Maintenance des ouvrages de Génie civil

L’optimisation de la maintenance des ouvrages de génie civil est, de nos jours et pour de nombreuses années, une préoccupation majeure pour les maîtres d’ouvrages et les exploitants.
Parmi le patrimoine d’ouvrages, celui des structures en béton armé est le plus vaste en nombre et en typologies, puisqu’il recouvre entre autres des ouvrages aussi divers que des tuyaux de réseaux d’assainissement, des pylônes, des silos, des bâtiments, des ponts, des viaducs, etc.


 

La situation actuelle en France et dans le monde est celle d’un parc d’ouvrages, de bâtiments et d’infrastructures en béton armé et/ou métalliques, considérable, hétérogène et vieillissant avec de forts besoins d’entretien, de maintenance et de réparation pour prolonger la durée de vie opérationnelle des structures à des coûts compétitifs et par une meilleure maîtrise des risques. L’optimisation de la maintenance des ouvrages de Génie Civil en béton armé et métalliques est de nos jours et pour de nombreuses années une préoccupation majeure pour les maîtres d’ouvrage et les exploitants.

L’une des clés pour atteindre, voire rallonger la durée de service des structures prévue à leur conception, est la surveillance des phénomènes de vieillissement (prévisibles et/ou pathologiques) comme la corrosion des armatures dans le béton, liée à la carbonatation, la présence d’ions chlorure voire la combinaison des deux.


En effet, la corrosion des armatures constitue l’une des principales causes de détérioration des ouvrages en béton armé. L’évaluation de la cinétique du processus de corrosion, et l’évolution de l’état des armatures, couplée à l’évolution de l’état des bétons, sont essentielles pour caractériser de manière efficace et pertinente la performance d’un ouvrage tout au long de sa durée d’usage (Rapport final du projet APPLET, PGCU - ANR 2006). A l’image des armatures dans les bétons, les tirants d’ancrage des rideaux de palplanches, comme les rideaux enfouis sont d’autant plus difficiles à diagnostiquer que l’accessibilité aux surfaces dégradées est très restreint voire inexistant.


Il existe différentes causes de vieillissement (corrosion des câbles et armatures, gonflement du béton, fluage, fissuration), différentes d’un ouvrage à l’autre, avec une variété de propriétés matériaux et de sollicitations auxquelles les ouvrages sont soumis (environnement climatique et chimique, chargement mécanique).
La corrosion a un impact sur l’ensemble du cycle d’un ouvrage.

Figure 2 : Cycle de maintenance d'un ouvrage

Le domaine du génie civil se distingue des autres milieux industriels par des durées de vie des dispositifs qui sont particulièrement longues, une grande dispersion géographique des ouvrages, des environnements disparates, des conditions climatiques parfois sévères, une culture de la mesure et de la métrologie plutôt faible et une offre externe restreinte en terme de solution. Les sociétés qui fabriquent des capteurs et autres systèmes de mesures sont peu nombreuses, produisent de faibles quantités de matériel et mènent peu d’actions de R&D. L’offre doit donc toujours être examinée avec prudence et nécessite des actions de qualification importantes avant leur mise en place opérationnelle sur les ouvrages.

Figure 3 : Principales étapes du cycle de vie d’un ouvrage et segment de positionnement du projet (en rouge)
(crédit SETEC)

Cette figure indique que le diagnostic mesures est au cœur du cycle de vie et qu’il représente une étape indispensable dans la gestion et la surveillance d’un ouvrage.

L’évaluation non destructive de l’état de corrosion d’un ouvrage repose aujourd’hui sur les méthodes électrochimiques qui ne fournissent, au mieux, qu’une probabilité d’activité de la corrosion, au moment de la mesure (mesures de potentiel) et souvent très localisée. Cette probabilité est en outre fortement variable avec les conditions et les zones de mesure en termes d’environnements, d’exposition, etc.

 

Les dernières recherches sur la mesure de la corrosion combinées avec les avancées sur les composants électroniques, l’apport des technologies numériques de traitement, de représentation et de transmission de données, permettent d’envisager de grandes marges de progression dans la fiabilité d’acquisition de paramètres physico chimiques des matériaux, dans la quantité de données traitées et dans la représentation de ces résultats pour produire des diagnostics plus précis, plus complets et plus facilement exploitables par les opérateurs d’entretien et de maintenance.

Fort de ces constats, le projet DIAMOND propose de développer une solution technique complète et innovante afin de commercialiser des prestations évoluées et « sur mesure » basées sur ces progrès techniques et répondant aux besoins des maîtres d’ouvrages à des conditions économiques pérennes et bénéfiques pour ses clients et ses partenaires.