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 3m)
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
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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