Check the health statement of reinforced concrete structures, using Maxwell’s equations,inversion and magnetic signal processing
Contrôle de santé des structures en béton armé à partir des équations de Maxwell : inversion et traitement des signaux
Résumé
In marine environments, the reinforced concrete structures’ durability is typically degraded by corrosion due to aggressive agent ingress. This thesis aims to propose a novel magnetic SHM method, using an embedded device in the cover concrete, as a technological solution for monitoring the ingress of aggressive agents. This novel device is referred as Functional Magnetic Materials (FMM) since it is made of magnetic and ferromagnetic ma- terials. It suggests an autonomous and low-cost device that generates passive Magnetic Observ- able (MO) remotely measurable with external in- terrogators. Due to the corrosion evolution of the FMM reactive part by chloride ion front, the gen- erated MO is changed consequently. This makes it possible to correlate the corrosion state of FMM as a function of MO variations and to estimate the probability of concrete contamination, as well. The main objective of this thesis is to develop a for- ward method, based on estimated magnetic dipo- lar moment variation as a function FMM corrosion, through an analytical model of Biot Savart and with optimization and inversion method. To reach this objective, by numerical modeling of FMM, the MO variation range and the tendency were evaluated as a reference model. Next, through the analyti- cal solution, the amount of magnetic dipolar mo- ments was estimated as a function of MO vari- ations. Then, the proposed method was investi- gated experimentally, using a variety of concrete slabs and different corrosion states for the reactive part. The obtained results show that the proposed method appears as a new preventive ND method for the rebar corrosion application.
Dans les environnements marins, la durabilité des structures en béton armé est générale- ment dégradée par la corrosion due à la pénétra- tion d’agents agressifs. Cette thèse vise à proposer une nouvelle méthode de SHM magnétique, utili- sant un dispositif intégré dans le béton de couver- ture, comme solution technologique pour surveiller la pénétration des agents agressifs. Ce nouveau dispositif est appelé Functional Magnetic Materials (FMM) car il est composé de matériaux magné- tiques et ferromagnétiques. Il propose un dispositif autonome et peu coûteux qui génère des obser- vables magnétiques (OM) passives mesurables à distance avec des interrogateurs externes. En rai- son de l’évolution de la corrosion de la partie ré- active du FMM par le front d’ions chlorure, l’OM générée est modifiée en conséquence. Ceci per- met de corréler l’état de corrosion du FMM en fonc- tion des variations de l’OM et d’estimer également la probabilité de contamination du béton. L’objec- tif principal de cette thèse est de développer une méthode de traitement du signal, basée sur l’es- timation de la variation du moment dipolaire ma- gnétique en fonction de la variation de l’OM, à tra- vers un modèle analytique de Biot Savart et avec une méthode d’inversion. Pour atteindre cet objec- tif, par modélisation numérique du FMM, la plage de variation de l’OM et la tendance ont été éva- luées comme modèle de référence. Ensuite, via la solution analytique, la quantité de moments dipo- laires magnétiques a été estimée en fonction des variations de l’OM. Enfin, la méthode proposée a été étudiée expérimentalement, en utilisant une va- riété de dalles en béton et différents états de cor- rosion pour la partie réactive. Les résultats obte- nus montrent que la méthode proposée apparait comme une nouvelle solution de pronostic ND ap- pliquée à la corrosion.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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