Caractérisation du réseau de bulles d'air dans un béton paranalyse d'image

Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012

Sébastien BOUTEILLE / CETE de Lyon 1

S. BOUTEILLE, Ch. HERBERTJeudi 10 mai 2012

Caractérisation du réseau de bulles d’air dans un béton par analyse

d’imageSourdunSourdun

JournJournéées Techniques OA es Techniques OA –– 9, 10 mai 20129, 10 mai 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



1 - Éléments de contexteRésistance au gel des bétons

Recommandations pour la durabilité des bétons durcis soumis au gel (LCPC –2003)

Gel de prisme 10x10x40 en enceinte climatique de laboratoire

Réseau poreux et vide d’air

dans la pâte cimentaire

Caractère protecteur du réseau de bulle d’air

Théorie des pressions hydrauliquesT.C. Powers, Proc. Highway Res. Board (1949)Succion crysocopiqueD.H. Everett, Trans. Faraday Soc. (1961)M. Vignes, K.M. Dijkema, JCIS (1974)

M. Pigeon, J. Marchand, R. Pleau, Frost résistant conrete, Construction and Builing Materials, Vol. 10, No. 5, pp.339-348,1996



1 - Éléments de contexteDétermination 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?)



2 - Préparation des corps d’épreuveDe la découpe à l’acquisition

Gabarit de sciage 2 plaques 100X100 mm² Polissage (bras automatisé)

Carbure de silicium (min 3m)

Alumine (min 0,5 m)

Découpe Polissage

Prépare acquisition

Remplissage du réseau de bulles d’air par de l’alumine

Emploi d’encre àalcool (contraste)

Acquisition

Gabarit d’acquisition

h 2 µm

Sp – x20 Bulles d’airx100



3 - Identification de la surface de pâtePrincipe d’identification indirect : Sp = St – (Sg+Sv)

Image 90x90 mm², 19737x19737 pixels²

Résolution 1pixel = 4,560 m²

Acquisition x20256 niveaux de grisÉtape 1

Segmentation des granulats et vides d’air

Étape 2

Identification de la surface de pâte

Utilisation de l’opérateur gradient (Cany-Derriche)

Image pâte et résidu

Recherche de l’intervalle d’intensité correspondant à la surface de pâte dans l’Image pâte et résidu

Découpe en 9 images pour traitement

Intensité Gradient(masque de convolution 5x5)

Binarisation

Seuil?



3 - Identification de la surface de pâteÉtape 1 - Segmentation des granulats et vides d’air

Détermination du niveau de seuillage du gradient

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

100,0%

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Niveau de seuillage du gradient

% s

urfa

ce re

tenu

e

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

Nom

bre

d'ob

jets

iden

tifié

s

Seuil 3 Seuil 5

Critère de convergence :1 - Une limite réaliste Sg<60%2 - Nombre maximal d’objets

Seuil 7

Seuil 4

Image pâte et résidu



3 - Identification de la surface de pâteÉtape 2 – Identification de la surface de pâte

Image pâte et résidu Coefficient de coupure de l'histogramme

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

0 50 100 150 200 250

Histo lisséHisto seuilléCoupure 0,75

Détermination du % pate

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Coefficient de coupure

% P

âte

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

Nom

bre

de v

ides

dan

s la

pât

e

Coupure 75% du mode

Critère de convergence :- Nombre max d’objets dans la pâte

Choix d’un coefficient de coupure (% du mode)

ASTM 457C 25,8%

Analyse image 23,9%



4 - Réseau de bulles d’airAcquisition

Acquisition x100256 niveaux de gris

Bandeau découpé en 4 images,24320 x 960 pixels²

14 bandeaux 0,8x90 mm²

Résolution 1 pixel = 0,918 m²



4 - Réseau de bulles d’airChoix d’une intensité de seuillage

Niveaux de seuillage étudiés entre 110 et 140



4 - Réseau de bulles d’airSeuillage des images – Identification des vides d’air

Ligne 9_10,8x90 mm², 24320x960 pixels²

Seuil 110

Seuil 125

Seuil 140

Application d’un masque (ligne centrale) pour l’interception des lignes de corde

Opérations morphologiques (ouverture, fermeture, remplissage des vides)



4 - Réseau de bulles d’airCalcul du facteur d’espacement, comparaison NF EN 480-11 - ASTM 457C

Influence du niveau de seuillage

Pente forte autour de l’intensité

Seuil N/ml A Lbarre (µm)

110 1374 11,21% 43120 463 6,42% 129125 313 5,54% 190130 237 5,02% 239140 167 3,99% 301

277 6,47% 181

Plaque 2828_2 (aluminée)

Analyse d'image

P=23,9%

ASTM P=25,8%

Résultats en fonction du niveau de seuillageRésultats EN 480-11 Plaque aluminée

Résultats ASTM C457

0

50

100

150

200

250

300

350

400

110 120 130 140 150

Intensité de seuillage

Lbar

re (µ

m)

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

Prop

ortio

n d'

air c

alcu

lée

-----

Nbr

e de

bul

les/

m (/

1000

)___



Conclusion - perspective

Pré-traitementDécoupe polissage soignésEncrage / alumineDouble acquisition (Gabarit)

Surface de pâte

Vides d’air

Polissage à l’alumine (grain de 0,1 µm)

Plaques complexes(très faible contraste)

Méthode en deux tempsGradientIntervalle correspondant à la pâte

Méthode simple par seuillageRésultats à analyser finement

Seuillage automatiqueMasque sur les granulats

Campagne d’essai en cours (échantillons représentatifs / mortier / coulis)Essais comparés avec la norme ASTM 457C

Principe d’une préparation de qualité

Méthode développée Perspective d’évolution



Merci de votre attention

Et Et àà tous ceux qui ont participtous ceux qui ont participéé àà ces travauxces travaux

2005Julien Senaillet

2007Catherine Mallet

2008Etienne Castillo

2009Selim Maiassi

2011Florent Cappon

Christophe Herbert

Georges Orcel

Michael Dierkens

StagiairesStagiaires CETE de Lyon / GOASMDCETE de Lyon / GOASMD

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