37 Sclerometre [PDF]

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LABORATOIRE CONTRÔLE NON DESTRUCTIF DES BÉTONS MESURE DE LA DURETÉ DE SURFACE

Auteur : Hervé BEINISH Modification par rapport à la précédente édition de mai 1994 : mise en forme et schémas.

Plusieurs méthodes sont utilisées pour estimer les propriétés mécaniques des bétons sans les détruire. Parmi celles-ci, le scléromètre présente une utilité toujours confirmée à condition de l'employer correctement.

PRINCIPE

Ressort amortisseur

La chute d'un objet entraîne une énergie cinétique. Lors de l'impact, celle-ci est absorbée en partie par le matériau, l'énergie restante se manifeste par le rebond de l'objet.

Barre de glissement

Ressort de percussion solidaire de la masselotte Index avec tige Masselotte Verre

Bois

Caoutchouc

Pour le béton : il est établi que la hauteur de rebondissement est d'autant plus grande que sa dureté superficielle est élevée (ce qui correspond en principe à un béton plus résistant).

Disque de guidage Verrouillage de la masselotte Échelle graduée Ressort de pression

APPAREIL Le scléromètre comporte une masselotte projetée par un ressort le long d'une tige servant à transmettre l'effort au béton.

Bouton de blocage Vis de verrouillage

Conseil pour l'achat d'un scléromètre Selon la nature du produit à tester, il convient de choisir le modèle dont l'énergie de percussion est adaptée (voir tableau comparatif page suivante).

BP 59 - 28231 ÉPERNON CEDEX - FRANCE - Tél. 02 37 18 48 00 - Fax 02 37 83 67 39 Fiche 37

Février 1999

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Énergie de percussion (Joules)

Matériaux testés

0,735

Éléments de faibles dimensions et sensibles aux chocs

L ⫺ LR*

0,883

Matériaux légers, revêtements, enduits...

P

0,883

Matériaux très légers : béton jeune, mousse, plâtre...

PT

2,207

Béton : bâtiments, ouvrages d’art...

N ⫺ NR*

Béton : routes et ouvrages de grandes dimensions (barrages...)

M

29,430

Modèles de scléromètre

* R : avec enregistrement

Pour l’industrie des composants en béton, les modèles N et NR sont préconisés.

La vérification indispensable du bon fonctionnement du scléromètre est faite soit par le fournisseur de l'appareil, soit par un laboratoire d'essais des matériaux. Éventuellement, le contrôle du bon fonctionnement peut se réaliser en comparant les résultats mesurés sur un même béton par deux scléromètres, ou encore en vérifiant la constance des indices sclérométriques (± 2 indices de la valeur théorique) obtenus sur l'enclume métallique de référence. Nota - De l'expérience acquise dans ce domaine, nous pensons qu'il n'est pas souhaitable d'utiliser les blocs en néoprène armé cités dans la norme expérimentale P 18-417, car d'une part ceuxci présentent des irrégularités d'épaisseur d'élastomère et d'autre part la dureté du néoprène peut varier avec l'âge.

DOMAINE D'EMPLOI L'utilisation du scléromètre permet : - soit de surveiller dans le temps la régularité de la production ; - soit d'estimer, de façon approximative, la résistance en compression du béton testé. Par ailleurs cet appareil peut également être utilisé pour s'assurer de l'homogénéité du béton de grands éléments (mesures réparties sur toute la surface).

avec la production concernée. Cet étalonnage a pour objet de définir l'indice sclérométrique (Is) minimum correspondant au seuil de résistance garanti (cf. exemple page suivante). L'étalonnage est réalisé comme suit. • Si un essai destructif est possible, alors une série d'essais est menée parallèlement à des mesures sclérométriques. La série d'essais peut être composée, par exemple, de six produits testés à des âges différents, avec relevé au préalable de neuf indices sclérométriques répartis sur chaque produit. • Si un essai destructif est impossible, ou peu facile, l'étalonnage est effectué sur des éprouvettes Ø 16 ⫻ 32 cm confectionnées avec le même béton (pour le niveau de résistance visé). Les éprouvettes sont surfacées selon la norme NF P 18-416 puis positionnées dans leur sens de confection et maintenues entre les deux plateaux de la machine d'essais sous une force de l'ordre de 10 kN. Vingt-sept mesures distantes entre elles de 30 mm et réparties sur trois génératrices, sont relevées. La médiane de ces mesures est déterminée. A l'issue de ces mesures d'indices sclérométriques, les éprouvettes sont testées à la compression.

Surveillance de la stabilité de la production Dans le cadre du suivi de production des composants en béton, il faut s'assurer qu'une production correspondant bien aux exigences prévues reste stable. Pour s'affranchir des essais destructifs, il est nécessaire de procéder à un étalonnage préalable du scléromètre

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INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS OBTENUS Les produits sont considérés comme conformes vis-àvis de la caractéristique mécanique tant que la valeur d'indice sclérométrique est égale ou supérieure à l'indice correspondant à la résistance garantie.

Fiche 37 - Février 1999

Remarque importante Pour ce qui concerne les abaques proposés avec la plupart des appareils, ceux-ci ont été élaborés à partir d'un type de béton bien précis. Il n'est donc pas recommandé de les utiliser car, compte tenu de l'incidence des facteurs d'influence cités précédemment, l'incertitude (ici rapport écart-type/moyenne) peut atteindre 15 % et plus.

Résistance sur produit ou éprouvette du même béton (MPa)

Mini garanti

UTILISATION DU SCLÉROMÈTRE Indice sclérométrique (Is)

Indice mini

Exemple d’étalonnage pour un seuil garanti

Estimation de la résistance en compression

L'essai s'effectue généralement avec le scléromètre en position horizontale. Si l'essai ne peut être réalisé dans cette position (cas d'une utilisation sur des surfaces inclinées ou horizontales) une correction doit être apportée aux valeurs lues pour tenir compte de l'angle d'inclinaison de la frappe. La correction à apporter dépend du modèle de scléromètre, voir exemple ci-après.

En fonction de la taille et de la proportion des gros granulats, de l'épaisseur des parois, de l'état de surface, de la nature du ciment et des granulats, les valeurs d'indice sclérométrique peuvent considérablement varier pour une même résistance. + 90 °

C'est pourquoi il nous paraît nécessaire que la courbe de correspondance soit réalisée avec le béton du produit. Cette courbe met en relation l'indice sclérométrique avec la résistance en compression sur éprouvettes normalisées, elle ne permet toutefois pas de s'affranchir des effets de forme liés au produit.

+ 45 °

+ 45 °

α

Pour établir cette courbe de correspondance, il est nécessaire de confectionner des éprouvettes Ø 16 ⫻ 32 cm à partir des bétons choisis (qui seront suivis). Il faut ensuite tester six éprouvettes à différents âges, par exemple à 7, 14, 21, 28 et 90 jours, tout d'abord au scléromètre puis, en compression (utiliser la même méthodologie qu'au second point du § Surveillance de la stabilité de la production).

- 45 °

- 45 ° - 90 °

70 60 50 40 30 20 10 20

Résistance à la compression (MPa)

L'intervalle de confiance unilatéral à 95 % sera établi (se référer à la Fiche 166).

Courbe d'étalonnage établie à partir d'éprouvettes

si Is = 35 R = 30 MPa

Angle d’inclinaison ⴚ 90° ␣° Indice

ⴚ 45°

0°

+ 45°

+ 90°

Is < 30

+4

+3

0

-3

-4

30 ⱕ Is ⱕ 45

+3

+2

0

-3

-4

Is > 45

+3

+2

0

-2

-3

Garantie à 95 %

Indice sclérométrique

25

30

35

40

45

50

55

Exemple de courbe de correspondance (30 résultats minimum)

Correction à apporter à l'indice relevé, par référence à une frappe horizontale, pour les scléromètres de type N ou NR

Fiche 37 - Février 1999

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Mode opératoire • Amener la tige au contact du béton et presser le scléromètre dans le sens de l'effort exercé. • Mesurer le rebondissement de la masselotte (Is) : - soit en observant la position prise par l'index devant l'échelle graduée, - soit en lisant sur le papier enregistreur, les valeurs obtenues après une ou plusieurs séries d'essais. Pour les ouvrages, effectuer vingt-sept mesures dans la même zone. La surface de cette zone est, au moins, de 400 cm2. Pour les produits vérifiés dans le cadre d'un contrôle continu, le nombre de mesures à effectuer peut être raisonnablement ramené à neuf. Au cours de ces mesures, ne pas effectuer d'essais à moins de 3 cm des bords et des autres points testés.

Exploitation des résultats Pour chaque zone de surface testée, l'indice (Is) retenu correspond à la médiane des valeurs individuelles d'indice. L'indice pour plusieurs zones constitutives est déterminé en calculant la moyenne des valeurs médianes.

Précautions d'emploi • Ne pas effectuer de mesure sur les zones présentant

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une déformation importante, des nids de gravier, une texture grenue (parements lavés ou grenaillés...), une porosité élevée, des armatures affleurant la peau du béton et sur tout produit se déplaçant (ou se déformant) sous l'effet de la percussion (cas des parois minces). • Si la surface à tester présente une couche superficielle friable, de faibles irrégularités, de l'enduit ou de la peinture, la poncer avec une pierre abrasive avant essai. • Tout film d'eau doit être essuyé (l'augmentation de la teneur en eau diminue les valeurs d'indices). • Il est à noter que le coefficient de variation des résultats s'accroît lorsque les granulats deviennent plus gros, en raison de la plus grande hétérogénéité près de la surface. • L'influence de la température est négligeable lorsqu'elle est comprise entre 0° et 35° (un béton gelé présente un indice sclérométrique anormalement élevé).

Surveillance du bon fonctionnement de l'appareil L'appareil doit être entretenu régulièrement. Veiller à ce que la tige de percussion ne soit pas encrassée. Selon la fréquence d'emploi et au moins tous les deux ans, le contrôle du bon fonctionnement est à vérifier.

Fiche 37 - Février 1999

EXEMPLE DE FEUILLE DE RELEVÉ D’ESSAIS DÉTERMINATION DE L’INDICE SCLÉROMÉTRIQUE (Is) Information sur le produit - l’ouvrage(1) • Identification de l’élément testé • Localisation de la surface d’essai - épaisseur des parois • Description de la surface d’essai (exemple : talochée, sablée, sèche...)

: : : :

• Type de moule utilisé correspondant à la surface d’essai :

• Description du béton - composition - Is visé - résistance en compression correspondante - âge des produits - conditions de cure

: : :

• Température extérieure au moment de l’essai • Essais effectués par

:

(ou de conservation pour les éprouvettes)

• Type de scléromètre et n° de série : • Date des essais :

: : :

:

Surveillance de la stabilité de la production(1) - Estimation de la résistance(1)

Identification des zones d’essais

Angle d’inclinaison de la frappe ␣°

Mesures d’indices par zone d’essai

Is médian

Is (2) médian corrigé

Fiche 37 - Février 1999

Observations :

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(1) Rayer la mention inutile

(2) Si ␣ ⫽ 0° (voir tableau de correction)

(3) D’après courbe de correspondance établie le :

Résistance en compression correspondante (3) (MPa)