De minuscules fissures sont pratiquement invisibles dans un bloc de béton peint (à gauche), mais elles apparaissent clairement lorsque les cristaux du bloc sont rendus fluorescents (à droite).
Bien qu’il soit possible de modifier le béton afin de faire apparaître de minuscules fissures avant qu’elles ne deviennent catastrophiques, les scientifiques ont découvert que le béton ordinaire fait très bien le travail lui-même. Il lui suffit d’une couche de peinture ordinaire et d’une source de lumière.
En collaboration avec des collègues de l’Institut koweïtien de recherche scientifique, des chercheurs de l’université Rice, au Texas, ont récemment mené une étude sur l’utilisation des nanotubes de carbone pour la détection optique des déformations dans les structures en béton.
Lors de l’imagerie du béton recouvert de nanotubes, les scientifiques ont été surpris de découvrir que quelque chose d’autre dans le béton était fluorescent. Après une étude plus approfondie, ils ont découvert que des cristaux de silicium microscopiques présents dans le ciment Portland couramment utilisé dans le béton en étaient responsables. Ces cristaux se forment probablement dans le ciment au cours du processus de production à haute température et émettent une lumière fluorescente dans le proche infrarouge lorsqu’ils sont exposés à la lumière visible.
L’équipe a appliqué de la peinture noire opaque à la surface de petits blocs de béton, puis a percé des trous dans ces blocs pour servir de points de propagation aux fissures qui se formeraient lorsque les blocs seraient comprimés. Ces fissures se forment à la fois dans le béton et dans la peinture, l’idée étant que la peinture protège le béton de la lumière visible là où il est intact, mais laisse passer la lumière là où les fissures se forment.
En effet, lorsque les blocs soumis à des contraintes ont été exposés à la lumière visible, puis scannés à l’aide d’un laser sensible au proche infrarouge, on a constaté que même les plus petites fissures étaient fluorescentes sur un fond sombre. Pour l’avenir, les scientifiques suggèrent qu’une approche plus pratique consisterait à appliquer initialement une fine couche de peinture sur les nouvelles structures en béton, puis à inspecter périodiquement ces structures en les exposant à une source de lumière visible tout en les photographiant à l’aide d’une caméra proche de l’infrarouge.
« Les structures en béton ont besoin d’être surveillées, et c’est une façon de le faire », a déclaré le professeur Satish Nagarajaiah de Rice. « Avoir une idée claire de l’endroit où se trouvent les fissures peut être très important dans les structures, en particulier aux endroits critiques où nous savons qu’elles vont être sollicitées. »
https://news.rice.edu/news/2022/now-you-dont-see-it-and-now-you-do
https://www.nature.com/articles/s41598-022-05113-1.epdf
