Une nouvelle technologie à la rescousse des ponts

Montréal, le 25 février 2015 – L’Amérique du Nord vit actuellement un important problème d’infrastructure. Ainsi, un tiers des 75 000 ponts canadiens affichent une courte durée de vie résiduelle en raison de lacunes structurelles et fonctionnelles. Aux États‑Unis, la situation n’est guère meilleure.

Plusieurs effondrements catastrophiques au cours des dernières décennies ont incité les ingénieurs à mettre au point de meilleures méthodes de surveillance. Chez nous comme chez l’oncle Sam, rehausser la sécurité des ponts devient urgent. D’autant plus que l’hiver, le sel et l’enlèvement de la neige accélèrent la corrosion.

Heureusement, la situation pourrait bientôt s’améliorer grâce à Tarek Zayed de l’Université Concordia. Avec l’aide d’étudiants des cycles supérieurs, il développe des méthodes de visualisation susceptibles d’accroître radicalement la qualité et la fiabilité du processus d’inspection des ponts.

« Encore aujourd’hui, nous nous en remettons aux inspections visuelles, explique M. Zayed, qui est professeur au Département de génie du bâtiment, civil et environnemental. Les experts repèrent les fissures, puis en évaluent la longueur et la profondeur. Cette approche convient bien aux problèmes situés en surface, mais qu’en est-il de l’intérieur de la structure? »

Pour inspecter sous la chaussée, les chercheurs utilisent un radar pénétrant GPR (pour Ground Penetrating Radar). Cette technologie fait appel à des ondes électromagnétiques qui sont dirigées sous le béton ou tout autre matériau. Ils examinent ensuite la manière dont les ondes se répercutent.

Lorsqu’elles traversent la dalle de béton du tablier d’un pont, les ondes sont réfléchies par les barres d’armature. Un signal clair et fort indique que celles-ci sont en bonne condition. À l’inverse, un signal flou et faible traduit un état de détérioration.

Maintenant, reste à savoir dans quelle mesure la détérioration représente un danger. Or, le P^r Zayed et ses étudiants proposent plusieurs solutions novatrices à cette question essentielle.

Surveiller la santé d’un pont tout au long de son cycle de vie

Tarek Zayed en est persuadé : les mesures prises au moyen d’un radar pénétrant devraient s’inscrire dans le cadre d’une surveillance continue, être effectuées à plusieurs reprises durant le cycle de vie d’un pont et faire l’objet d’une comparaison avec les données initiales.

Les mesures d’un pont « en santé » constituent une base de référence. Toute variation par rapport aux valeurs de départ indique une détérioration progressive. Cette méthode est très prometteuse pour la gestion des nouveaux ponts. D’ailleurs, elle est déjà utilisée dans le cadre de projets pilotes au Québec et dans l’État du New Jersey.

Cartographier la détérioration grâce à une méthode de visualisation par couleurs

Les ponts construits il y a plusieurs décennies requièrent une approche différente. Le Pr Zayed et son équipe proposent une nouvelle méthode sophistiquée, l’étalonnage des seuils après répartition en grappes des données (clustering-based threshold calibration).

Les chercheurs utilisent des calculs mathématiques complexes pour analyser les données recueillies par radar pénétrant. Ils les répartissent ensuite en trois catégories chromocodées : vert signifiant un bon état; jaune, corrosion modérée; et rouge, corrosion critique. Bien définies, les limites entre les différentes catégories ne se prêtent pas à l’interprétation individuelle de l’expert.

Un simple coup d’œil aux cartes produites au moyen de cette technique permet de repérer immédiatement les parties du tablier dont il faut s’occuper sans tarder.

« En déterminant des seuils de détection des différents états du béton – bonne condition, détérioration modérée ou état critique –, nous avons réussi une avancée majeure, affirme Tarek Zayed. Je crois que de nombreuses autres autorités en Amérique du Nord voudront adopter notre méthode. »