Détermination des propriétés de couches minces dans le béton à l’aide d’un géoradar commercial à hautes fréquences : approche pic-à-pic et analyse fréquentielle du coefficient de réflexion

Résumé

Le Ground Penetrating Radar (GPR) est un outil efficace pour l’inspection non destructive de structures en béton. Il est largement utilisé pour détecter les armatures et les zones humides ou pour évaluer l’épaisseur des éléments. Mais lorsqu’un élément contient une couche mince, les ondes radar sont soumises à de multiples réflexions sur les interfaces et la couche apparait dans le radargram comme une unique réflexion, dont l’étude détaillée peut permettre de déterminer l’épaisseur et la permittivité de la couche mince.
Deux approches ont été considérées dans cette étude. Dans la première, l’analyse est basée sur l’amplitude pic-à-pic de la réflexion. La seconde approche comporte une analyse fréquentielle du coefficient de réflexion, dont l’amplitude et la phase sont alors calculées pour différentes fréquences, ce qui permet en théorie de déterminer à la fois la permittivité et l’épaisseur de la couche.
Les deux méthodes ont été validées numériquement, par simulations en différences finies, et testées expérimentalement sur des échantillons de béton contenant une lame d’air d’épaisseur variable. Nous avons montré que l’analyse fréquentielle permettait d’atteindre une précision plus élevée dans l’estimation des paramètres pour un faible coût de calcul supplémentaire. L’efficacité de la méthode dépend des conditions et est optimale pour les couches de permittivité élevée présentant un contraste important avec la matrice.