WO2009007395A1 - System, method and sensor for monitoring the impairment of materials by moisture - Google Patents

System, method and sensor for monitoring the impairment of materials by moisture Download PDF

Info

Publication number
WO2009007395A1
WO2009007395A1 PCT/EP2008/058918 EP2008058918W WO2009007395A1 WO 2009007395 A1 WO2009007395 A1 WO 2009007395A1 EP 2008058918 W EP2008058918 W EP 2008058918W WO 2009007395 A1 WO2009007395 A1 WO 2009007395A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
corrosion
metal element
metal
metal layer
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/058918
Other languages
French (fr)
Inventor
Philippe Gegout
Fabien Barberon
Stan Leclerc
Regis Sarcia
Julien Lopez-Rios
Original Assignee
Bouygues Travaux Publics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bouygues Travaux Publics filed Critical Bouygues Travaux Publics
Priority to EP08774924A priority Critical patent/EP2167936A1/en
Publication of WO2009007395A1 publication Critical patent/WO2009007395A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/04Corrosion probes
    • G01N17/043Coupons
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/006Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light of metals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/383Concrete or cement
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/46Wood

Definitions

  • metal reinforcements are cast in concrete.
  • This inspection is carried out from operations of degradation of concrete blocks embedding these frames, in order to be able to control their state by a visual access.
  • inspection inspections can be carried out from sampling, intended to be analyzed, or taking measurement of the moisture content of the wood.
  • patent document US5015355 teaches a system comprising a sensor placed in embedding concrete, located between the first reinforcing layer and the surface of the architectural structure.
  • This sensor consists of at least one steel anode of composition close to the metal frames and a reference cathode.
  • This sensor is connected to a device for carrying out galvanometric measurements by wire links. After a depassivation of the anode by the aggressive agents, the interstitial solution of the concrete behaves like an electrolytic solution, and a current of electrons appears between the anode and the cathode. This current is then measured. The intensity obtained makes it possible to determine a measurement of the corrosion of the anode and indicates the risk of deterioration incurred by these reinforcements.
  • the present invention aims to solve this problem of reproducibility of the measurements made and to make these measurements reliable, thanks to a sensor where the location of the initiation of the corrosion, and then the propagation thereof, is controlled.
  • the subject of the invention is a material alteration control system comprising a control apparatus and a sensor, said sensor comprising connection means with the control apparatus, in which the sensor comprises a corrosion-resistant substrate to which a metal element is applied, said metallic element having a surface state adapted to control the location of the initiation of its corrosion and, if appropriate, the propagation of this this.
  • the surface of the metal element for this purpose comprises at least one discontinuity.
  • the control apparatus is radio detection equipment;
  • the recording equipment is a radio frequency transceiver equipment;
  • the recording equipment is electrical equipment for performing inductive measurements;
  • the sensor comprises two connection terminals connected to an electronic module for impedance measurement;
  • the control device comprises an electronic module for measuring impedance;
  • the connection means are wireless and relate to at least one transmission module, for transmitting at least one electromagnetic wave towards the sensor, and at least one receiving module for receiving at least one electromagnetic wave coming from the sensor;
  • the connection means are wired and refer to metal cables connecting said control device to the connection terminals of the metal element of the sensor or to the electronic impedance measurement module;
  • the electronic impedance measurement module comprises a communication sub-module for radiofrequency transmission and reception;
  • the communication sub-module is an RFID chip (meaning "radio frequency identification");
  • the radio detection equipment is a radar;
  • the metallic element is a metal layer or wire;
  • the invention also relates to a sensor included in
  • the surface comprises at least one discontinuity, the surface comprises at least one etching formed on the surface of the metal element; the metallic element has a thickness allowing optimal reflection of at least one electromagnetic wave; the metal element comprises two connection terminals; the substrate is plastic or ceramic, the substrate is able to absorb the mechanical stress that is induced by the expansion of the metal element during corrosion.
  • the invention also relates to a method for controlling the deterioration of materials, comprising the following steps: transmission of at least one electromagnetic signal towards a metal element of a sensor by a control device, signal processing electromagnetic by a metal layer of the sensor, - reception of the electromagnetic signal by the control device, determining a measurement of the corrosion of the metal layer by the control device from the received electromagnetic signal.
  • the electromagnetic signal is an electromagnetic wave or an electric current.
  • the treatment comprises at least one step of reflecting the electromagnetic wave on the metal element; in this case the measurement of the corrosion is a function of the amplitude of the electromagnetic wave, in particular of the radar echo, received by the reception module included in the control apparatus, said electromagnetic wave amplitude varying in inverse function of the progression of the state of corrosion of said metallic element; the treatment comprises at least one step of passing electrical current through the metal element; in this case, the measurement of the corrosion is a function of the intensity of the electric current received by the said control apparatus, the said intensity of the received current varying inversely with the progression of the state of corrosion of the metallic element.
  • Figure 2 is a schematic view of an embodiment of a sensor
  • Figure 3, a sectional view of the sensor
  • Figure 4 is a schematic view of the corrosion of the sensor
  • FIG. 6, a graphical view of the evolution of the resistance of the sensor as a function of the thickness of the metal layer
  • FIG. 8 embodiment of the invention with an electromagnetic wave measurement in a wooden architecture structure
  • FIG. 9 is a graphical view of the evolution of the amplitude of the electromagnetic wave reflected as a function of the thickness of the metal layer.
  • control system comprises a corrosion sensor 2 and a control device 1.
  • the sensor 2 at the terminals 11 and 12, is connected to an electronic module for measuring impedance 3.
  • the electronic module comprises a communication sub-module 8 of RFID chip or NFC / RFID type for recording measurement data and to transmit this data or to receive other data by radiofrequency when it is in the presence of the control device 1 corresponding to an RFID reader or NFC / RFID (acronym for "Radio Frequency Identification / Near Field Communication" which can result in a radio identification system from a near-field communication).
  • This sensor 2 therefore exchanges data with the control device 1 via the electronic module 3 and its communication sub-module 8 from wireless means.
  • this electronic module for measuring impedance 3 is included in the control device 1.
  • This module 3 is then connected to the connection terminals 11 and 12 of the sensor 2 by wire means such as metal cables.
  • This sensor 2 illustrated in Figure 2 and Figure 3 comprises a substrate 9 made of a non-metallic material such as plastic, or ceramic.
  • This substrate 9 is insensitive to corrosion and has a planar geometry with a thickness of between 1 mm and 3 mm and a lateral dimension of less than 5 cm.
  • a metal element 10 for example in the form of a metal layer of thickness 24 between 20 ⁇ m and 500 ⁇ m.
  • the application of the metal layer on the surface of the substrate 9 can be carried out in various ways known to those skilled in the art, such as: vapor phase deposition, interlocking, and bonding.
  • the geometry of the substrate is not exclusive: it can thus be spherical, cylindrical or plane, with a thickness of between 100 ⁇ m and 1 cm depending on the geometry chosen.
  • the metal element 10 is in another embodiment a metal wire, applied to the substrate by winding and / or bonding to the substrate 9.
  • the thickness 24 of the metal element 10 makes it possible to control the sensitivity to corrosion that is desired and to adapt to the control apparatus used for the measurement.
  • the metal element 10 has a surface state adapted to control the location of the initiation of corrosion and the propagation thereof.
  • a discontinuity that is to say a sudden variation of relief
  • This discontinuity can be in a point form (peak or hollow) or in a two-dimensional form (for example, an elongated stripe).
  • the discontinuity must have sufficient amplitude to promote the initiation of corrosion.
  • its depth is typically between 1 and 50 microns.
  • the discontinuity must constitute a net change of orientation of the surface, resulting in a sharp angle between the surface and the discontinuity.
  • this is meant that at the point of connection between the surface of the metallic element and the discontinuity, the tangent to the surface of the metallic element and the tangent to the discontinuity are not merged.
  • corrosion tends to propagate from it. For example, in the case where a scratch is formed on the surface of the metal element, the corrosion will initiate at one or more points of the scratch, then spread along it, before spreading into the metal. thickness of the metal element.
  • the discontinuity may also have a function of controlling the propagation of corrosion, allowing the guide thereof.
  • a surface state that is well suited to the implementation of the invention corresponds, for example, to an etching 21 performed in at least one point by: mechanical or laser machining mechanisms, - chemical application, deposition on the passive surface with or without a layer, or a combination of these different processes.
  • Etching being obtained by techniques well mastered by those skilled in the art, it constitutes a particularly advantageous embodiment of the invention, but it is understood that the formation, on the surface of the metal element, of least an asperity on which the corrosion would be initiated preferentially, could be considered without departing from the scope of the invention.
  • the senor 2 is preferably placed in the concrete 6.
  • the placement of this sensor is made so that the metal layer is in contact with the interstitial solution of the concrete.
  • the senor will be poured into the concrete at the time of the realization of the structure.
  • the sensor 2 illustrated in FIG. 2 presents an etching topology which makes it possible to obtain a generally uniform corrosion of the metal layer of the sensor.
  • This topology 22 consists of etchings 21 which form a set of rectilinear and parallel grooves arranged perpendicularly with another set of rectilinear and parallel grooves so as to form a matrix of etchings 22.
  • This matrix 22 then constitutes a grid topology 22.
  • the spacing between each of the parallel grooves is between 100 ⁇ m and 5mm. In this embodiment this spacing is set at 1 mm.
  • the metal reinforcements are in contact with this interstitial solution.
  • the composition of the interstitial solution is such that the reinforcements are protected against corrosion, it is the passivation phenomenon.
  • aggressive agents such as carbon dioxide (CO2) or chloride ions (Cl-) can penetrate the concrete depending on the environmental conditions to which the architecture is subject.
  • the rate of progression of these aggressive agents can be up to five millimeters per year.
  • the typical diameter of the frames is between 6mm and 12mm.
  • the sensor 2 is then placed in the concrete 6 of coating between the metal frames 4 and the external surface of the architectural work 5.
  • the angular portions 23 present at the edges of the etchings 21 induce a local increase of the electric field.
  • the electromagnetic signal used relates for example to electromagnetic waves, electric currents, or even radio waves.
  • the RFID reader 1 During a procedure for checking the deterioration of the metal reinforcements, the RFID reader 1 is approached to the surface 5 of the architectural structure behind which are the sensor and the electronic module impedance measurement.
  • the RFID reader 1 sends a radio frequency signal towards the communication sub-module, ie the RFID chip 8.
  • the RFID chip On receipt of this signal, the RFID chip sends an interrogation request to a processing sub-module, not shown, included in the electronic measurement module so that the resistance at the connection terminals 11, 12 of the sensor is determined.
  • the processing sub-module sends a response to the request comprising the value of this measurement to the RFID chip 8 which then transmits this response to the RFID reader 1 by a radio frequency signal.
  • I the intensity of the measured current passing through the metal layer 10. It is noted that the intensity of the current varies inversely with the progression of the state of corrosion of the metal element.
  • the measurement of the resistance of the metal element makes it possible to deduce the thickness of the non-corroded metal element.
  • Measurements can be programmed to be performed regularly and recorded in memory means of the module. These measurements will subsequently be transmitted to the RFID reader 1 during a query.
  • the program for performing regular measurements or measurements at a given date is made from a computer and is then downloaded into memory means of the RFID reader 1. Thereafter this program is transferred to the memory means of the electronic measurement module from the RFID chip 8.
  • the measurement carried out makes it possible to determine the thickness 24 of non-corroded metal remaining since the installation of the sensor in the architectural structure. This change in the thickness 24 of the metal layer reflects the progress of the corrosion reaction of the metal layer of the sensor. This measure will therefore be used to evaluate the condition of the structure locally.
  • the electronic impedance measuring module 3 may comprise a reference resistor for making differential measurements and other sensors, such as a temperature and instantaneous humidity sensor.
  • a temperature and instantaneous humidity sensor such as a temperature and instantaneous humidity sensor.
  • Figure 4 is presented the corrosion of the sensor 2.
  • the metal element having scratches is subjected to corrosion which initiates in a controlled manner.
  • the life of the sensor depends on the rate of corrosion, which is related to the surface condition (for example, in the case of an engraving, the more pronounced and / or deep, the faster the corrosion will be, and conversely) and the thickness of the metal element.
  • the same device described in Figure 1 can be implemented for a wooden architecture.
  • the sensor 2 is placed between the inner wall 13 and outer 15 of a structure subject to the risk of alteration by moisture and water that causes the rotting of wood. If there is an insulation layer 14 between the inner wall 13 and the outer wall
  • the senor 2 is placed between the insulation layer 14 and the wall 13. This placement of the sensor 2 made in this way is not limiting.
  • the thickness 24 of the metal element 10 of the sensor 2 is correlated with the exposure history of the sensor 2. moisture experienced by the inner wall 15.
  • FIG. 6 shows the evolution of the resistance "R" d of the metal layer of the sensor as a function of the thickness 24 "e” of this non-corroded metal layer.
  • Theoretically the resistance "R” of a metallic parallelepiped follows the following formula:
  • the formula then remains valid during the life of the sensor, unlike a sensor having a smooth surface state where the corrosion is spatially random on the metal layer.
  • FIG. 7 another embodiment of the invention teaches a control system comprising a sensor 2, with a grid topology 22, and a control device 16.
  • This sensor is placed in the concrete 6, between the frames 4 and the surface of the architectural work 5.
  • This control device is a radio detection equipment such as a radar.
  • This system makes it possible to measure the reflection of electromagnetic waves by the metal layer 10 of the sensor 2.
  • This radar 16 comprises a transmission module 17 of at least one electromagnetic signal 20 and a reception module 18 of at least one signal electromagnetic 21 as well as modules for data processing and storage of measurements.
  • the radar is oriented towards the surface 5 of the structure where the sensor 2 is located.
  • the emission module 17 emits at least one electromagnetic wave 20 and more. particularly propagating electromagnetic pulses.
  • These propagating electromagnetic pulses are reflected by the metal layer of the uncorroded sensor when they come into contact with the sensor. These reflected propagating electromagnetic pulses 19 are received by the reception module 18 and thus an electromagnetic echo, the radar echo, is detected.
  • the amplitude of the electromagnetic pulses received by the receiving module varies inversely with the progression of the corrosion state of the metallic element.
  • This detection of the sensor 2 and in particular of the metal layer 10 depends mainly on the thickness 24 of the metal layer 10 applied to the substrate 9 and an electromagnetic quantity called skin thickness ⁇ , the determination of which depends on the equation next :
  • control system comprising a radar and a sensor with a grid topology 22 is implemented in a wooden architecture structure.
  • the sensor 2 is placed between the inner wall 13 and outer 15 of a structure subject to the risk of alteration by moisture and water that causes the rotting of wood. Between the inner wall 13 and outer wall 15, if there is an insulation layer 14, in this case the sensor 2 is placed between the insulation layer 14 and the inner wall 13. This placement of the sensor 2 made of this way is not limiting.
  • reflected propagating electromagnetic pulses 19 are received by the radar receiving module 18 and a radar echo is detected.
  • FIG. 9 illustrates the evolution of the amplitude of the electromagnetic echo detected as a function of the ratio between the thickness "e” 24 of the layer non-corroded metal and the skin thickness " ⁇ ", during the phase of progression of corrosion 26 of the metal layer.
  • any metallic element such as the plane metallic layer probed by the radar echo of duration Mf, it behaves as a perfect mirror as soon as the thickness of the plane is greater than the skin thickness ⁇ .
  • the skin thickness in the metal and in particular in iron is less than one micron.
  • the skin thickness is of the order of 10 .mu.m.
  • the intensity of the echo received makes it possible to determine the corrosion state of the sensor.
  • the metal layer of the sensor would present partial and non-uniform corrosions, and therefore not reproducible which does not allow to obtain reliable measurements.
  • the grid topology makes it possible to obtain an amplitude related to the thickness of the metal layer; other topologies where the metal layer is not continuous are possible.
  • the embodiments described above are not limiting, other modes using direct electromagnetic techniques can be used.
  • control apparatus (16) consists of a set of coils capable of generating a time-varying magnetic field.
  • the generated magnetic field interacts with the magnetic properties of the metal layer 10 of the sensor, which has the effect of either modifying the primary field, or to create a second one.
  • the tester measures either the magnetic field reluctance or the coil impedance variation induced by the eddy currents generated at the surface of the steel by the application of the magnetic field.
  • control apparatus permits the collection of measurements and contains a data processing module and a memory module.
  • the tester can be used to probe a large number of sensors included in the architecture.
  • the described system comprises a database comprising information in the form of recorded data relating to the penetration depth of the aggressive agents at different points of the architectural work.
  • the sensors include a radio frequency identification system as well as control devices.
  • the data identifying these sensors and these control devices are archived in the databases as well as the measurement data made from the control devices and the sensors. Thanks to these data, the book manager can carry out a preventive follow-up of the book.
  • the book may be provided with an archiving memory information relating to the measurements made.
  • the invention is not limited to the only cases of the systems described above. It can be used, for example, to control the corrosive risk of metal tubes used to consolidate oil or gas wells, or to control the corrosive risk of pipes carrying petroleum, chemical or gas products at a distance. . In addition, this system can also be applied to other materials that are susceptible to deterioration due to corrosive agents.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

System, method and sensor for monitoring the impairment of materials, comprising a monitoring device (1,16) and a sensor (2), said sensor (2) having means (7, 19, 20) for connection to the monitoring apparatus (1, 16), in which the sensor (2) comprises a corrosion-resistant substrate (9) on which a metallic element (10) is applied, said metallic element (10) having a surface finish suitable for monitoring the localized initiation of the corrosion of said metallic element and, where appropriate, the propagation of said corrosion.

Description

SYSTÈME, PROCÉDÉ, ET CAPTEUR DE CONTRÔLE DE L'ALTERATION DE MATERIAUX PAR VOIE HUMIDE SYSTEM, METHOD, AND SENSOR FOR CONTROLLING ALTERATION OF WET MATERIALS
L'invention concerne un système, un procédé et un capteur de contrôle de l'altération de matériaux par voie humide pour la prévention de la dégradation d'ouvrage d'architecture, de moyen de transport ou de tout type de structure à base de métal ou de bois.A system, method and sensor for controlling wet weathering of materials for the prevention of degradation of architectural structures, means of transport or any type of metal-based structure or wood.
Ces matériaux à base de bois ou de métal s'altèrent durant leur cycle d'utilisation du fait notamment d'agression d'éléments environnementaux, en particulier de l 'eau.These materials based on wood or metal are altered during their cycle of use due in particular to aggression of environmental elements, in particular water.
Dans le cadre, par exemple, de la construction d'ouvrage d'architecture, des armatures métalliques sont coulées dans du béton.In the context, for example, of the construction of architectural work, metal reinforcements are cast in concrete.
Ces armatures sont sujettes à la corrosion, du fait de la pénétration, au travers de la surface poreuse du béton, d'agents actifs tels que des chlorures de sodium ou du dioxyde de carbone.These reinforcements are prone to corrosion due to the penetration, through the porous surface of the concrete, of active agents such as sodium chlorides or carbon dioxide.
Ces agents agressifs ont pour effet de provoquer la corrosion de ces armatures lors d'un processus nommé carbonatation.These aggressive agents have the effect of causing corrosion of these reinforcements during a process called carbonation.
Ces armatures en se corrodant augmentent de volume, et provoquent l'éclatement du béton d'enrobage, engendrant alors de graves dommages structurels, et réduisant par conséquent la durée de vie de ces ouvrages.These reinforcement corroding increase in volume, and cause the bursting of the concrete coating, causing serious structural damage, and therefore reducing the life of these structures.
De même, pour un ouvrage d'architecture en bois des altérations se rapportant au pourrissement et à la moisissure sont engendrés par l'humidité et les intempéries.Similarly, for a wooden architecture work alterations relating to rot and mildew are generated by moisture and weather.
Un problème se pose alors de pouvoir contrôler l'état de ces armatures afin de prévenir ou de suivre ces différentes altérations.A problem arises then to be able to control the state of these frames to prevent or follow these different alterations.
Il est connu dans le domaine de la construction d'ouvrage d'architecture en béton de procéder à une inspection régulière des armatures métalliques.It is known in the field of the construction of concrete architecture work to conduct a regular inspection of the metal frames.
Cette inspection est réalisée à partir d'opérations de dégradation de blocs de béton enrobant ces armatures, afin de pouvoir contrôler leur état par un accès visuel. De même, pour des ouvrages d'architectures en bois des inspections de contrôle peuvent être menées à partir d'opérations de prélèvement, destiné à être analysé, ou encore de prise de mesure du taux d'humidité du bois.This inspection is carried out from operations of degradation of concrete blocks embedding these frames, in order to be able to control their state by a visual access. Similarly, for wooden structures, inspection inspections can be carried out from sampling, intended to be analyzed, or taking measurement of the moisture content of the wood.
Mais de telles inspections revêtent un caractère destructif pour ces ouvrages, à cause des dommages matériels créés par des opérations de dégradation, de prélèvement ou de prise de mesure. De plus ces inspections engendrent de nombreuses contraintes pour leur mise en œuvre.But such inspections are of a destructive nature for these works, because of the material damage created by operations of degradation, sampling or taking measurements. Moreover these inspections generate many constraints for their implementation.
Pour pallier ces inconvénients, le document de brevet US5015355 enseigne un système comprenant un capteur placé dans du béton d'enrobage, situé entre la première couche d'armatures et la surface de l'ouvrage d'architecture. Ce capteur est constitué d'au moins une anode en acier de composition voisine des armatures métalliques et d'une cathode de référence. Ce capteur est connecté à un appareil permettant d'effectuer des mesures galvanométriques par des liaisons filaires. Après une dépassivation de l'anode par les agents agressifs, la solution interstitielle du béton se comporte comme une solution électrolytique, et un courant d'électrons apparaît entre l'anode et la cathode. Ce courant est alors mesuré. L'intensité obtenue permet de déterminer une mesure de la corrosion de l'anode et indique le risque d'altération encouru par ces armatures métalliques.To overcome these drawbacks, patent document US5015355 teaches a system comprising a sensor placed in embedding concrete, located between the first reinforcing layer and the surface of the architectural structure. This sensor consists of at least one steel anode of composition close to the metal frames and a reference cathode. This sensor is connected to a device for carrying out galvanometric measurements by wire links. After a depassivation of the anode by the aggressive agents, the interstitial solution of the concrete behaves like an electrolytic solution, and a current of electrons appears between the anode and the cathode. This current is then measured. The intensity obtained makes it possible to determine a measurement of the corrosion of the anode and indicates the risk of deterioration incurred by these reinforcements.
Cependant, les valeurs de ces mesures ne sont pas fiables. L'humidité et/ou la température de l'environnement dans lequel est exposé l'ouvrage, rendent ces mesures inexploitables, si celles-ci ne sont pas renouvelées régulièrement et ne sont pas corrigées en fonction de l'historique climatique de cet environnement.However, the values of these measurements are unreliable. The humidity and / or the temperature of the environment in which the structure is exposed make these measurements unusable, if they are not renewed regularly and are not corrected according to the climatic history of this environment.
De plus les agents agressifs pénètrent dans le béton jusqu'aux armatures à partir de canaux aménagés pour le passage des liaisons filaires reliant le capteur à l'appareil de mesure, ce qui présente l'inconvénient majeur d'accélérer artificiellement la dégradation des armatures.In addition the aggressive agents penetrate into the concrete to reinforcement from channels arranged for the passage of the wire links connecting the sensor to the measuring device, which has the major drawback of artificially accelerating the degradation of the reinforcements.
Dans le document de publication « Wireless threshold sensors for detecting corrosion in reinforced concrète structures », extrait de la revue « Smart structures and materials 2006 », dont les auteurs sont Dickerson, Andringa, Puryear, Wood, Neikirk, il est enseigné un système de mesure dont le mécanisme est différent de ceux évoqués précédemment. Ce système comprend un capteur connecté, par une liaison sans fil, à un appareil se rapportant à une bobine de lecture. Ce capteur correspond à un circuit résonnant constitué d'un élément métallique qui est relié aux bornes d'une bobine d'induction, ladite bobine étant montée en série avec une capacité. Le capteur est placé dans le béton d'enrobage. Lorsque l'élément métallique est corrodé, les propriétés de résonance du capteur sont modifiées. À partir de la mesure de la résonance, prise à distance, l'état corrosif du béton est déterminé sur la base d'une seule mesure permettant d'apprécier le risque de corrosion auquel sont exposées ces armatures.In the publication document "Wireless threshold sensors for detecting corrosion in reinforced concrete structures", from the magazine "Smart structures and materials 2006", authored by Dickerson, Andringa, Puryear, Wood and Neikirk, a system of measure of which the mechanism is different from those mentioned above. This system includes a sensor connected by a wireless link to a device related to a read coil. This sensor corresponds to a resonant circuit consisting of a metal element which is connected to the terminals of an induction coil, said coil being connected in series with a capacitance. The sensor is placed in the embedding concrete. When the metallic element is corroded, the resonance properties of the sensor are modified. From the measurement of the resonance, taken at a distance, the corrosive state of the concrete is determined on the basis of a single measurement making it possible to assess the risk of corrosion to which these reinforcements are exposed.
Toutefois la corrosion de l'élément métallique du capteur s'initie de manière aléatoire. En effet, pour deux éléments métalliques placés dans les mêmes conditions, la corrosion se développe en un nombre de points complètement différents. Un élément métallique où la corrosion est distribuée en un grand nombre de points offrira, par rapport à un autre élément métallique où la corrosion est localisée en un seul point, une résistance totalement différente et donc une mesure erronée sur l'état corrosif du milieu où il est situé.However, the corrosion of the metal element of the sensor is initiated randomly. Indeed, for two metallic elements placed under the same conditions, corrosion develops in a number of completely different points. A metallic element where the corrosion is distributed in a large number of points will offer, compared to another metallic element where the corrosion is localized at a single point, a totally different resistance and therefore an erroneous measurement on the corrosive state of the medium where it is located.
L'inconvénient d'un tel système réside dans le fait que les mesures réalisées ne permettent pas de quantifier l'exact niveau de corrosion du milieu. Par conséquent un tel système ne permet pas d'obtenir de mesures reproductibles et fiables.The disadvantage of such a system lies in the fact that the measurements made do not make it possible to quantify the exact level of corrosion of the medium. Consequently, such a system does not make it possible to obtain reproducible and reliable measurements.
Un autre capteur est décrit dans le document DE 20 2006 009541 , mais il ne permet pas non plus de quantifier la corrosion du milieu. La présente invention vise à résoudre ce problème de reproductibilité des mesures effectuées et à fiabiliser ces mesures, grâce à un capteur où la localisation de l'initiation de la corrosion, puis la propagation de celle-ci, est contrôlée.Another sensor is described in DE 20 2006 009541, but it also does not allow to quantify the corrosion of the medium. The present invention aims to solve this problem of reproducibility of the measurements made and to make these measurements reliable, thanks to a sensor where the location of the initiation of the corrosion, and then the propagation thereof, is controlled.
Plus précisément, l'invention a pour objet un système de contrôle de l'altération de matériaux comprenant un appareil de contrôle et un capteur, ledit capteur comportant des moyens de liaisons avec l'appareil de contrôle, dans lequel le capteur comporte un substrat résistant à la corrosion sur lequel est appliqué un élément métallique, ledit élément métallique présentant un état de surface adapté de façon à contrôler la localisation de l'initiation de sa corrosion et le cas échéant la propagation de celle-ci. Par exemple, la surface de l'élément métallique comprend à cet effet au moins une discontinuité. Notamment, elle comprend avantageusement une gravure qui permet de contrôler l'initiation et la propagation de la corrosion de l'élément métallique, afin de déterminer à partir d'une seule mesure le caractère corrosif du milieu dans lequel il est situé. Le contrôle de l'initiation de cette corrosion sur la surface de l'élément métallique permet ainsi de disposer d'une mesure fiable et reproductible. Selon des modes de réalisation particuliers : l'appareil de contrôle est un équipement de radio détection ; l'appareil de contrôle est un équipement émetteur-récepteur de radiofréquence ; l'appareil de contrôle est un équipement électrique permettant de réaliser des mesures inductives ; le capteur comprend deux bornes de connexion reliées à un module électronique de mesure d'impédance ; - l'appareil de contrôle comprend un module électronique de mesure d'impédance ; les moyens de liaisons sont sans fils et se rapportent à au moins un module d'émission, permettant de transmettre au moins une onde électromagnétique en direction du capteur, et au moins un module de réception pour recevoir au moins une onde électromagnétique provenant du capteur ; les moyens de liaisons sont filaires, et se rapportent à des câbles métalliques reliant ledit appareil de contrôle aux bornes de connexion de l'élément métallique du capteur ou au module électronique de mesure d'impédance ; le module électronique de mesure d'impédance comprend un sous- module de communication pour l'émission et la réception en radiofréquence ; le sous-module de communication est une puce RFID (acronyme anglais de « radio frequency identification », signifiant identification par radiofréquence) ; l'équipement de radio détection est un radar ; l'élément métallique est une couche métallique ou un fil métallique ; L'invention se rapporte également à un capteur compris dans un système de contrôle de l'altération de matériaux comprenant un substrat résistant à la corrosion sur lequel est appliqué un élément métallique, ledit élément métallique présentant un état de surface adapté de façon à contrôler la localisation de l'initiation de sa corrosion et le cas échéant la propagation de celle-ci.More specifically, the subject of the invention is a material alteration control system comprising a control apparatus and a sensor, said sensor comprising connection means with the control apparatus, in which the sensor comprises a corrosion-resistant substrate to which a metal element is applied, said metallic element having a surface state adapted to control the location of the initiation of its corrosion and, if appropriate, the propagation of this this. For example, the surface of the metal element for this purpose comprises at least one discontinuity. In particular, it advantageously comprises an etching which makes it possible to control the initiation and the propagation of the corrosion of the metallic element, in order to determine from a single measurement the corrosive nature of the medium in which it is located. The control of the initiation of this corrosion on the surface of the metallic element thus makes it possible to have a reliable and reproducible measurement. According to particular embodiments: the control apparatus is radio detection equipment; the recording equipment is a radio frequency transceiver equipment; the recording equipment is electrical equipment for performing inductive measurements; the sensor comprises two connection terminals connected to an electronic module for impedance measurement; the control device comprises an electronic module for measuring impedance; the connection means are wireless and relate to at least one transmission module, for transmitting at least one electromagnetic wave towards the sensor, and at least one receiving module for receiving at least one electromagnetic wave coming from the sensor; the connection means are wired and refer to metal cables connecting said control device to the connection terminals of the metal element of the sensor or to the electronic impedance measurement module; the electronic impedance measurement module comprises a communication sub-module for radiofrequency transmission and reception; the communication sub-module is an RFID chip (meaning "radio frequency identification"); the radio detection equipment is a radar; the metallic element is a metal layer or wire; The invention also relates to a sensor included in a material alteration control system comprising a corrosion resistant substrate to which a metal element is applied, said metal element having a surface state adapted to control the location of the initiation of its corrosion and, if appropriate, the propagation thereof.
Selon des modes de réalisation particuliers : - la surface comprend au moins une discontinuité, la surface comprend au moins une gravure formée à la surface de l'élément métallique ; l'élément métallique a une épaisseur permettant la réflexion optimale d'au moins une onde électromagnétique ; - l'élément métallique comprend deux bornes de connexion ; le substrat est en plastique ou en céramique, le substrat est capable d'absorber la contrainte mécanique qui est induite par la dilatation de l'élément métallique au cours de la corrosion.According to particular embodiments: the surface comprises at least one discontinuity, the surface comprises at least one etching formed on the surface of the metal element; the metallic element has a thickness allowing optimal reflection of at least one electromagnetic wave; the metal element comprises two connection terminals; the substrate is plastic or ceramic, the substrate is able to absorb the mechanical stress that is induced by the expansion of the metal element during corrosion.
L'invention se rapporte également à un procédé de contrôle de l'altération de matériaux comprenant les étapes suivantes : transmission d'au moins un signal électromagnétique en direction d'un élément métalllique d'un capteur par un appareil de contrôle, traitement du signal électromagnétique par une couche métallique du capteur, - réception du signal électromagnétique par l'appareil de contrôle, détermination d'une mesure de la corrosion de la couche métallique par l'appareil de contrôle à partir du signal électromagnétique reçu.The invention also relates to a method for controlling the deterioration of materials, comprising the following steps: transmission of at least one electromagnetic signal towards a metal element of a sensor by a control device, signal processing electromagnetic by a metal layer of the sensor, - reception of the electromagnetic signal by the control device, determining a measurement of the corrosion of the metal layer by the control device from the received electromagnetic signal.
Avantageusement, le signal électromagnétique est une onde électromagnétique ou un courant électrique.Advantageously, the electromagnetic signal is an electromagnetic wave or an electric current.
Selon des modes de réalisation particuliers des étapes : le traitement comprend au moins une étape consistant à réfléchir l'onde électromagnétique sur l'élément métallique ; dans ce cas la mesure de la corrosion est fonction de l'amplitude de l'onde électromagnétique, en particulier de l'écho radar, reçue par le module de réception compris dans l'appareil de contrôle, ladite amplitude d'onde électromagnétique variant en fonction inverse de la progression de l'état de corrosion dudit élément métallique ; le traitement comprend au moins une étape consistant à faire passer du courant électrique dans l'élément métallique ; dans ce cas la mesure de la corrosion est fonction de l'intensité dudit courant électrique reçu par ledit appareil de contrôle, ladite intensité du courant reçue variant en fonction inverse de la progression de l'état de corrosion de l'élément métallique.According to particular embodiments of the steps: the treatment comprises at least one step of reflecting the electromagnetic wave on the metal element; in this case the measurement of the corrosion is a function of the amplitude of the electromagnetic wave, in particular of the radar echo, received by the reception module included in the control apparatus, said electromagnetic wave amplitude varying in inverse function of the progression of the state of corrosion of said metallic element; the treatment comprises at least one step of passing electrical current through the metal element; in this case, the measurement of the corrosion is a function of the intensity of the electric current received by the said control apparatus, the said intensity of the received current varying inversely with the progression of the state of corrosion of the metallic element.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture qui suit d'un exemple de réalisation non limitatif, en référence aux dessins annexés qui représentent, respectivement : la figure 1 , mode de réalisation de l'invention avec une mesure par impédancemétrie dans un ouvrage d'architecture en béton armé ; la figure 2 une vue schématique d'un mode de réalisation d'un capteur; la figure 3, une vue de coupe du capteur ; la figure 4, une vue schématique de la corrosion du capteur ; - la figure 5, mode de réalisation de l'invention avec une mesure par impédancemétrie dans un ouvrage d'architecture en bois ; la figure 6, une vue graphique de l'évolution de la résistance du capteur en fonction de l'épaisseur de la couche métallique; la figure 7, mode de réalisation de l'invention avec une mesure par onde électromagnétique dans un ouvrage d'architecture en béton armé ; - la figure 8, mode de réalisation de l'invention avec une mesure par onde électromagnétique dans un ouvrage d'architecture en bois ; la figure 9, une vue graphique de l'évolution de l'amplitude de l'onde électromagnétique réfléchie en fonction de l'épaisseur de la couche métallique.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following reading of a nonlimiting exemplary embodiment, with reference to the appended drawings which represent, respectively: FIG. 1, embodiment of the invention with a measurement by impedance measurement in a reinforced concrete architecture structure; Figure 2 is a schematic view of an embodiment of a sensor; Figure 3, a sectional view of the sensor; Figure 4 is a schematic view of the corrosion of the sensor; FIG. 5, embodiment of the invention with an impedance measurement in a wooden architecture structure; FIG. 6, a graphical view of the evolution of the resistance of the sensor as a function of the thickness of the metal layer; FIG. 7, embodiment of the invention with an electromagnetic wave measurement in a reinforced concrete architecture structure; FIG. 8, embodiment of the invention with an electromagnetic wave measurement in a wooden architecture structure; FIG. 9 is a graphical view of the evolution of the amplitude of the electromagnetic wave reflected as a function of the thickness of the metal layer.
En référence à la figure 1 , le système de contrôle comprend un capteur 2 de corrosion et un appareil de contrôle 1.With reference to FIG. 1, the control system comprises a corrosion sensor 2 and a control device 1.
Le capteur 2, aux bornes 11 et 12, est relié à un module électronique de mesure d'impédance 3. Le module électronique comprend un sous module de communication 8 de type puce RFID ou NFC/RFID permettant d'enregistrer des données de mesure et de transmettre ces données ou de recevoir d'autres données par radiofréquence quand il est en présence de l'appareil de contrôle 1 correspondant à un lecteur RFID ou encore NFC/RFID (acronyme anglais de « Radio Frequency Identification/Near field communication » qui peut se traduire par un système de radio identification à partir d'une communication en champ proche).The sensor 2, at the terminals 11 and 12, is connected to an electronic module for measuring impedance 3. The electronic module comprises a communication sub-module 8 of RFID chip or NFC / RFID type for recording measurement data and to transmit this data or to receive other data by radiofrequency when it is in the presence of the control device 1 corresponding to an RFID reader or NFC / RFID (acronym for "Radio Frequency Identification / Near Field Communication" which can result in a radio identification system from a near-field communication).
Ce capteur 2 échange donc des données avec l'appareil de contrôle 1 par l'intermédiaire du module électronique 3 et de son sous module de communication 8 à partir de moyen sans fil.This sensor 2 therefore exchanges data with the control device 1 via the electronic module 3 and its communication sub-module 8 from wireless means.
Toutefois dans un autre mode de réalisation ce module électronique de mesure d'impédance 3 est compris dans l'appareil de contrôle 1.However, in another embodiment, this electronic module for measuring impedance 3 is included in the control device 1.
Ce module 3 est alors relié aux bornes de connexion 11 et 12 du capteur 2 par des moyens filaires tels que des câbles métallique. Ce capteur 2 illustré à la figure 2 et à la figure 3, comprend un substrat 9 réalisé en une matière non métallique telle que du plastique, ou encore de la céramique.This module 3 is then connected to the connection terminals 11 and 12 of the sensor 2 by wire means such as metal cables. This sensor 2 illustrated in Figure 2 and Figure 3, comprises a substrate 9 made of a non-metallic material such as plastic, or ceramic.
Ce substrat 9 est insensible à la corrosion et a une géométrie plane avec une épaisseur 25 comprise entre 1 mm et 3mm et une dimension latérale inférieure à 5 cm.This substrate 9 is insensitive to corrosion and has a planar geometry with a thickness of between 1 mm and 3 mm and a lateral dimension of less than 5 cm.
Sur la surface de ce substrat 9 est appliqué un élément métallique 10, par exemple sous la forme d'une couche métallique d'épaisseur 24 comprise entre 20μm et 500μm. L'application de la couche métallique sur la surface du substrat 9 peut être réalisée de diverses manières connues de l'homme du métier, telles que : dépôt par évaporation en phase gazeuse, emboîtement, et collage. La géométrie du substrat n'est pas exclusive : elle peut ainsi être sphérique, cylindrique ou plane, avec une épaisseur 24 comprise entre 100μm et 1cm suivant la géométrie choisie.On the surface of this substrate 9 is applied a metal element 10, for example in the form of a metal layer of thickness 24 between 20μm and 500μm. The application of the metal layer on the surface of the substrate 9 can be carried out in various ways known to those skilled in the art, such as: vapor phase deposition, interlocking, and bonding. The geometry of the substrate is not exclusive: it can thus be spherical, cylindrical or plane, with a thickness of between 100 μm and 1 cm depending on the geometry chosen.
En outre l'élément métallique 10 est dans un autre mode de réalisation un fil métallique, appliqué sur le substrat par bobinage et/ou par collage sur le substrat 9.In addition, the metal element 10 is in another embodiment a metal wire, applied to the substrate by winding and / or bonding to the substrate 9.
L'épaisseur 24 de l'élément métallique 10 permet de contrôler la sensibilité à la corrosion qui est désirée et de s'adapter à l'appareil de contrôle utilisé pour la mesure.The thickness 24 of the metal element 10 makes it possible to control the sensitivity to corrosion that is desired and to adapt to the control apparatus used for the measurement.
L'élément métallique 10 présente un état de surface adapté de façon à contrôler la localisation de l'initiation de la corrosion et la propagation de celle- ci.The metal element 10 has a surface state adapted to control the location of the initiation of corrosion and the propagation thereof.
Comme on le verra plus bas, une discontinuité (c'est-à-dire une brusque variation de relief) de la surface de l'élément métallique favorise l'initiation de la corrosion au niveau de cette discontinuité. Cette discontinuité peut se présenter sous une forme ponctuelle (pic ou creux) ou bien sous une forme bidimensionnelle (par exemple, une rayure allongée).As will be seen below, a discontinuity (that is to say a sudden variation of relief) of the surface of the metal element promotes the initiation of corrosion at the level of this discontinuity. This discontinuity can be in a point form (peak or hollow) or in a two-dimensional form (for example, an elongated stripe).
La discontinuité doit présenter une amplitude suffisante pour favoriser l'initiation de la corrosion. Par exemple, dans le cas d'une rayure pratiquée à la surface de l'élément métallique, sa profondeur est typiquement comprise entre 1 et 50 μm.The discontinuity must have sufficient amplitude to promote the initiation of corrosion. For example, in the case of a scratch made on the surface of the metal element, its depth is typically between 1 and 50 microns.
Par ailleurs, la discontinuité doit constituer un changement net d'orientation de la surface, se traduisant par un angle vif entre la surface et la discontinuité. On entend par là qu'au point de raccordement entre la surface de l'élément métallique et la discontinuité, la tangente à la surface de l'élément métallique et la tangente à la discontinuité ne sont pas confondues.Moreover, the discontinuity must constitute a net change of orientation of the surface, resulting in a sharp angle between the surface and the discontinuity. By this is meant that at the point of connection between the surface of the metallic element and the discontinuity, the tangent to the surface of the metallic element and the tangent to the discontinuity are not merged.
Une fois initiée au niveau de la discontinuité, la corrosion a tendance à se propager à partir de celle-ci. Par exemple, dans le cas où une rayure est formée à la surface de l'élément métallique, la corrosion s'initiera en un ou plusieurs points de la rayure, puis se propagera le long de celle-ci, avant de se propager dans l'épaisseur de l'élément métallique.Once initiated at the discontinuity level, corrosion tends to propagate from it. For example, in the case where a scratch is formed on the surface of the metal element, the corrosion will initiate at one or more points of the scratch, then spread along it, before spreading into the metal. thickness of the metal element.
Outre la fonction de contrôle du lieu de l'initiation de la corrosion, la discontinuité pourra donc également avoir une fonction de contrôle de la propagation de la corrosion, en permettant le guidage de celle-ci.In addition to controlling the location of the initiation of corrosion, the discontinuity may also have a function of controlling the propagation of corrosion, allowing the guide thereof.
Un état de surface bien adapté à la mise en œuvre de l'invention correspond par exemple à une gravure 21 réalisée en au moins un point par : des mécanismes d'usinage mécanique ou laser, - application chimique, dépôt sur la surface passive avec ou sans calque, ou une association de ces différents procédés.A surface state that is well suited to the implementation of the invention corresponds, for example, to an etching 21 performed in at least one point by: mechanical or laser machining mechanisms, - chemical application, deposition on the passive surface with or without a layer, or a combination of these different processes.
La gravure étant obtenue par des techniques bien maîtrisées par l'homme du métier, elle constitue un moyen particulièrement avantageux de réalisation de l'invention, mais il est bien entendu que la formation, à la surface de l'élément métallique, d'au moins une aspérité sur laquelle la corrosion s'initierait préférentiellement, pourrait être envisagée sans sortir du cadre de l'invention.Etching being obtained by techniques well mastered by those skilled in the art, it constitutes a particularly advantageous embodiment of the invention, but it is understood that the formation, on the surface of the metal element, of least an asperity on which the corrosion would be initiated preferentially, could be considered without departing from the scope of the invention.
Lors de la construction d'un ouvrage d'architecture le capteur 2 est préférentiellement placé dans le béton 6. Le placement de ce capteur est réalisé de façon à ce que la couche métallique soit en contact avec la solution interstitielle du béton.During the construction of an architectural structure the sensor 2 is preferably placed in the concrete 6. The placement of this sensor is made so that the metal layer is in contact with the interstitial solution of the concrete.
Avantageusement le capteur sera coulé dans le béton au moment de la réalisation de la structure.Advantageously, the sensor will be poured into the concrete at the time of the realization of the structure.
Le capteur 2 illustré à la figure 2 présente une topologie de gravures qui permet d'obtenir une corrosion globalement uniforme de la couche métallique du capteur.The sensor 2 illustrated in FIG. 2 presents an etching topology which makes it possible to obtain a generally uniform corrosion of the metal layer of the sensor.
Cette topologie 22 consiste en des gravures 21 qui forment un ensemble de sillons rectilignes et parallèles agencé perpendiculairement avec un autre ensemble de sillons rectilignes et parallèles de sorte à former une matrice de gravures 22.This topology 22 consists of etchings 21 which form a set of rectilinear and parallel grooves arranged perpendicularly with another set of rectilinear and parallel grooves so as to form a matrix of etchings 22.
Cette matrice 22 constitue alors une topologie 22 en grille.This matrix 22 then constitutes a grid topology 22.
L'espacement entre chacun des sillons parallèles est compris entre 100μm et 5mm. Dans ce mode de réalisation cet espacement est fixé à 1 mm.The spacing between each of the parallel grooves is between 100μm and 5mm. In this embodiment this spacing is set at 1 mm.
Toutefois, il va de soi qu'une autre topologie (par exemple des points, des rayures parallèles, etc ..) peut être adoptée sans pour autant sortir du champ d'application de la présente invention.However, it goes without saying that another topology (for example points, parallel stripes, etc.) can be adopted without departing from the scope of the present invention.
L'homme du métier pourra en effet définir la topologie la plus appropriée en fonction des conditions d'utilisation du capteur.Those skilled in the art may indeed define the most appropriate topology depending on the conditions of use of the sensor.
Il est connu dans le domaine de la construction que le béton, matériau réalisé à partir de la pâte de ciment, est un matériau poreux partiellement rempli d'une solution interstitielle.It is known in the field of construction that concrete, material made from cement paste, is a porous material partially filled with an interstitial solution.
Dans le béton armé, les armatures métalliques sont en contact avec cette solution interstitielle.In reinforced concrete, the metal reinforcements are in contact with this interstitial solution.
Dans un ciment jeune, la composition de la solution interstitielle est telle que les armatures sont protégées contre la corrosion, c'est le phénomène de passivation. Toutefois des agents agressifs tels que le dioxyde de carbone (CO2) ou des ions chlorures (Cl-) peuvent pénétrer dans le béton suivant les conditions environnementales auxquelles est soumise l'architecture.In a young cement, the composition of the interstitial solution is such that the reinforcements are protected against corrosion, it is the passivation phenomenon. However, aggressive agents such as carbon dioxide (CO2) or chloride ions (Cl-) can penetrate the concrete depending on the environmental conditions to which the architecture is subject.
La vitesse de progression de ces agents agressifs peut aller jusqu'à cinq millimètres par an.The rate of progression of these aggressive agents can be up to five millimeters per year.
Ces agents agressifs réagissent dans la solution interstitielle. Le pH (acronyme des termes potentiel hydrogène, qui permet de mesurer l'acidité ou la basicité d'une solution) de cette solution diminue.These aggressive agents react in the interstitial solution. The pH (acronym for the potential hydrogen terms, which makes it possible to measure the acidity or the basicity of a solution) of this solution decreases.
Or, en dessous d'une valeur seuil du pH, les armatures métalliques ne sont plus protégées contre la corrosion car la couche de passivation disparaît.However, below a threshold value of the pH, the metal reinforcements are no longer protected against corrosion because the passivation layer disappears.
Quand les agents agressifs parviennent aux armatures métalliques ils engendrent donc une corrosion de ces armatures. Les armatures corrodées gonflent et engendrent ainsi de graves problèmes structurels réduisant la durée de vie du bâtiment. Le diamètre typique des armatures est compris entre 6mm et 12mm.When the aggressive agents reach the metal reinforcements they thus generate a corrosion of these reinforcements. The corroded reinforcements inflate and thus generate serious structural problems reducing the life of the building. The typical diameter of the frames is between 6mm and 12mm.
Pourtant une corrosion de seulement 100μm de profondeur entraîne des conséquences désastreuses.However, corrosion of only 100 μm deep has disastrous consequences.
Pour prévenir de tels problèmes, le capteur 2 est alors placé dans le béton 6 d'enrobage entre les armatures métalliques 4 et la surface externe de l'ouvrage d'architecture 5.To prevent such problems, the sensor 2 is then placed in the concrete 6 of coating between the metal frames 4 and the external surface of the architectural work 5.
Lorsque les conditions physico-chimiques du béton 6 dans lequel est placé le capteur 2 deviennent favorables à la corrosion, une différence de potentiel apparaît entre la couche métallique 10 et la solution interstitielle.When the physicochemical conditions of the concrete 6 in which the sensor 2 is placed become favorable for corrosion, a potential difference appears between the metal layer 10 and the interstitial solution.
Bien que le potentiel de la couche métallique soit uniforme, les parties angulaires 23 présentes en bordure des gravures 21 induisent une augmentation locale du champ électrique.Although the potential of the metal layer is uniform, the angular portions 23 present at the edges of the etchings 21 induce a local increase of the electric field.
Les ions environnants migrent vers ces zones de champ fort. Ces champs électriques et ces gradients de concentrations en ions peuvent théoriquement être calculés grâce à l'équation de Poisson-Boltzmann dont les conditions aux limites sont définies par la géométrie de surface de la couche métallique 10. En raison de cette migration des ions vers les gravures 21 , les conditions sont alors plus corrosives au voisinage des gravures 21 où va par conséquent se dérouler la réaction transformation du métal en oxydes.Surrounding ions migrate to these strong field areas. These electric fields and these ion concentration gradients can theoretically be calculated by means of the Poisson-Boltzmann equation whose boundary conditions are defined by the surface geometry of the metal layer 10. Because of this migration of the ions towards the etchings 21, the conditions are then more corrosive in the vicinity of the etchings 21 where will therefore proceed the reaction transformation of the metal into oxides.
Plus les parties angulaires des gravures sont aiguës plus ce phénomène est accentué. Ainsi un état de surface comprenant une gravure permet d'initier et de guider la corrosion de l'élément métallique.The higher the angular parts of the engravings, the more this phenomenon is accentuated. Thus a surface state comprising etching makes it possible to initiate and guide the corrosion of the metal element.
En outre dans les différents modes de réalisation mettant en œuvre l'invention le signal électromagnétique utilisé se rapporte par exemple à des ondes électromagnétiques, des courants électriques, ou encore à des ondes radiofréquences.In addition, in the various embodiments implementing the invention, the electromagnetic signal used relates for example to electromagnetic waves, electric currents, or even radio waves.
Lors d'une procédure de contrôle de l'altération des armatures métallique, le lecteur RFID 1 est approché de la surface 5 de l'ouvrage d'architecture derrière lequel se trouvent le capteur et le module électronique de mesure d'impédance. Le lecteur RFID 1 envoie un signal de radio fréquence en direction du sous-module de communication, c'est à dire la puce RFID 8.During a procedure for checking the deterioration of the metal reinforcements, the RFID reader 1 is approached to the surface 5 of the architectural structure behind which are the sensor and the electronic module impedance measurement. The RFID reader 1 sends a radio frequency signal towards the communication sub-module, ie the RFID chip 8.
A réception de ce signal la puce RFID envoie une requête d'interrogation à un sous-module de traitement, non représenté, compris dans le module électronique de mesure afin que la résistance aux bornes de connexion 11 ,12 du capteur soit déterminée. La mesure étant effectuée le sous module de traitement envoie une réponse à la requête comprenant la valeur de cette mesure à la puce RFID 8 qui transmet alors cette réponse au lecteur RFID 1 par un un signal de radio fréquence.On receipt of this signal, the RFID chip sends an interrogation request to a processing sub-module, not shown, included in the electronic measurement module so that the resistance at the connection terminals 11, 12 of the sensor is determined. The measurement being carried out, the processing sub-module sends a response to the request comprising the value of this measurement to the RFID chip 8 which then transmits this response to the RFID reader 1 by a radio frequency signal.
On note que la détermination de la résistance est obtenue par l'application aux bornes de connexion 11 ,12 d'une tension permettant d'obtenir une valeur d'intensité. La résistance est ainsi déduite de la formule suivante :Note that the determination of the resistance is obtained by the application to the connection terminals 11, 12 of a voltage to obtain an intensity value. The resistance is thus deduced from the following formula:
U= RI, avec : - U la tension appliquée aux bornes de connexion 11 ,12 du capteur, R la résistance de la couche métallique afin de déterminer la résistance de la couche métallique 10, etU = RI, with: - the voltage applied to the connection terminals 11, 12 of the sensor, R the resistance of the metal layer to determine the strength of the metal layer 10, and
I, l'intensité du courant mesuré traversant la couche métallique 10. On note que l'intensité du courant varie en fonction inverse de la progression de l'état de corrosion de l'élément métallique.I, the intensity of the measured current passing through the metal layer 10. It is noted that the intensity of the current varies inversely with the progression of the state of corrosion of the metal element.
Pour plusieurs mesures effectuées, plus les valeurs d'intensité relevées diminuent plus l'élément métallique est corrodé et la valeur de la résistance de l'élément métallique augmente.For several measurements, the more the intensity values recorded decrease the more the metal element is corroded and the value of the resistance of the metal element increases.
La mesure de la résistance de l'élément métallique permet de déduire l'épaisseur de l'élément métallique non corrodée.The measurement of the resistance of the metal element makes it possible to deduce the thickness of the non-corroded metal element.
On note qu'une seule mesure permet de déterminer l'état de corrosion de l'élément métallique.It is noted that a single measurement makes it possible to determine the state of corrosion of the metal element.
Des mesures peuvent être programmées pour être effectuées régulièrement et être enregistrées dans des moyens de mémoire du module. Ces mesures seront par la suite transmises au lecteur RFID 1 lors d'une interrogation.Measurements can be programmed to be performed regularly and recorded in memory means of the module. These measurements will subsequently be transmitted to the RFID reader 1 during a query.
Le programme permettant d'effectuer des mesures régulières ou des mesures à une date donnée est réalisé à partir d'un ordinateur et est ensuite téléchargé dans des moyens de mémoires du lecteur RFID 1. Par la suite ce programme est transféré dans les moyens de mémoire du module électronique de mesure à partir de la puce RFID 8.The program for performing regular measurements or measurements at a given date is made from a computer and is then downloaded into memory means of the RFID reader 1. Thereafter this program is transferred to the memory means of the electronic measurement module from the RFID chip 8.
La mesure effectuée permet de déterminer l'épaisseur 24 de métal non- corrodé restant depuis la mise en place du capteur dans l'ouvrage d'architecture. Cette évolution de l'épaisseur 24 de la couche métallique traduit l'avancement de la réaction de corrosion de la couche métallique du capteur. Cette mesure sera donc utilisée pour évaluer localement l'état de l'ouvrage.The measurement carried out makes it possible to determine the thickness 24 of non-corroded metal remaining since the installation of the sensor in the architectural structure. This change in the thickness 24 of the metal layer reflects the progress of the corrosion reaction of the metal layer of the sensor. This measure will therefore be used to evaluate the condition of the structure locally.
Afin d'améliorer les mesures, le module électronique de mesure d'impédance 3 peut comporter une résistance de référence pour réaliser des mesures différentielles et d'autres capteurs, tel un capteur de température et d'humidité instantanée. A la figure 4 est présentée la corrosion du capteur 2.In order to improve the measurements, the electronic impedance measuring module 3 may comprise a reference resistor for making differential measurements and other sensors, such as a temperature and instantaneous humidity sensor. In Figure 4 is presented the corrosion of the sensor 2.
Entre les instants tO et t1 les conditions physico-chimiques sont devenues localement favorables à la corrosion.Between times t0 and t1 the physicochemical conditions became locally favorable to corrosion.
Contrairement à un élément métallique présentant une surface lisse, sur lequel la corrosion s'initie de manière aléatoire, l'élément métallique présentant des rayures est soumis à une corrosion qui s'initie de manière contrôlée.Unlike a metal element having a smooth surface, on which the corrosion initiates randomly, the metal element having scratches is subjected to corrosion which initiates in a controlled manner.
Sur le capteur 2, la dissolution du métal et la formation d'oxydes s'initie donc de manière localisée au niveau des rayures. De plus, dans le cas d'une topologie en grille, la corrosion est globalement uniforme sur la surface métallique du capteur.On the sensor 2, the dissolution of the metal and the formation of oxides is thus initiated in a localized manner at the level of the scratches. In addition, in the case of a grid topology, corrosion is generally uniform over the metal surface of the sensor.
Si les conditions locales sont toujours favorables à la corrosion, on observe une progression de la corrosion qui se traduit simplement par une diminution progressive de l'épaisseur 24 en fonction du temps, de la couche métallique non corrodée, jusqu'à disparition complète de celle-ci c'est à dire de t1 jusqu'à t5.If the local conditions are always favorable to corrosion, there is an increase in corrosion which simply results in a progressive decrease of the thickness 24 as a function of time, of the uncorroded metal layer, until the complete disappearance of the that is from t1 to t5.
On note que la présence d'au moins une gravure suffit à initier et à guider la corrosion sur la couche métallique.It is noted that the presence of at least one etching is sufficient to initiate and guide corrosion on the metal layer.
La durée de vie du capteur dépend de la vitesse de corrosion, qui est liée à l'état de surface (par exemple, s'agissant d'une gravure, plus elle est prononcée et/ou profonde, plus la corrosion sera rapide, et inversement) et à l'épaisseur de l'élément métallique.The life of the sensor depends on the rate of corrosion, which is related to the surface condition (for example, in the case of an engraving, the more pronounced and / or deep, the faster the corrosion will be, and conversely) and the thickness of the metal element.
L'homme du métier dimensionnera donc le capteur pour qu'il ait une durée de vie adaptée pour rendre compte de la corrosion de l'ouvrage d'architecture pendant la durée souhaitée.Those skilled in the art will therefore size the sensor so that it has a lifetime adapted to reflect the corrosion of the architectural work for the desired duration.
A la figure 5, le même dispositif décrit à la figure 1 peut être mis en œuvre pour un ouvrage d'architecture en bois. Le capteur 2 est placé entre la paroi intérieure 13 et extérieure 15 d'un ouvrage soumis à des risques d'altération par humidité et l'eau qui provoque le pourrissement du bois. S'il y a une couche d'isolation 14 entre la paroi intérieure 13 et extérieureIn Figure 5, the same device described in Figure 1 can be implemented for a wooden architecture. The sensor 2 is placed between the inner wall 13 and outer 15 of a structure subject to the risk of alteration by moisture and water that causes the rotting of wood. If there is an insulation layer 14 between the inner wall 13 and the outer wall
15, dans ce cas le capteur 2 est placé entre la couche d'isolation 14 et la paroi intérieure 13. Ce placement du capteur 2 réalisé de cette manière n'est pas limitatif.15, in this case the sensor 2 is placed between the insulation layer 14 and the wall 13. This placement of the sensor 2 made in this way is not limiting.
Un des facteurs dans le phénomène de corrosion de l'élément métallique 10 du capteur 2 est la présence d'eau, ainsi l'épaisseur 24 de l'élément métallique 10 du capteur 2 est corrélée avec l'historique d'exposition à l'humidité subit par la paroi intérieure 15.One of the factors in the corrosion phenomenon of the metal element 10 of the sensor 2 is the presence of water, thus the thickness 24 of the metal element 10 of the sensor 2 is correlated with the exposure history of the sensor 2. moisture experienced by the inner wall 15.
L'avantage de la mesure de l'épaisseur 24 de métal non corrodée est qu'une seule mesure renseigne sur tout l'historique d'exposition à l'humidité de l'ouvrage. A la figure 6 est présentée l'évolution de la résistance « R » d de la couche métallique du capteur en fonction de l'épaisseur 24 « e » de cette couche métallique non-corrodée. Théoriquement la résistance « R » d'un parallélépipède métallique suit la formule suivante :The advantage of measuring the thickness of uncorroded metal 24 is that a single measurement provides information on the entire history of exposure to moisture of the structure. FIG. 6 shows the evolution of the resistance "R" d of the metal layer of the sensor as a function of the thickness 24 "e" of this non-corroded metal layer. Theoretically the resistance "R" of a metallic parallelepiped follows the following formula:
avec :with:
- p correspondant à la résistivité du métal constituant la couche métallique,p corresponding to the resistivity of the metal constituting the metal layer,
- L, I et e se rapportant respectivement à la longueur, la largeur et l'épaisseur 24 de la couche métallique A partir des gravures, et en réalisant une topologie en grille 22, la réaction de corrosion guidée spatialement afin que la corrosion aboutisse globalement à une simple évolution de l'épaisseur 24 « e » alors que « L » et « I » restent peu changées.- L, I and e respectively relating to the length, the width and the thickness 24 of the metal layer from the etchings, and by performing a grid topology 22, the corrosion reaction guided spatially so that corrosion results globally to a simple evolution of the thickness 24 "e" whereas "L" and "I" remain little changed.
La formule reste alors valide au cours de la vie du capteur, contrairement à un capteur présentant un état de surface lisse où la corrosion est spatialement aléatoire sur la couche métallique.The formula then remains valid during the life of the sensor, unlike a sensor having a smooth surface state where the corrosion is spatially random on the metal layer.
Par conséquent la mesure de résistance réalisée par le module de mesure d'impédance (32) permet de déduire l'épaisseur 24 « e » de la couche métallique restante, durant notament la progression de la corrosion 26. A la figure 7, un autre mode de réalisation de l'invention enseigne un système de contrôle comprenant un capteur 2, avec une topologie en grille 22, et un appareil de contrôle 16.Consequently, the resistance measurement made by the impedance measurement module (32) makes it possible to deduce the thickness 24 "e" of the remaining metal layer, during the course of the corrosion progression 26. In FIG. 7, another embodiment of the invention teaches a control system comprising a sensor 2, with a grid topology 22, and a control device 16.
Ce capteur est placé dans le béton 6, entre les armatures 4 et la surface de l'ouvrage d'architecture 5.This sensor is placed in the concrete 6, between the frames 4 and the surface of the architectural work 5.
Cet appareil de contrôle est un équipement de radio détection tel qu'un radar.This control device is a radio detection equipment such as a radar.
Ce système permet de mesurer la réflexion d'ondes électromagnétiques par la couche métallique 10 du capteur 2. Ce radar 16 comprend un module d'émission 17 d'au moins un signal électromagnétique 20 et un module de réception 18 d'au moins un signal électromagnétique 21 ainsi que des modules de traitement des données et de mémorisation des mesures.This system makes it possible to measure the reflection of electromagnetic waves by the metal layer 10 of the sensor 2. This radar 16 comprises a transmission module 17 of at least one electromagnetic signal 20 and a reception module 18 of at least one signal electromagnetic 21 as well as modules for data processing and storage of measurements.
Lors d'une procédure de contrôle de l'état de ce capteur le radar est orienté en direction de la surface 5 de l'ouvrage où se situe le capteur 2. Le module d'émission 17 émet au moins une onde électromagnétique 20 et plus particulièrement des puises 20 électromagnétiques propagatifs.During a control procedure of the state of this sensor the radar is oriented towards the surface 5 of the structure where the sensor 2 is located. The emission module 17 emits at least one electromagnetic wave 20 and more. particularly propagating electromagnetic pulses.
Ces puises 20 électromagnétiques propagatifs sont réfléchis par la couche métallique du capteur non corrodée lorsqu'ils arrivent au contact du capteur. Ces puises électromagnétiques propagatifs réfléchis 19 sont reçus par le module de réception 18 et ainsi un écho électromagnétique, l'écho radar, est détecté.These propagating electromagnetic pulses are reflected by the metal layer of the uncorroded sensor when they come into contact with the sensor. These reflected propagating electromagnetic pulses 19 are received by the reception module 18 and thus an electromagnetic echo, the radar echo, is detected.
L'amplitude des puises 20 électromagnétiques reçus par le module de réception varie en fonction inverse de la progression de l'état de corrosion de l'élément métallique.The amplitude of the electromagnetic pulses received by the receiving module varies inversely with the progression of the corrosion state of the metallic element.
Pour plusieurs mesures effectuées, plus l'amplitude de l'onde électromagnétique, et en particulier l'echo radar, reçue pour chacune des mesures diminue plus la couche métallique est corrodée.For several measurements made, the more the amplitude of the electromagnetic wave, and in particular the radar echo, received for each of the measurements decreases the more the metal layer is corroded.
Ainsi ces mesures permettent de déterminer l'épaisseur de la couche métallique restante c'est à dire l'épaisseur de la couche métallique non- corrodée. On note qu'une seule mesure permet de déterminer l'état de corrosion de la couche métallique.Thus these measurements make it possible to determine the thickness of the remaining metal layer, that is to say the thickness of the non-corroded metal layer. It is noted that a single measurement makes it possible to determine the state of corrosion of the metal layer.
Cette détection du capteur 2 et en particulier de la couche métallique 10 dépend principalement de l'épaisseur 24 de la couche métallique 10 appliquée sur le substrat 9 et d'une grandeur électromagnétique nommée épaisseur de peau δ, dont la détermination dépend de l'équation suivante :This detection of the sensor 2 and in particular of the metal layer 10 depends mainly on the thickness 24 of the metal layer 10 applied to the substrate 9 and an electromagnetic quantity called skin thickness δ, the determination of which depends on the equation next :
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0001
avec :with:
- p et μR se rapportant respectivement à la résistivité et la perméabilité relative de la couche métallique,p and μ R respectively relating to the resistivity and relative permeability of the metal layer,
-/ correspondant à la fréquence de l'onde électromagnétique envoyée par le module émission,- / corresponding to the frequency of the electromagnetic wave sent by the transmission module,
- μ0 se rapportant à la constante de perméabilité absolue.- μ 0 relating to the constant of absolute permeability.
A la figure 8, le système de contrôle comprenant un radar et un capteur avec une topologie en grille 22, est mise en œuvre dans un ouvrage d'architecture en bois.In FIG. 8, the control system comprising a radar and a sensor with a grid topology 22 is implemented in a wooden architecture structure.
Le capteur 2 est placé entre la paroi intérieure 13 et extérieure 15 d'un ouvrage soumis à des risques d'altération par humidité et l'eau qui provoque le pourrissement du bois. Entre la paroi intérieure 13 et extérieure 15, s'il y a une couche d'isolation 14, dans ce cas le capteur 2 est placé entre la couche d'isolation 14 et la paroi intérieure 13. Ce placement du capteur 2 réalisé de cette manière n'est pas limitatif.The sensor 2 is placed between the inner wall 13 and outer 15 of a structure subject to the risk of alteration by moisture and water that causes the rotting of wood. Between the inner wall 13 and outer wall 15, if there is an insulation layer 14, in this case the sensor 2 is placed between the insulation layer 14 and the inner wall 13. This placement of the sensor 2 made of this way is not limiting.
Selon le même processus des puises électromagnétiques propagatifs réfléchis 19 sont reçus par le module de réception 18 du radar et un écho radar est détecté.According to the same process, reflected propagating electromagnetic pulses 19 are received by the radar receiving module 18 and a radar echo is detected.
La figure 9 illustre l'évolution de l'amplitude de l'écho électromagnétique détecté en fonction du rapport entre l'épaisseur « e » 24 de la couche métallique non-corrodée et l'épaisseur de peau « δ », durant la phase de progression de la corrosion 26 de la couche métallique.FIG. 9 illustrates the evolution of the amplitude of the electromagnetic echo detected as a function of the ratio between the thickness "e" 24 of the layer non-corroded metal and the skin thickness "δ", during the phase of progression of corrosion 26 of the metal layer.
Pour tout élément métallique comme la couche métallique plane sondée par l'écho radar de durée Mf, celui-ci se comporte comme un miroir parfait dès que l'épaisseur du plan est supérieure à l'épaisseur de peau δ.For any metallic element such as the plane metallic layer probed by the radar echo of duration Mf, it behaves as a perfect mirror as soon as the thickness of the plane is greater than the skin thickness δ.
Pour un puise électromagnétique émis par le module d'émission, d'une valeur du giga hertz, l'épaisseur de peau dans le métal et notamment dans le fer est inférieure au micron.For an electromagnetic pick emitted by the emission module, of a value of giga hertz, the skin thickness in the metal and in particular in iron is less than one micron.
Pour une valeur de 5OkHz, l'épaisseur de peau est de l'ordre de 10μm. Quand la couche métallique du capteur est complètement corrodée, des oxydes ont remplacé la couche métallique.For a value of 5OkHz, the skin thickness is of the order of 10 .mu.m. When the metal layer of the sensor is completely corroded, oxides have replaced the metal layer.
Il n'y a plus d'épaisseur de peau et la couche métallique oxydée ne possède plus la propriété de réflexion des ondes électromagnétiques. Alors, le capteur n'est plus détecté et donc ne génère plus d'écho important au niveau du module de réception.There is no more skin thickness and the oxidized metal layer no longer has the reflective property of electromagnetic waves. Then, the sensor is no longer detected and therefore no longer generates significant echo at the receiving module.
Dans des états intermédiaires compris entre une couche métallique non corrodée et une couche métallique complètement corrodée l'intensité de l'écho reçu permet de déterminer l'état de corrosion du capteur.In intermediate states between a non-corroded metal layer and a completely corroded metal layer, the intensity of the echo received makes it possible to determine the corrosion state of the sensor.
On note que sans contrôle de la corrosion à partir d'une topologie de gravures particulière, la couche métallique du capteur présenterait des corrosions partielles et non uniformes, et par conséquent non reproductibles ce qui ne permet pas d'obtenir des mesures fiables. La topologie en grille permet d'obtenir une amplitude liée à l'épaisseur de la couche métallique ; d'autres topologies où la couche métallique n'est pas continue sont possibles. Les modes de réalisations décrits précédemment ne sont pas limitatifs, d'autres modes utilisant des techniques électromagnétiques directes peuvent être utilisés.It is noted that without control of corrosion from a particular etching topology, the metal layer of the sensor would present partial and non-uniform corrosions, and therefore not reproducible which does not allow to obtain reliable measurements. The grid topology makes it possible to obtain an amplitude related to the thickness of the metal layer; other topologies where the metal layer is not continuous are possible. The embodiments described above are not limiting, other modes using direct electromagnetic techniques can be used.
Un autre mode de réalisation utilisant des techniques électromagnétiques directes peut être obtenu en utilisant des techniques inductives où l'appareil de contrôle (16) est constitué d'un ensemble de bobines capables de générer un champ magnétique variable dans le temps. Le champ magnétique généré interagit avec les propriétés magnétiques de la couche métallique 10 du capteur, ce qui a pour effet soit de modifier le champ primaire, soit d'en créer un second. L'appareil de contrôle mesure soit la reluctance du champ magnétique, soit la variation d'impédance de la bobine, induite par les courants de Foucault générés à la surface de l'acier par l'application du champ magnétique. Ces deux grandeurs sont sensibles à l'épaisseur de la couche métallique non corrodée, par conséquent elles sont sensibles à l'état de corrosion du capteur.Another embodiment using direct electromagnetic techniques can be obtained using inductive techniques where the control apparatus (16) consists of a set of coils capable of generating a time-varying magnetic field. The generated magnetic field interacts with the magnetic properties of the metal layer 10 of the sensor, which has the effect of either modifying the primary field, or to create a second one. The tester measures either the magnetic field reluctance or the coil impedance variation induced by the eddy currents generated at the surface of the steel by the application of the magnetic field. These two quantities are sensitive to the thickness of the uncorroded metal layer, therefore they are sensitive to the corrosion state of the sensor.
Dans les modes de réalisation de l'invention permettant un contrôle par mesure d'impédance et par réflexion électromagnétique, l'appareil de contrôle permet la collecte des mesures et contient un module de traitement des données et un module mémoire.In the embodiments of the invention allowing impedance and electromagnetic reflection control, the control apparatus permits the collection of measurements and contains a data processing module and a memory module.
Si des capteurs sont placés à différentes profondeurs et à différents endroits de l'ouvrage d'architecture, alors l'appareil de contrôle peut servir à sonder un grand nombre de capteurs inclus dans l'architecture.If sensors are placed at different depths and at different points in the architecture, then the tester can be used to probe a large number of sensors included in the architecture.
Le système décrit comprend une base de données comprenant des informations sous forme de données enregistrées se rapportant à la profondeur de pénétration des agents agressifs en différents points de l'ouvrage d'architecture. Les capteurs comprennent un système d'identification radio-fréquence ainsi que les appareils de contrôle.The described system comprises a database comprising information in the form of recorded data relating to the penetration depth of the aggressive agents at different points of the architectural work. The sensors include a radio frequency identification system as well as control devices.
Les données identifiant ces capteurs et ces appareils de contrôle sont archivées dans les bases de données ainsi que les données de mesures effectuées à partir des appareils de contrôle et des capteurs. Grâce à ces données le gestionnaire d'ouvrage pourra effectuer un suivi préventif de l'ouvrage.The data identifying these sensors and these control devices are archived in the databases as well as the measurement data made from the control devices and the sensors. Thanks to these data, the book manager can carry out a preventive follow-up of the book.
De plus l'ouvrage peut être doté d'une mémoire archivant des informations se rapportant aux mesures effectuées.In addition the book may be provided with an archiving memory information relating to the measurements made.
Des transferts réguliers des données provenant d'appareils de contrôle vers la mémoire de l'ouvrage permettent de rassembler toutes les données concernant l'ouvrage dans la mémoire de l'ouvrage. En outre l'utilisation dans les modes de réalisation mettant en œuvre l'invention, des appareils de contrôle décrient ci-dessus n'est pas limitative.Regular transfers of data from control devices to the memory of the book can gather all the data about the book in the book's memory. In addition, the use in embodiments embodying the invention of control devices described above is not limiting.
L'invention n'est pas limitée aux seuls cas des systèmes décrits ci- dessus. Elle peut être mise en oeuvre par exemple pour le contrôle du risque corrosif des tubes métalliques utilisés pour consolider les puits de pétrole ou de gaz, ou encore pour le contrôle du risque corrosif de tubes de transport à distance de produits pétroliers, chimiques, ou gaziers. De plus ce système peut également s'appliquer à d'autres matériaux qui sont susceptibles de s'altérer à cause d'agents corrosifs. The invention is not limited to the only cases of the systems described above. It can be used, for example, to control the corrosive risk of metal tubes used to consolidate oil or gas wells, or to control the corrosive risk of pipes carrying petroleum, chemical or gas products at a distance. . In addition, this system can also be applied to other materials that are susceptible to deterioration due to corrosive agents.

Claims

REVENDICATIONS
1. Capteur pour un système de contrôle de l'altération de matériaux, comportant un substrat (9) résistant à la corrosion sur lequel est appliqué un élément métallique (10), caractérisé en ce que ledit élément métallique présente un état de surface adapté de façon à contrôler la localisation de l'initiation de sa corrosion et le cas échéant la propagation de celle-ci.A sensor for a material alteration control system, comprising a corrosion-resistant substrate (9) to which a metal element (10) is applied, characterized in that said metallic element has a surface condition adapted from in order to control the location of the initiation of its corrosion and, if necessary, the propagation thereof.
2. Capteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit état de surface comprend au moins une discontinuité.2. Sensor according to claim 1, characterized in that said surface state comprises at least one discontinuity.
3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit état de surface présente au moins une gravure.3. Sensor according to claim 2, characterized in that said surface state has at least one etching.
4. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément métallique est une couche métallique.4. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that said metal element is a metal layer.
5. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément métallique est un fil métallique.5. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that said metal element is a metal wire.
6. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément métallique (10) comprend au moins deux bornes de connexion (11 ,12).6. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that said metal element (10) comprises at least two connection terminals (11, 12).
7. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (9) est en plastique ou en céramique.7. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate (9) is plastic or ceramic.
8. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce quejedit élément métallique (10) a une épaisseur adaptée pour réfléchir les ondes électromagnétiques. 8. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that said metal element (10) has a thickness adapted to reflect the electromagnetic waves.
9. Système de contrôle de l'altération de matériaux comprenant un appareil de contrôle (1 ,16) et un capteur (2), ledit capteur (2) comportant des moyens de liaisons (7,19,20) avec ledit appareil de contrôle (1 ,16), caractérisé en ce que ledit capteur (2) est un capteur selon l'une des revendications précédentes.9. Material alteration control system comprising a control apparatus (1, 16) and a sensor (2), said sensor (2) having connection means (7, 19, 20) with said control apparatus (1, 16), characterized in that said sensor (2) is a sensor according to one of the preceding claims.
10. Système selon la revendication précédente, dans lequel ledit appareil de contrôle (16) comprend un émetteur-récepteur radiofréquence ou un équipement électrique de mesures d'impédance.10. System according to the preceding claim, wherein said control apparatus (16) comprises a radio frequency transceiver or an electrical equipment for measuring impedance.
11. Procédé de contrôle de l'altération de matériaux, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : transmission d'au moins un signal électromagnétique en direction d'un élément métallique d'un capteur (2) conforme à l'une des revendications 1 à 8 par un appareil de contrôle (1 ,16), traitement dudit signal électromagnétique par un élément métallique (10) dudit capteur (2), réception dudit signal électromagnétique par ledit appareil de contrôle (1 ,16), détermination d'une mesure de la corrosion dudit élément métallique par ledit appareil de contrôle (1 ,16), à partir dudit signal électromagnétique reçu.11. A method of controlling the deterioration of materials, characterized in that it comprises the following steps: transmission of at least one electromagnetic signal in the direction of a metal element of a sensor (2) according to one Claims 1 to 8 by a control device (1, 16), processing said electromagnetic signal by a metal element (10) of said sensor (2), receiving said electromagnetic signal by said control device (1, 16), determining the a measurement of the corrosion of said metallic element by said control device (1, 16), from said received electromagnetic signal.
12. Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que ledit signal électromagnétique est une onde électromagnétique et en ce que ledit traitement comprend au moins une étape consistant à réfléchir ladite onde électromagnétique (19,20) par ledit élément métallique (10).12. The method of claim 11, characterized in that said electromagnetic signal is an electromagnetic wave and in that said processing comprises at least one step of reflecting said electromagnetic wave (19,20) by said metal element (10).
13. Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que ledit signal électromagnétique est un courant électrique et en ce que ledit traitement comprend au moins une étape consistant à faire passer ledit courant électrique dans ledit élément métallique (10). 13. The method of claim 11, characterized in that said electromagnetic signal is an electric current and in that said treatment comprises at least one step of passing said electric current into said metal element (10).
PCT/EP2008/058918 2007-07-09 2008-07-09 System, method and sensor for monitoring the impairment of materials by moisture WO2009007395A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08774924A EP2167936A1 (en) 2007-07-09 2008-07-09 System, method and sensor for monitoring the impairment of materials by moisture

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR07/04960 2007-07-09
FR0704960A FR2918750B1 (en) 2007-07-09 2007-07-09 SYSTEM, METHOD, AND SENSOR FOR CONTROLLING THE ALTERATION OF WET MATERIALS.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009007395A1 true WO2009007395A1 (en) 2009-01-15

Family

ID=39092750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/058918 WO2009007395A1 (en) 2007-07-09 2008-07-09 System, method and sensor for monitoring the impairment of materials by moisture

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2167936A1 (en)
FR (1) FR2918750B1 (en)
WO (1) WO2009007395A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011083142A1 (en) 2010-01-08 2011-07-14 Bouygues Travaux Publics Method for measuring corrosion in a concrete building
CN107766906A (en) * 2017-11-20 2018-03-06 福建师范大学福清分校 Steel corrosion detecting system and detection method based on high frequency passive RFID label tag
US10145800B1 (en) * 2017-05-24 2018-12-04 C.R.F. Società Consortile Per Azioni Method for detecting corrosion of a surface not exposed to view of a metal piece, by means of thermographic analysis
WO2019084694A1 (en) * 2017-11-06 2019-05-09 Auscultech Inc. System, electrode and method for evaluating a condition of steel reinforcements in concrete

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5728943A (en) * 1996-03-15 1998-03-17 Northwest Pipeline Corporation Method and system for detection and prevention of stress corrosion cracking in buried structures
US5874309A (en) * 1996-10-16 1999-02-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for monitoring metal corrosion on integrated circuit wafers
WO2004031739A2 (en) * 2002-10-01 2004-04-15 Bae Systems Plc Corrosion sensing microsensors
DE202006009541U1 (en) * 2006-06-19 2006-10-19 GAV GmbH Schachtabdeckungen - Entwässerungstechnik Steel reinforcement corrosion influencing materials monitoring method for chlorinated concrete part, has antenna for wireless transmission of corrosion condition of only one sensing unit found by electronic device to evaluation device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5728943A (en) * 1996-03-15 1998-03-17 Northwest Pipeline Corporation Method and system for detection and prevention of stress corrosion cracking in buried structures
US5874309A (en) * 1996-10-16 1999-02-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for monitoring metal corrosion on integrated circuit wafers
WO2004031739A2 (en) * 2002-10-01 2004-04-15 Bae Systems Plc Corrosion sensing microsensors
DE202006009541U1 (en) * 2006-06-19 2006-10-19 GAV GmbH Schachtabdeckungen - Entwässerungstechnik Steel reinforcement corrosion influencing materials monitoring method for chlorinated concrete part, has antenna for wireless transmission of corrosion condition of only one sensing unit found by electronic device to evaluation device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DICKERSON N.P. ET AL.: "Wireless threshold sensors for detecting corrosion in reinforced concrete structures", PROCEEDINGS OF SPIE - THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING; SMART STRUCTURES AND MATERIALS, vol. 6174, 2006, pages 61741L-1 - 61741L-8, XP002470530 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011083142A1 (en) 2010-01-08 2011-07-14 Bouygues Travaux Publics Method for measuring corrosion in a concrete building
US10145800B1 (en) * 2017-05-24 2018-12-04 C.R.F. Società Consortile Per Azioni Method for detecting corrosion of a surface not exposed to view of a metal piece, by means of thermographic analysis
WO2019084694A1 (en) * 2017-11-06 2019-05-09 Auscultech Inc. System, electrode and method for evaluating a condition of steel reinforcements in concrete
US11300497B2 (en) 2017-11-06 2022-04-12 Auscultech Inc. System, electrode and method for evaluating a condition of steel reinforcements in concrete
CN107766906A (en) * 2017-11-20 2018-03-06 福建师范大学福清分校 Steel corrosion detecting system and detection method based on high frequency passive RFID label tag

Also Published As

Publication number Publication date
FR2918750A1 (en) 2009-01-16
FR2918750B1 (en) 2010-03-12
EP2167936A1 (en) 2010-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fan et al. Techniques of corrosion monitoring of steel rebar in reinforced concrete structures: A review
Sharma et al. Ultrasonic guided waves for monitoring corrosion in submerged plates
EP2936108B1 (en) Method for monitoring a civil engineering construction
Tang et al. A review on fiber optic sensors for rebar corrosion monitoring in RC structures
EP2861959B1 (en) Device for measuring the corrosion in a metallic structure or a structure comprising metal reinforcement, associated uses and method
FR3040190A1 (en)
CN104215569B (en) A kind of steel rust in concrete and stress state in-situ monitoring method
WO2016107909A1 (en) Method of checking a flexible line and associated installation
EP0259253B1 (en) Method for localization of zones in reinforced concrete needing repair
EP2434280B1 (en) Non-destructive testing of an aircraft structure
EP2167936A1 (en) System, method and sensor for monitoring the impairment of materials by moisture
Zou et al. Nondestructive corrosion detection using fiber optic photoacoustic ultrasound generator
US20060049341A1 (en) Method for examining corrosion of a steel reinforcement rod embedded in concrete
US20140028328A1 (en) Method And Device for Measuring Corrosion Metal Loss
KR101846504B1 (en) Deterioration system for the concrete layer of a bridge
FR3121216A1 (en) Process for in situ determination of the mechanical characteristics of the concrete of a structure
Sammut et al. Microscale miniaturisation of chloride ion detection sensors for long‐term embedding in reinforced concrete structures
EP4165391A1 (en) Magnetic corrosion indicator
Arndt et al. MONITORING OF REINFORCED CONCRETE CORROSION AND DETERIORATION BY PERIODIC MULTI‐SENSOR NON‐DESTRUCTIVE EVALUATION
JP2009244076A (en) Method and system of detecting alteration state of heterogeneous substance in medium using electromagnetic wave radar
JP6973324B2 (en) Anomaly detection method
Na et al. Impedance based health monitoring technique with probabilistic neural network for possible wall thinning detection of metal structures
Thakur et al. A Review on Non-destructive Techniques for Corrosion Monitoring in Reinforced Concrete Structures
Tang et al. Monitoring pitting corrosion penetration in steel rebar using optical fiber
FR3130375A1 (en) Process for detecting corrosion and evaluating infiltration by measuring the value of a magnetic characteristic.

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08774924

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2008774924

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008774924

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE