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Contrôle non destructif par radiométrie photothermique : Application au bâtiment

Mesurexpo - Paris Nord Villepinte Journée « Thermographie infrarouge pour le bâtiment et les travaux publics »

Jeudi 2 octobre 2008

Par Jean Luc Bodnar et Jean Charles Candoré

GRESPI / LEO, UFR Sciences Exactes et Naturelles, BP 1039, 51687 Reims cedex 02

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Sommaire

� Principe de la radiométrie photothermique

� Principe de l’analyse créneau� Principe de l’analyse aléatoire� Exemples de dépouillements de réponses photothermiques� Principe de la détection de défauts par thermographie photothermique� Principe de la détection de délaminages par thermographie photothermique� Principe de la détection de fissures par thermographie photothermique� Exemples de dispositifs de thermographie photothermique utilisés

� Analyse d’un complexe d’isolation placoplâtre / polystyrène

� Analyse d’un complexe d’isolation placoplâtre / polystyrène présentant un manque total d’isolant et l’inclusion d’un tube Isolant Rigide Ordinaire électrique

� Analyse d’un complexe d’isolation placoplâtre / polystyrène présentant un manque partiel d’isolant� Analyse d’un complexe d’isolation placoplâtre / polystyrène présentant une épaisseur variable d’isolant� Analyse d’un complexe isolant placoplâtre / polystyrène présentant une variation d’épaisseur de plâtre� Analyse d’une structure d’isolation de type « placostyle »

� Analyse d’échantillons en béton

� Détection d’une variation d’épaisseur de béton� Détection de cavités situées dans des blocs de béton � Détection de fissures situées dans des blocs de béton

� Conclusion

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Principe de la radiométrie photothermique

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Principe de l’analyse créneau

6Exemple de signal d’excitation utilisé

7Exemple de signal photothermique obtenu

8

Principe de l’analyse aléatoire

9Exemple de signal d’excitation utilisé

10Exemple de signal photothermique obtenu

11Principe d’une analyse corrélatoire

12Principe d’une analyse paramétrique (vue 1)

13Principe d’une analyse paramétrique (vue 2)

14

Exemple de réponse impulsionnelle reconstruite par analyse paramétrique

15

Exemples de dépouillements de réponses photothermiques

16Principe de l’analyse de type « intégrale »

17Principe de l’analyse de type « temps de vol »

18

Principe de la détection de défauts par thermographie photothermique

19

Principe de la détection de délaminage par thermographie photothermique

20Principe de la détection de délaminage

21

Principe de la détection de fissures par thermographie photothermique

22Cas d’une fissure débouchante

23Cas d’une fissure non débouchanteCas d’une fissure non débouchante

24

Exemples de dispositifs de thermographie photothermique utilisés

25Le système SAMMTHIR du LEO

26

Exemple de dispositif de thermographie stimuléeutilisé sur site (CSTB)

27

Analyse de complexes d’isolation placoplâtre / polystyrène

28

Analyse d’un complexe d’isolation placoplâtre / polystyrène présentant un manque total d’isolant et l’inclusion d’un tube Isolant Rigide Ordinaire électrique (tube IRO)

29L’échantillon étudié (vue de dessus)

30L’échantillon étudié (vue de dessous)

31

Image photothermique obtenue après un traitement du type «intégrale sous la réponse impulsionnelle »

32

Image photothermique obtenue après un traitement du type «intégrale sous la réponse impulsionnelle » (vue 3D)

33

Analyse d’un complexe d’isolation placoplâtre / polystyrène présentant un manque partiel d’isolant

34L’échantillon étudié (vue de dessus)

35L’échantillon étudié (vue de dessous)

36Image photothermique obtenue après un traitement du type

«intégrale sous la réponse impulsionnelle »

37Image photothermique obtenue après un traitement du type

«intégrale sous la réponse impulsionnelle » (vue 3D)

38

Analyse d’un complexe d’isolation placoplâtre / polystyrène présentant une épaisseur variable d’isolant

39

L’échantillon étudié (vue de dessus)

40

L’échantillon étudié (vue de dessous)

41

Image photothermique obtenue après un traitement du type «intégrale sous la réponse impulsionnelle »

42

Image photothermique obtenue après un traitement du type «intégrale sous la réponse impulsionnelle » (vue 3D)

43

Analyse d’un complexe isolant placoplâtre / polystyrène présentant une variation d’épaisseur de plâtre

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L’échantillon étudié (vue de dessus)

45

L’échantillon étudié (vue de dessous)

46Image photothermique obtenue après un traitement du type

«intégrale sous la réponse impulsionnelle »

47Image photothermique obtenue après un traitement du type

«intégrale sous la réponse impulsionnelle » (vue 3D)

48L’échantillon étudié (vue de dessus)

49

L’échantillon étudié (vue en coupe)

50Image photothermique obtenue après un traitement du type

«intégrale sous la réponse impulsionnelle »

51Image photothermique obtenue après un traitement du type

«intégrale sous la réponse impulsionnelle » (vue 3D)

52

Analyse d’une structure d’isolation de type « placostyle »

53

L’échantillon étudié (vue de dessus)

54

L’échantillon étudié (vue de dessous)

55Image photothermique obtenue après un traitement du type

«intégrale sous la réponse impulsionnelle »

56

Image photothermique obtenue après un traitement du type «intégrale sous la réponse impulsionnelle » (vue 3D)

57L’échantillon étudié (vue de dessus)

58L’échantillon étudié (vue de dessous)

59Image photothermique obtenue après un traitement du type

«intégrale sous la réponse impulsionnelle »

60Image photothermique obtenue après un traitement du type

«intégrale sous la réponse impulsionnelle » (vue 3D)

61

Détection de défauts situés dans des échantillons en béton

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Détection d’une variation d’épaisseur de béton

63L’échantillon étudié (vue de dessus)

64L’échantillon étudié (vue de dessous)

65Image photothermique brute obtenue (codage en fausses couleurs)

66Image photothermique brute obtenue (vue 3D)

67L’échantillon étudié (vue de dessus)

68L’échantillon étudié (vue de dessous)

69Image photothermique brute obtenue (codage en fausses couleurs)

70Image photothermique brute obtenue (vue 3D)

71

Détection de cavités situées dans des blocs de béton

72L’échantillon étudié (vue de dessus)

73L’échantillon étudié (vue de coté)

74Image photothermique brute obtenue (codage en fausses couleurs)

75Image photothermique brute obtenue (vue 3D)

76L’échantillon étudié (vue de dessus)

77L’échantillon étudié (vue de dessous)

78Image photothermique brute obtenue (codage en fausses couleurs)

79Image photothermique brute obtenue (vue 3D)

80L’échantillon étudié (vue de dessus)

81L’échantillon étudié (vue de coté 1)

82L’échantillon étudié (vue de coté 2)

83Image photothermique brute obtenue (codage en fausses couleurs)

84Image photothermique brute obtenue (vue 3D)

85Image photothermique brute obtenue (codage en fausses couleurs)

86Image photothermique brute obtenue (vue 3D)

87

Détection de fissures situées dans des blocs de béton

88L’échantillon étudié (vue de coté)

89Image photothermique brute obtenue (codage en fausses couleurs)

Fissure

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Conclusion et perspectives

Cet exposé visait à présenter quelques exemples d’applications de la thermographie infrarouge stimulée en matière d’aide à la détection de défauts dans le domaine du bâtiment. Nous avons montré que cette méthode permettait :

�La détection de défauts engendrés par une absence complète d’isolant

�La détection de défauts engendrés par une absence partielle de polystyrène. Dans ce cadre, nous avons souligné que la méthode était sensible à l’épaisseur d’isolant situé derrière la couche de placoplâtre et donc qu’elle pourrait être d’un apport utile dans le cadre de l’établissement du bilan thermique d’une habitation.

�La détection de manques de polystyrène comblés en tout ou en partie par du plâtre. Ce qui peut être très utile, comme nous l’avons montré pour la localisation de canalisation électrique ou encore là aussi dans le cadre de l’établissement de bilans énergétiques d’habitations.

�La détection de la structure porteuse d’un complexe d’isolation de type « placostyle »

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Conclusion et perspectives�La détection d’une variation d’épaisseur de béton

�La détection de cavités situées dans des blocs de béton

�La détection de fissures situées dans une structure en béton

Il serait maintenant intéressant : �d’étudier les possibilités de la méthode photothermique en matière d’analyse quantitative du complexe isolant placoplâtre/polystyrène, afin d’aboutir par exemple à l’établissement du bilan énergétique d’une habitation.

�d’étudier les possibilités de la méthode en matière d’analyse qualitative et quantitative d’autres

modes d’isolation.

�d’étudier les possibilités de la méthode en matière d’analyse quantitative des défauts situés

dans les échantillons de béton

Des études allant dans ce sens sont en cours