Resistive approach to characterise hydric fields in hygroscopic materials
Approche résistive pour l'évaluation des champs hydriques dans les matériaux hygroscopiques
Résumé
In an environmental context that requires perpetuating the life span of constructions, the managers of structures must be accompanied in the maintenance of existing structures. Periodic inspection and monitoring approaches are based on the development of nondestructive testing methods to have feedback, throughout the life of the structures, on key variables reflecting the mechanical and pathological state of the structures. In the field of hygroscopic building materials, the monitoring of moisture content requires the development of specific tools to identify moisture profiles in structural sections. The method studied in this thesis concerns electrical tomography. It is based on the measurement of apparent resistivity at the terminals of quadrupoles. A multiplexing allows multiplying the current lines to have a sampling covering the whole cross section. All these data are confronted with a finite element modeling of the electrical conduction in a steady state, using a numerical optimization method based on the Gauss Newton and Levenberg-Marquadt inverse methods. The material used is raw earth, which allows for fast transient water regimes. The experimental set allowed to implement and test the measurements and inversion algorithms on homogeneous and heterogeneous water fields in desorption phase. Thus, the 2D profiles allow, for a given section, to estimate the internal moisture field at any point and to propose a follow-up in time of the water profiles. Inversions on simulated moisture content fields allow to highlight the robustness of the approach before being confronted with real fields.
Dans un contexte environnemental qui demande à pérenniser la durée de vie des structures, les gestionnaires d’ouvrages doivent être accompagnés dans la maintenance des ouvrages existants. Des démarches d’inspection périodique et de surveillance d’ouvrage reposent sur le développement de méthodes de contrôle non destructif afin d’avoir un retour, tout au long de la vie des ouvrages, sur des variables clés traduisant l’état mécanique et pathologique des structures. Dans le domaine des matériaux de construction hygroscopique, la surveillance de l’humidité interne demande à développer des outils spécifiques permettant d’identifier les profils hydriques dans les sections structurelles. La méthode étudiée dans ce travail de thèse concerne la tomographie électrique. Elle est basée sur la mesure de résistivité apparente aux bornes de quadripôles. Un multiplexage permet de multiplier les lignes de courant afin d’avoir un échantillonnage recouvrant la totalité d’une section transversale. L’ensemble de ces données est confronté à une modélisation par éléments finis de la conduction électrique en régime établi, et ce, en employant une méthode d’optimisation numérique basée sur les méthodes inverses de Gauss Newton et de Levenberg-Marquadt. Le matériau employé est la terre crue, ce qui permet d’avoir des régimes hydriques transitoires rapides. L’ensemble expérimental a permis de mettre en oeuvre et de tester les algorithmes de mesures et d’inversion sur des champs hydriques homogènes et hétérogènes en phase de désorption. Ainsi, les profils 2D permettent, pour une section donnée, d’estimer le champ d’humidité interne en tout point et de proposer ainsi un suivi dans le temps des profils hydriques. Des inversions sur des champs hydriques simulés permettent de mettre en avant la robustesse de la démarche avant d’être confrontée à des champs réels.
Origine : Version validée par le jury (STAR)