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Comment mesurer numériquement le profil de la surface du béton (CSP) ?

Produits référencés :

Pour que les revêtements et les revêtements intérieurs adhèrent correctement aux surfaces en béton, il faut un nettoyage adéquat et il est souvent nécessaire de rendre le béton rugueux pour augmenter la surface. La rugosité, également connue sous le nom de profil de surface, peut être conférée au béton par un nettoyage au jet d'abrasif, une gravure à l'acide ou divers outils électriques à impact ou à scarification. La profondeur du profil de surface qui en résulte peut influencer l'adhérence et les performances du revêtement. Les fabricants de revêtements et/ou les propriétaires d'installations spécifient souvent le nettoyage et la rugosité de la surface du béton avant l'installation du produit.

Traditionnellement, le profil de la surface (rugosité) du béton préparé a été évalué visuellement à l'aide de puces de profil de surface du béton (CSP) telles que celles décrites dans le guide no 310.2R, Selecting and Specifying Concrete Surface Preparation for Sealers, Coatings, Polymer Overlays, and Concrete Repair, produit par l'International Concrete Repair Institute (ICRI). Cette directive résume les capacités et les limites des diverses méthodes utilisées pour préparer les surfaces en béton en vue de l'application de revêtements et de réparations. Les éclats sont sans doute la méthode la plus reconnue et la plus fréquemment spécifiée pour évaluer la rugosité du béton ; toutefois, cette méthode est qualitative et exige un certain jugement de la part de l'inspecteur individuel.

Plus récemment, des options numériques telles que le PosiTector SPG TS ont permis aux inspecteurs de mesurer le profil de surface du béton à l'aide d'une méthode numérique et quantitative, conformément à la norme ASTM D8271. Bien que cette méthode présente des avantages significatifs, son adoption était auparavant limitée par la difficulté d'établir des références croisées entre la méthode CSP Chip (où le numéro de puce qui ressemble le plus à la finition de surface du béton est rapporté) et la méthode Digital Depth Micrometer (où le profil en millièmes est rapporté).

Cependant, dans un article récent de Beamish et Corbett (2022)1, une étude a été entreprise pour créer un tableau de référence croisée afin que les deux méthodes puissent être utilisées de manière interchangeable. Les détails de la procédure utilisée pour créer ce tableau sont présentés à l'annexe A de cet article.

Image d'un tableau de correspondance entre les puces ICRI CSP (1-10) et les micromètres numériques de profondeur ASTM D8271 (en millièmes de pouce).

Utilisation des copeaux du comparateur CSP pour évaluer le profil de la surface du béton

Les puces ICRI sont disponibles sous la forme d'un jeu de 10 puces présentant différents degrés de rugosité de la surface et indiquant les différentes méthodes de préparation de la surface du béton, comme le décapage à l'acide, le meulage, le grenaillage, le sablage et la scarification. Ces jetons sont conçus comme un comparateur visuel et tactile pour identifier le degré de rugosité de la surface. L'utilisateur compare le béton préparé aux éclats CSP et indique le numéro de l'éclat qui ressemble le plus à la surface. De nombreux travaux précisent le type de préparation de surface requis.

Les puces CSP de l'ICRI mesurent environ 16 pouces carrés (3,5" x 4,5") et sont conçues pour reproduire 10 profils de surface, comme indiqué dans le tableau 1.

Image d'un tableau listant les puces CSP de l'ICRI (1-10) et leur représentation approximative des méthodes de préparation de surface pour le béton
Une photo des ICRI CSP Chips (1-10) posées, côte à côte.
Photo de produit de la jauge de profil de surface du béton PosiTector SPG TS

Une autre solution de mesure numérique pour le profil de la surface du béton

ASTM D8271, Standard Méthode de test pour la mesure directe du profil de surface du béton préparé décrit une procédure alternative pour acquérir des mesures directement à partir du béton préparé en utilisant un micromètre électronique de profondeur tel que le PosiTector SPG TS. Ces instruments ont une base plate et une pointe à ressort qui tombe dans les vallées du profil de surface.

La base plate de la jauge PosiTector SPG TS repose sur les sommets les plus élevés et chaque mesure est la distance entre les sommets locaux les plus élevés et la vallée particulière dans laquelle la pointe est projetée. Les instruments de ce type sont idéaux pour mesurer jusqu'à 6 mm de hauteur de profil directement sur la surface sans avoir besoin de mastic de réplique ou de l'imprécision des comparateurs visuels. Ils sont idéaux pour mesurer le profil de surface du béton qui a été préparé par sablage, scarification, meulage, attaque à l'acide et autres méthodes préparatoires.

Corrélation entre la mesure directe et l'évaluation visuelle des profils de surface du béton

Contrairement aux comparateurs visuels qualitatifs, la méthode ASTM D8271 est quantitative mais n'est pas encore largement spécifiée. Une étude a été menée à l'aide de répliques rigides, moulées en époxy, de sept des dix puces CSP de l'ICRI (CSP 1-7) et de la méthode ASTM D8271, en utilisant le micromètre numérique de profondeur PosiTector SPG TS.

Le tableau de consultation présenté ci-dessous permet au rédacteur de devis de convertir facilement une évaluation qualitative (p. ex. ICRI CSP 1-7) en une gamme quantitative pour le profil de surface du béton. Les plages ne sont indiquées que pour les CSP 1 à 7, car seules celles-ci ont été étudiées au cours de cette recherche et les valeurs sont arrondies. Les tolérances ont été établies sur la base des données de déviation de standard .

Image d'un tableau de correspondance entre les puces ICRI CSP (1-7) et les micromètres numériques de profondeur ASTM D8271 (en millièmes de pouce).
Photo d'un PosiTector SPG TS mesurant le profil de la surface du béton sur une dalle de béton

Avantages des mesures quantitatives avec l'appareil de mesure du profil de la surface du béton PosiTector SPG TS

Contrairement aux évaluations visuelles subjectives, l'appareil numérique PosiTector SPG TS Concrete Surface Profile Gage fournit une véritable analyse quantitative dans le domaine de la mesure de la rugosité. Le site PosiTector SPG , facile à utiliser, offre une vitesse de mesure rapide de plus de 50 lectures par minute et une mémoire embarquée pour la tenue d'un registre, la révision et le partage avec d'autres utilisateurs pour une analyse plus approfondie.

Doté d'un puissant mode statistique permettant d'afficher la moyenne, la déviation standard et la profondeur de profil min/max, le modèle américain PosiTector SPG est idéal pour analyser rapidement et précisément de grandes surfaces. L'alarme HiLo avertit de manière audible et visible lorsque les mesures dépassent les limites spécifiées par l'utilisateur. Avec une face d'usure en alumine durable et une pointe de sonde en carbure de tungstène, le PosiTector SPG a été conçu pour une longue durée de vie et une précision continue.

Détermination de la conformité aux spécifications du profil de la surface du béton

Pour déterminer la conformité aux spécifications du profil de surface du béton, l'AMPP Standard Practice SP21513, Procedure for Determining Conformance to Concrete Surface Profile Requirements (Procédure pour déterminer la conformité aux exigences du profil de surface du béton ) indique où prendre les mesures et combien de mesures prendre, et fournit des conseils sur la manière d'identifier les zones non conformes. Ce site standard décrit une procédure adaptée à une utilisation en laboratoire et sur le terrain pour déterminer la conformité au profil de surface spécifié sur les substrats en béton en utilisant la méthode 1 : le micromètre de profondeur tel que décrit dans la norme ASTM D8271 et la méthode 2 : les copeaux de profil de surface du béton (CSP) (CSP 1-10) tels que décrits dans la directive ICRI n° 310.2R.

Annexe A : Résumé du plan d'expérience

La conception de l'étude était initialement composée de méthodologies spécifiquement choisies pour permettre aux prescripteurs de passer de techniques d'évaluation qualitative du profil de surface à des gammes quantitatives.

Mesures du profil de surface du profil de surface du béton (CSP) 1-7 de l'ICRI à l'aide d'un micromètre numérique de profondeur (ASTM D8271)

Les puces CSP de l'ICRI sont fabriquées à partir d'un caoutchouc gris et souple qui est acceptable pour la plupart des applications, mais qui a posé problème pour cette recherche. La sonde du micromètre numérique de profondeur destiné à être utilisé pour obtenir des mesures du profil de surface sur ces CSP Chips contient une pointe conique de 60° en acier inoxydable, montée sur ressort, qui pénétrerait dans le caoutchouc souple et générerait de fausses valeurs élevées. Par conséquent, des moules en silicone de CSP 1-7 ont été réalisés et une époxy noire a été coulée dans chaque moule, créant ainsi des répliques exactes de CSP 1-7 en époxy durci qui ne seraient pas affectées par la sonde du micromètre et la pression.

Une fois l'époxy complètement durci, trois sous-lots de 15 lectures chacun ont été obtenus sur les répliques du CSP 1-7 par 6 techniciens (indépendamment) à l'aide d'un micromètre numérique de profondeur (jauge) PosiTector SPG TS d'une portée allant jusqu'à 250 mils et stockés dans la mémoire de la jauge pour une analyse ultérieure.

Dans tous les cas, les répliques en époxy mastic (méthode de mesure indirecte) ont produit une hauteur de profil de surface plus importante que la méthode de mesure directe (c'est-à-dire les mesures effectuées directement à partir des puces CSP) et l'écart standard des données était plus important.

Résultats

Le tableau 2 contient les résultats ; le graphique 2 illustre les données.

Mesures effectuées sur des pièces coulées en époxy de l'ICRI CSP 1-7 à l'aide d'un micromètre à profondeur numérique (ASTM D8271)

Image d'un graphique reliant les répliques de la puce CSP ICRI (1-7) à la lecture moyenne en mils à l'écart des moyennes, en mils, sur standard .
Image d'un graphique reliant les répliques de la puce ICRI CSP (1-7) à la lecture moyenne en mils à l'écart standard des moyennes, en mils

Conclusions

Pour que les revêtements et les revêtements intérieurs adhèrent correctement aux surfaces en béton, il faut les nettoyer correctement et souvent rendre le béton rugueux pour augmenter la surface. La rugosité, également connue sous le nom de profil de surface, peut être conférée au béton par un nettoyage au jet d'abrasif, une gravure à l'acide ou divers outils électriques à impact ou à scarification. La profondeur du profil de surface qui en résulte peut influer sur l'adhérence et les performances du revêtement ou de la doublure. Les fabricants de revêtements et/ou les propriétaires d'installations spécifient souvent le nettoyage et la rugosité de la surface du béton avant l'installation du produit.

Les puces CSP produites par l'ICRI sont sans doute la méthode la plus reconnue et la plus fréquemment spécifiée pour évaluer la rugosité du béton ; toutefois, cette méthode est qualitative et nécessite un certain jugement. Les procédures décrites dans la norme ASTM D8271 sont quantitatives mais ne sont pas largement spécifiées au moment de la rédaction de cet article.

Cette étude a révélé qu'il existe des différences entre la prise de mesures directes sur des surfaces connues (c'est-à-dire les panneaux CSP de l'ICRI) et l'obtention de mesures indirectes à partir d'un moulage en mastic époxy de ces mêmes surfaces connues. Il est donc important que le prescripteur indique quelle méthode doit être utilisée lorsque des méthodes quantitatives sont invoquées dans les documents contractuels (ASTM D8271).

Le tableau de consultation permet au rédacteur de devis de convertir facilement une méthode qualitative en une gamme quantitative de profil de surface sur le béton. Les plages ne sont indiquées que pour les CSP 1 à 7, car seuls ces derniers ont été étudiés au cours de cette recherche. Les valeurs sont arrondies. De plus, puisqu'il est possible d'effectuer une mesure directe à partir du béton, il n'est pas très utile de produire des répliques de la surface du béton à l'aide du mastic époxy (et de les mesurer par la suite à l'aide d'un micromètre), à moins que l'on souhaite conserver un enregistrement permanent de la rugosité du béton.

Citation

1 Beamish M. & Corbett, W, Corrélation entre les méthodes d'évaluation qualitative du profil de surface et la méthodologie quantitative sur le béton préparé. Conférence AMPP 2022, San Antonio, Texas.

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