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Theses Year : 2020

Joint inversion of non-destructive measurements for the evaluation of gradients of degree of saturation in the concrete coating of structures

Inversion conjointe de mesures non destructives pour l'évaluation des gradients de degré de saturation dans le béton d'enrobage des structures

Abstract

Non-destructive assessment methods providing access to the measurement of electrical resistivity and dielectric permittivity are very sensitive to the degree of saturation of concrete. When inverted and calibrated independently, these measurements provide profiles of saturation degree gradients as a function of depth. In this thesis, we develop a joint inversion approach for resistivity and permittivity measurements to improve the reliability and accuracy of the estimated saturation degree profiles. We model the measurements on a concrete slab in 3D by the finite element method, the concrete being considered as a homogeneous medium with respect to aggregates but having a saturation profile with depth, represented by a continuous model taking the form of a Weibull distribution with four parameters. For the inversion of measurements to estimate the profile of S, we have developed a non-linear least-squares algorithm of the Levenberg-Marquardt type. Taking into account the uncertainties associated with each set of measurements is an integral part of the method developed in order to refine its reliability, which also makes it possible to propagate these uncertainties over the estimated parameters. Two experimental campaigns, one of drying, the other of imbibition, on concrete slabs, are organized to test the algorithm of joint inversion. Significant progress has been made with the estimation of profiles by the new joint inversion approach. These profiles, also compared to other independent methods, appear to be more stable and more consistent with the evolution due to the drying and the imbibition of concrete than those estimated by separate inversion of the observables
Les méthodes d’évaluation non destructives donnant accès à la mesure de la résistivité électrique et de la permittivité diélectrique sont très sensibles au degré de saturation du béton. Inversées et calibrées indépendamment, ces mesures permettent d’obtenir des profils de gradients de degré de saturation en fonction de la profondeur. Dans cette thèse, nous développons une méthode d’inversion conjointe des mesures de résistivité et de permittivité pour améliorer la fiabilité et la précision des profils de degré de saturation estimés. Nous modélisons les mesures sur une dalle de béton en 3D par la méthode des éléments finis, le béton étant considéré comme un milieu homogène vis-à-vis des granulats mais présentant un profil de saturation avec la profondeur, représenté par un modèle continu prenant la forme d'une distribution de Weibull à quatre paramètres. Pour inverser les mesures pour estimer le profil de S, nous avons développé un algorithme de moindres carrés non linéaires de type LevenbergMarquardt. La prise en compte des incertitudes associées à chaque jeu de mesures fait partie intégrante de la méthode développée afin d’affiner sa fiabilité, permettant en outre de propager ces incertitudes sur les paramètres estimés. Deux campagnes expérimentales, l’une de séchage, l’autre d’imbibition, sur des dalles de béton, sont organisées pour tester l’algorithme de l’inversion conjointe. Des avancées notables sont constatées avec l’estimation des profils par la nouvelle approche d’inversion conjointe. Ces profils, par ailleurs comparés à plusieurs autres méthodes indépendantes, se montrent plus stables et plus cohérents avec l’évolution due au séchage et à l’imbibition du béton que ceux estimés par inversion séparée des observables.
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Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03178337 , version 1 (23-03-2021)

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  • HAL Id : tel-03178337 , version 1

Cite

Marie Antoinette Alhajj. Inversion conjointe de mesures non destructives pour l'évaluation des gradients de degré de saturation dans le béton d'enrobage des structures. Génie civil. École centrale de Nantes, 2020. Français. ⟨NNT : 2020ECDN0017⟩. ⟨tel-03178337⟩
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