défini et implémenté numériquement. Les effets de l'ITZ sur les paramètres ultrasonores (vitesse, atténuation et diffusivité) sont évalués, puis validés expérimentalement. Cette nouvelle approche numérique conduit à des modèles directs plus aboutis. Elle permet d'envisager à long terme la résolution de problèmes inverses sur les caractéristiques physiques de la microstructure du béton.