Brevet FR2085251A1 — publié le 19711224

La présente invention concerne un dispositif de chauffage électrique d'éléments de coffrage métalliques pour béton, lesdits coffrages étant constitués de panneaux ou éléments verticaux et horizontaux, notamment, reliés les uns aux autres suivant les nécessités de la construction. Des coffrages de ce type sont nonbreux et ont été décrits. en particulier, dans les brevets français au non de la demanderes- se n 1 180 699 du 17 Juin 1957, et 1 277 437 du 13 octobre 1960. On connait également l'avantage qu'il y a à chauffer les coffrages pour faciliter la prise et le séchage du béton. Le chauffage ac célére ces opérations et il permet parfois, lthiver notamment, de couler du béton alors que les conditions météorologiques ne le permettraient pas normalement. Dans l'état actuel des choses, on chauffe les coffrages soit à la vapeur, avec un générateur de chantier, soit avec des gaz chauds, avec des calorifères qui dégagent des gaz chauds sur les coffrages verticaux et horizontaux, soit à l'électricité. Le chauffage avec des calorifères est malcommode pour des surfaces verticales ; il convient mieux pour les surfaces horizontales. Le chauffage électrique est beaucoup plus commode. C'est un chauffage de e type qui fait l'objet du présent mémoire. Jusqu'à présent, les chauffages électriques sont réalisés par des résistances réparties sur la face non coffrant du coffrage. Ces résistances fonctionnent sous un courent de 220 à 380 volts, en général, et elles sont placées de manière a réaliser une puissanc@ de l'ordre de 30e à 5JJ watts par m2. Les résistances sont placées dans un fourreau isolant cylindrique lui-même protégé par un pro tecteur métallique tubulaire.L'ensemble est colle sur la face métallique du coffrage au revers de la face coffrante, et est re couvert d'une feuille qui le sépare d'une couche d'isolant ther nique. L'isolant thermique est lui-nene retenu vers l'extérieur, par une tôle mince. Les inconvénients de cette disposition sont nombreux. On peut citer a) le rendement thermique est faible car il il y a une perte due â coefficient de transmission de chacune des matières inter posées entre la résistance elle-même et le béton. En effet, la gaine isolante, le tube protecteur, la colle et la face métallique du coffrage séparent la résistance du béton.Par ailleurs, la résistance n'est pas très éloignée de la tole protectrice extérieu re dont elle ntest isolée que par une couche amincie de matière isolante thermiquement. Il a , par conséquent: une perte de caries dans cette direction. b) les résistances sont éloignées l'une de l'autre de plu sieurs centimètres et parfois de quelques dizaines de centimètres. I1 en résulte que la chaleur est mal répartie à la surface du coffrage, et que la surface coffrante proche de la résistance est beaucoup plus chaude que la surface qui en est éloignée. Il en découle une hétérogénéité du chauffage. c) l'utilisation d'une tension de 220 oc de 380 volts rapporte un risque d'accidents non négligeable sur les chantiers où sont réalisées des installations électriques provisoires et où on emploie une main d'oeuvre peu qualifiée. d) on sait que le matérial de chantier, et les coffrages en particulier, sont généralement malmenés. Or, les coffrages munis de résistances électriques, tels qç oit été décrits ci -dessus, présentent couvent des détériorations des au fait de la fragilité de leur revers muni d'une simple tôle mince de pro tection qui protège l'isolant thermique.Il arrive fréquemment que les résistances électriques soient arrachées que le chauffage soit mis hors service. e) suivant les exigences de l'architecture, il est parfois necessaire de perforer les coffrages pour réserver une ouverture destinée à placer une boite ou autre à un endroit quelconque de la face coffrante Lorsqu'on réalise cette ouverture, on est ob ligé de détruire l'isolation thermique c parfois on risque de sectionner une résistance électrique; f) le JJte,e de chauffage électrique ainsi que son iso lation a nécessairement la même vie que le coffrage. Il est ir récupérable lorsque le coffrage est mis hors service. g) le dispositif de chauffage électrique augmente sensible- ment le prix du coffrage. Le dispositif de l'invention est destiné à remédier à ces divers inconvénients. I1 est caractérisé principalement par le fait que lton utilise les éléments de coffrage eux-mêmes comme résistances élec triques en leur appliquant chacun, en deux points les plus éloi gnés possible l'un de l'autre, un courant électrique de faible tension en starrangeant pour que deux éléments voisins, non isolés électriquement l'un de l'autre, soient alimentés par un courant de même tension à tout instant La tension utilisée se situe dans la gamme de 2 à 24 volts, et le courant appliqué aux éléments de coffrage est fourni par des générateurs placés à proxinité desdits éléments,de fanon qu'un générateur de courant alimente au moins deux éléments voisins. On s'arrange pour que plusieurs groupes d'éléments Juxtaposés alimentés par plusieurs générateurs de courant, soient branchés à leurs générateurs respectifs de manière que deux éléments voisins, non isolés électriquement l'un de l'autre, soient tou ours au m?me potentiel. Les liaisons électriques entre deux éléments et entre le générateur et un élément contréalisées par des câbles de forte section branchés à des barres boulonnées aux rives libres des éléventa. En général, les générateurs de courant sont des transforna teurs abaisseurs de tension, nais on peut également alimenter l'élénent de coffrage en courant continu grâce à des générateurs qui comprennent successivement un transformateur abaisseur de tension suivi de moyens redresseurs. Pour la commodité de l'usage, les générateurs de courant conportent un dispositif pernettant de régler la tension de sortie pour que deux éléments de coffrages voisins soient rigoureusement au meme potentiel. La description ci-après donne quelques exemples non limitatifs du dispositif de l'invention qui sont illustrés par les dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en perspective d'une partie du coffrage. tel que celui qui a fait I1 objet du brevet 1 180 699 cidessus mentionné, ladite partie du coffrage étant équipée avec le dispositif de chauffage de l'invention La figure 2 est une vue schématique des dispositifs à appliquer à un simple panneau de coffrage. La figure 5 est une vue schématique en plan du dispositif de l'invention appliqué à plusieurs éléments horizontaux de coffrage tunnel , tel que celui bu brevet 1 180 699 , des générateurs de courant étant représentés de façon tout à fait schématique avec des symboles + et - qui ne doivent pas être considérés de façon habituelle mais comme représentant l'état des courants à la sortie de chaque générateur a un instant donne. Le coffrage représenté à la figure @ comporte deux faces coffrantes verticales 1, 2 et deux faces coffrantes horizontales est reliées à 3, 4. La face coffrante 1 est réalisée à la face coffrante 3 sivant une arête 5 et une contrefiche 6. La face cof frante 2 est reliée à la face coffrante 4 suivant une arête 7 et une contrefiche 8. Ce coffrage, comme on peut l'apprendre à la lecture du brevet 1 180 699 sert à couler simultanément un nur 9 et un plancher 10. Lorsqu'on juxtapose plusieurs coffrages de ce type, on obtient ce qui est représenté schématiquement à la figure 3, c'est-à-dire une série de faces coffrantes horizontales telles que 3, 4 pour couler plusieurs murs tels que 9 avant de couler une dalle qui constituera le plancher 10.Le plancher 10 n'est pas encore coulé dans le schéma de la figure 3. Les bords libres des faces coffrantes horizontales 3 et 4 sont reliés l'un à autre, suivant les joints tels que 11, par des attaches métalliques de faible section. Les faces coffrantes verticales telles que 1 et 2 sont reliées l'une à l'autre par des entretoises métalliques de faible section. Par conséquent, les entretoises et les attaches, ont,par rapport à la section des faces coffrantes métalliques i, 2, 3, 4, une importante résistance électrique relative qui peut être considérée conne pratiquenent isolante pour des courants de faible tension. Le dispositif de l'invention, qui est schématisé à la figu re 2, consiste à appliquer, à un panneau 12 ou aux faces coffrantes 1, 2, 3, 4, en deux points 13 et 14 déterminés en fonction du cof frage et des résultats à obtenir, un courant électrique de faible tension produit par un générateur tel que 15 qui sera généralement un transformateur abaisseur de tension. Dans le cas de la figure 1, un générateur 16 a ses deux bornes 17, 18 reliées respectivenent à une rive des panneaux 3 et 4 tandis que les rives opposées des- dits panneaux 3 et 4 sont reliées à un brancheient 19. De cette manière, on réalise un circuit électrique entre le générateur 16, la borne 17, la face coffrante horizontale 3, le branchement 19, la face coffrante horizontale 4 et la borne 18.Le courant pas sant dans les faces coffrantes 3 et 4 et chauffe celles-ci par effet Joule principalement. La résistance électrique est en effet prépondérante mais en réalité 1(R), résistance, doit être rempla cée par Z, impédance, où UZI car l'effet Joule est le principal dispensateur de calorie s nais il y a aussi des effets secondaires électromagnétiques et des courants de FOUCAULT.La qualité du métal employée pour le coffrage peut faire varier la résistance électrique mais l'acier doux utilisé généralement convient parfaitement. La qualité de soudure peut aussi Jouer un rôle important en ce qui concerne la résistance électrique du coffrage.La tension u tilisée varie pratiquement de 2 à 24 volts. Lors d'un essai prati que, on a utilisé un courant de 8 volts avec une puissance de 1 kK par m2, et on a observé que la température du béton était portée de 2 à 200. l'es liaisons existantes entre les faces coffrantes horizontales 3, 4 d1une part et les faces coffrantes verticales à, 2 d'autre part ainsi que les liaisons existants au doyen des entretoises entre les faces coffrantes 1, 2, ne provoquent qu'un dérivation négligeable de courant électrique et on a observe que l'essentiel de l'intensité passait dans des faces coffrantes con- sidérées 3 et 4. On a indiqué jusqu'ici qu'un moyen de chauffage des faces coffrantes 3 et 4. Pratiquement, ce sont ces faces qui nécessitent du chauffage car il est important que le plancher 10 prenne très rapidement. En effet, lorsque l'on décoffre, le plancher est soumis à d'importantes contraintes de flexions qui pourraient le détérin rer en cas dc décoffrage prématuré , tandis que le sur 9 n'est soumis pratiquement qu'à des contraintes de compressions qui sont moins gênantes.Toutefois, on pourrait très bien appliquer le même dispositif de chauffage aux plaques coffrantes verticales 1 et 2 en utilisant un autre générateur similaire au générateur 16 et en prenant des précautions de branchement qui vont être expliquée ci-après en contentant le branchement réalisé à la figure 3. Le courants engendrés par les générateurs tels que 15, -16, ont une intensité très élevée qui peut attendre 10 KA. On comprend que, dans de telles conditions, il faille utiliser un branchement de bouclage 19 largement dimensionné. Ce branchement est réalisé par des câbles électriques de cuivre de gros diamètre qui sont reliés à des barres de cuivre 20, 21 boulonnées respecti- vexent aux rives des faces coffrantes telles que 3 et 4. Les bornes 17 et 18 du générateur 16 sont reliées , de façon similaire, aux races coffrantes horizontales 3 et 4 par des câbles de gros diamè- tre fixés à des barres de cuivre qui sont boulonnées sur des rives correspondantes des faces coffrantes 3 et 4. Lorsqu'on utilise plusieurs générateurs de courant en paral lèle pour chauffer des groupes d'éléments de coffrage voisin, on utilise un iode de branchement qui est illustré à la figure 3. Dans ce branchement, on s'arrange pour que deux éléments voisins tels que 3, 4 qui ne sont pas bien isolés électriquement l'un de l'autre, soient alimentés par un courant de même tension à tout instant. Plus précisément, des générateurs tels que 22, 23, 24 alimentent chacun une face coffrante 3 et une face coffrante 4 tandis qu'ils sont alimentés par une ligne électrique comprenant un conducteur 25 et un conducteur 26* Les branchements sont alors réalisés pour que la race 4 alimentée par le générateur 22 soit toujours au même potentiel que la face 3 alimentée par le généra- teur 23. De même, la face 4 alimentée par le générateur 23 est toujours au même potentiel que la face 5 alimentée par le générateur 24. Lorsque les générateurs 22, 23, 24, comme c'est le cas le plus général, sont des transformateurs abaisseurs de tension, il suffit qu'ils soient du même type, qu'ils alimentent des cir@- cuits de même caractéristique électrique et qu'ion choisisse convenablement le conducteur 25 ou 26 auquel on devra rattacher les générateurs 22, 23, 24, Grâce à ce branchement, on constate que , pratiquement, le courant venant du générateur 23 et alimentant la face 3 ne vient pas interférer avec le courant venant du générateur 22 et alimen. tant la face 4. Il en est de même avec chacun des éléments du cof- frage voisin d'un élément similaire alimenté par un autre genéra- teur. Ceci est un résultat inattendu du dispositif de l'invention. On a représenté un dispositif alimentant, soit un simple panneau tel que 12 > soit deux faces coffranes telles que 3 et 4 Le dispositif de l'invention peut etre appliqué à n'importe quel nombre de faces coffrantes de coffrage du moment qu'il a les carac téristiques et la puissance nécessaire. Dans ltétat actuel de la technique, 5 alimentation en cou- rant alternatif est plus généralement adoptée.Toutefois, elle n'est pas exclusive et on pourrait prévoir une alimentation en courant continu. C'est en supposant une alimentation en courant continu que l'on a indiqué des signes de po1rté à la figure 3. Dans ce cas, les générateurs 22,3, 4 pourraient tre constitués bien transformateur abaisseur de tension su de moyens redresseurs fournissant un courant continu de faible tension et de for @e intensité tels que, par exemple, des thyristors.L'application du courant continu au dispositif de l'invention permet de le comprendre plus facilement qu'en courant alternatif En effet, si deux éléments 3 et 4 sont au ineme potentiel, qu'il soit positif ou négatif, aucun courant ne pourra passer de l'un 8 autre, et le courant venant des générateurs tels que 22 23, 24 , passera obligatoirement dans chacun des éléments 3 et 4 respectifs, et par le branchement 19. Pour faciliter le réglage électrique du dispositif, on pourra prévoir un réglage à la tension de sortie des générateurs tels que 15, 16, 22, 23, 24. Naturellement, le revers de chaque face coffrante pourra être muni d'un calorifuge comme dans tous les coffrages à chauffc- ge électrique existant. Ltabsence de résistance électrique indépendante est un avantage qui apparait clairement, dans le dispositif de l'inven tison. Toutefois, on peut ajouter, que la chaleur prenant naissan ce au sein même du coffrage, il existe moins de déperdition de chaleur. Cette chaleur est utilisée directement pour le chauffage du béton. Le montage électrique est simplifié, par rapport au cof- frage chauffant existant si bien que lton peut faire chauffer le coffrage avant la coulée Alors que dans un coffrage classique les résistances doivent tapisser toutes les faces coffrantes, dans le cas présent, le branchement électrique peut être fait uniquement aux endroits et aux moments voulus. On peut transférer les générateurs de coffrages en coffrages avant meme que ceux-ci ne soient totalement démontés. Evidemment, on élimine les risques dlélectrocution par tension élevée et tous les inconvénients qui ont été cités au début du présent mémoire. Ltinvention trouve son applicattion non seulement pour des coffrages sur chantier, mais encore dans les moules de coulée des éléments préfabriqués dans les usines de préfabrication. REVENDICATIONS 10) Dispositir de chauffage électrique d'éléments de coffra- ge métalliques pour béton, lesdits coffrages étant constitués de panneaux ou éléments verticaux et horizontaux , notamment, reliés les uns aux autres suivant les nécessités de la construction, c a r a c t é r i s é par le fait que lton utilise les éléments de coffrage eux-memes comme résistance électrique en leur appliquant chacun, en deux points les plus éloignés possible l'un de l'autre un courant électrique de faible tension en s'arrangeant pour que deux éléments voisins, non isolés électriquement ltun de l'autre, soient alimentés par un courant de même tension à tout instant. 2 ) Dispositif, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait que la faible tension utilisée couramment est située dans la gamme approximative de 2 à 24 volts. 50) Dispositif, tel que défini dans la revendication 2, c a r a c t é r i s é par le fiait que le courant utilisé est fourni par des générateurs de courant placé à proximité des éléments. 4 ) DispositiF, tel que défini dans la revendication 3, c a r a c t é r i s é par le fait que chaque générateur de courant alimente au moins deux éléments voisins. 50) Dispositif, tel que défini dans la revendication 4, c a r a c t r i s é par le fait que plusieurs groupes d'éléments Juxtaposés, alimentés par plusieurs générateurs de courant, sont branchés à leur générateur respectif de manière que deux éléments voisins, non isolés électriquement l'un de l'autre, soient toujours au meme potentiel. 60) Dispositif, tel que défini dans la revendication 5, c a r a c t é r i s é par le fait que la liaison électrique entre deux éléments et entre le générateur et un élément est réalisée par des câbles de forte section branchés à des barres boulonnées aux rives des éléments. 7 ) Dispositif, tel que défini dans l'une des revendications 1 > 2, 3, 4, S 5 6, c a r a c t é r i s é par le fait que les géne- rateurs de courant sont des transformateurs abaisseurs de tension, dans le cas de courant alternatif. 80) Dispositif, tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, c a r a c t é r i s é par le fait que , lorsque l'alimentation est en courant alternatif, les générateurs de courant comprennent successivement un transformateur abaisseur de tension suivi de moyens redresseurs fournissant un courant continu de faible tension. 90) Dispositif, tel que défini dans l'une des revendications 7 ou 8, c a r a c t é r i s é par le fait que les générateurs de courant comportent un dispositif permettant de régler la tension de sortie pour que deux éléments de coffrage voisins soient rigoureusement au même potentiel. 100j Dispositif, tel que défini dans la revendication 9, c a r a c t é r i s é par le fait que la face non coffrante du coffrage est isolée thermiquement.