Caractérisation du réseau de bulles d'air dans un béton paranalyse d'image
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Le document présente une étude sur la caractérisation du réseau de bulles d'air dans un béton, en utilisant des analyses d'image pour évaluer la résistance au gel des bétons. Il décrit les méthodes de préparation des échantillons, l'identification des surfaces de pâte et l'acquisition des données pertinentes. Les résultats mettent en évidence l'importance du facteur d'espacement des bulles d'air et proposent des recommandations pour l'amélioration des essais de comparaison selon les normes ASTM.
Caractérisation du réseau de bulles d'air dans un béton paranalyse d'image
- 1. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Caractérisation du réseau de bulles d’air dans un béton par analyse d’image Sourdun Journées Techniques OA – 9, 10 mai 2012 S. BOUTEILLE, Ch. HERBERT Jeudi 10 mai 2012 Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 1
- 2. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Sommaire • Éléments de contexte • Préparation des corps d’épreuve • Identification de la surface de pâte • Réseau de bulles d’air et facteur d’espacement • Perspective Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 2
- 3. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 1 - Éléments de contexte Résistance au gel des bétons Gel de prisme 10x10x40 en enceinte climatique de laboratoire Recommandations pour la durabilité des bétons durcis soumis au gel (LCPC – 2003) Caractère protecteur du réseau de bulle d’air Réseau poreux et vide d’air dans la pâte cimentaire Théorie des pressions hydrauliques M. Pigeon, J. Marchand, R. Pleau, Frost T.C. Powers, Proc. Highway Res. Board (1949) résistant conrete, Construction and Builing Succion crysocopique Materials, Vol. 10, No. 5, pp.339-348,1996 D.H. Everett, Trans. Faraday Soc. (1961) M. Vignes, K.M. Dijkema, JCIS (1974) Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 3
- 4. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 1 - Éléments de contexte Détermination du facteur d’espacement ASTM 457C NF EN 480-11 Méthode de comptage manuelle, par points d’arrêts. Méthode de comptage automatisée, par interception de cordes Résultats : Sv, Sp et N Résultats : Ta, Ci (et P?) Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 4
- 5. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 2 - Préparation des corps d’épreuve De la découpe à l’acquisition Découpe Polissage Carbure de silicium (min 3m) Alumine (min 0,5 m) Gabarit de sciage 2 plaques 100X100 mm² Polissage (bras automatisé) Prépare acquisition Acquisition Remplissage du réseau de bulles d’air Gabarit par de l’alumine d’acquisition h 2 µm Emploi d’encre à alcool (contraste) Sp – x20 Bulles d’air x100 Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 5
- 6. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 3 - Identification de la surface de pâte Principe d’identification indirect : Sp = St – (Sg+Sv) Acquisition x20 Étape 1 256 niveaux de gris Segmentation des granulats et vides d’air Utilisation de l’opérateur gradient (Cany-Derriche) Intensité Gradient Binarisation (masque de convolution 5x5) Seuil? Image pâte et résidu Étape 2 Identification de la surface de pâte Image 90x90 mm², 19737x19737 pixels² Découpe en 9 images pour traitement Recherche de l’intervalle d’intensité correspondant à la Résolution 1pixel = 4,560 m² surface de pâte dans l’Image pâte et résidu Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 6
- 7. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 3 - Identification de la surface de pâte Étape 1 - Segmentation des granulats et vides d’air Seuil 3 Seuil 5 Seuil 7 Détermination du niveau de seuillage du gradient Image pâte et résidu 100,0% 140000 90,0% 80,0% 120000 Critère de convergence : 1 - Une limite réaliste Sg<60% Nombre d'objets identifiés 70,0% 100000 % surface retenue 60,0% 50,0% 80000 2 - Nombre maximal d’objets 60000 40,0% 30,0% 40000 20,0% Seuil 4 20000 10,0% 0,0% 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Niveau de seuillage du gradient Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 7
- 8. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 3 - Identification de la surface de pâte Étape 2 – Identification de la surface de pâte Image pâte et résidu Coefficient de coupure de l'histogramme Coupure 75% du mode Histo lissé 6000000 Histo seuillé Coupure 0,75 5000000 4000000 3000000 2000000 1000000 0 0 50 100 150 200 250 Détermination du % pate Choix d’un coefficient de coupure (% du mode) 100% 600000 90% Nombre de vides dans la pâte 80% 500000 Critère de convergence : 70% 400000 60% - Nombre max d’objets dans la pâte % Pâte 50% 300000 40% 30% 200000 Analyse image 23,9% 20% 100000 10% ASTM 457C 25,8% 0% 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Coefficient de coupure Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 8
- 9. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 4 - Réseau de bulles d’air Acquisition 14 bandeaux 0,8x90 mm² Acquisition x100 Résolution 1 pixel = 0,918 m² 256 niveaux de gris Bandeau découpé en 4 images, 24320 x 960 pixels² Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 9
- 10. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 4 - Réseau de bulles d’air Choix d’une intensité de seuillage Niveaux de seuillage étudiés entre 110 et 140 Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 10
- 11. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 4 - Réseau de bulles d’air Seuillage des images – Identification des vides d’air Ligne 9_1 0,8x90 mm², 24320x960 pixels² Seuil 110 Seuil 125 Seuil 140 Opérations morphologiques (ouverture, fermeture, remplissage des vides) Application d’un masque (ligne centrale) pour l’interception des lignes de corde Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 11
- 12. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 4 - Réseau de bulles d’air Calcul du facteur d’espacement, comparaison NF EN 480-11 - ASTM 457C Résultats en fonction du niveau de seuillage Résultats EN 480-11 Plaque aluminée Résultats ASTM C457 Plaque 2828_2 (aluminée) Seuil N/ml A Lbarre (µm) 400 0,08 110 1374 11,21% 43 350 0,07 Analyse 120 463 6,42% 129 d'image 125 313 5,54% 190 P=23,9% 130 237 5,02% 239 Proportion d'air calculée ----- Nbre de bulles/m (/1000)___ 300 0,06 140 167 3,99% 301 ASTM P=25,8% 277 6,47% 181 250 0,05 Lbarre (µm) 200 0,04 150 0,03 Pente forte autour de l’intensité 100 0,02 50 0,01 Influence du niveau de seuillage 0 0,00 110 120 130 140 150 Intensité de seuillage Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 12
- 13. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Conclusion - perspective Méthode développée Perspective d’évolution Pré-traitement Principe d’une Découpe polissage soignés Polissage à l’alumine préparation de qualité Encrage / alumine (grain de 0,1 µm) Double acquisition (Gabarit) Surface de pâte Méthode en deux temps Plaques complexes Gradient (très faible contraste) Intervalle correspondant à la pâte Vides d’air Méthode simple par seuillage Seuillage automatique Résultats à analyser finement Masque sur les granulats Campagne d’essai en cours (échantillons représentatifs / mortier / coulis) Essais comparés avec la norme ASTM 457C Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 13
- 14. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Merci de votre attention Et à tous ceux qui ont participé à ces travaux Stagiaires CETE de Lyon / GOASMD Julien Senaillet 2005 Michael Dierkens Catherine Mallet 2007 Georges Orcel Etienne Castillo 2008 Selim Maiassi Christophe Herbert 2009 Florent Cappon 2011 Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 14