Conception d'un nouvel appareil d'auscultation des couches de béton projeté sur les parois des galeries de mines souterraines

Ce rapport présente les faits saillants d’une étude sur la faisabilité de l’auscultation des parois de béton projeté dans les mines souterraines à l’aide d’une méthode d’auscultation non destructive appelée MSR Impact-Écho développée par le laboratoire d’auscultation non destructive de l’université McGill. Le béton projeté est couramment utilisé dans les mines souterraines comme moyen de support de terrain qui garantie jusqu'à un certain point la sécurité des ouvriers. Malgré certains avantages importants de ce type de système de support de terrain, plusieurs problèmes ont été identifiés tels que le manque d'un système de contrôle de la qualité en ce qui concerne l'application du béton projeté et l'état réel de la couche de béton projeté. Le rapport présente une revue de la littérature abordant les méthodes d’auscultation non destructives suivi d’une description de la version améliorée du système MSR Impact-Écho pour mesurer l’épaisseur et la qualité du béton projeté. Une étude sur les propriétés dynamiques du béton projeté de type NOVOCON® a été réalisée à l’aide de ce système, soit un type normal de résistance ultime de 35 MPa et un autre ayant la même résistance, mais avec des fibres métalliques. Les résultats tirés des essais en laboratoire sur des échantillons de béton projeté ayant différentes épaisseurs (5, 10, 15 et 20 cm) montrent qu'il faut s'attendre à une vitesse d'onde de compression et de cisaillement supérieure dans le béton projeté ayant des fibres métalliques. Dans le cas du béton projeté sans fibres, la vitesse moyenne de l'onde de compression est de 3680 m/s et celle de l'onde de cisaillement est égale à 2224 m/s. En ce qui concerne le béton projeté avec fibres métalliques, la vitesse de l'onde de compression et de cisaillement est de 4020 m/s et 2415 m/s respectivement. Les vitesses d'ondes de compression et de cisaillement, déterminées par la voie de ces essais ont été utilisées avec succès dans une auscultation en chantier. Dans la mesure du possible, il est préférable de procéder à une calibration avant de commencer une série d'acquisition afin d'avoir des valeurs de vitesse les plus précises pour chaque site. Les propriétés mécaniques du béton projeté déterminées avec la méthode MSR Impact-Écho sont en moyenne entre 12% et 25% inférieures aux valeurs statiques en ce qui concerne le module d’élasticité et entre 0% et 12% pour le coefficient de Poisson. Plusieurs visites à des mines souterraines ont permis de vérifier la faisabilité du concept et d’établir un devis technique pour mesurer l’épaisseur et les propriétés mécaniques du béton projeté dans un environnement hostile. Les essais effectués à l’aide d’un prototype robuste et portable développé dans le cadre de ce projet ont confirmé qu'il est possible de déterminer l'épaisseur du béton projeté avec une précision allant de quelques millimètres (en général) jusqu’à 1 cm (dans un seul cas) et d'en faire l'évaluation des propriétés élastiques dynamiques. Une nouvelle procédure de préparation de surface du béton, nous a permis de pouvoir ausculter des épaisseurs de plus en plus minces. La limite établie à date pour le béton projeté se situe aux alentours de 5 cm. Toutefois, il reste à améliorer certains points tels que la possibilité de mesurer des épaisseurs de moins de 50 mm et la miniaturisation du système afin de permettre à l'usager de porter l'instrument en tout temps sur lui, soit dans sa main, sur son épaule ou autour de sa taille. Les auteurs de ce rapport ont également utilisé cette technologie avec succès dans d’autres domaines d’application tels que l’évaluation de la qualité des cellules d’électrolyse dans les affineries à l’est de Montréal et la localisation des conduits de câbles de haute tension dans la plate-forme des tunnels dans le métro de Montréal.

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