Brevet FR2580075A1 — publié le 19861010

I La présente invention est relative à un procédé pour mesurer les propriétés, en particulier l'aptitude au comcpactage, d'une masse épaisse destinée à être coulée, telle qu'une masse de béton frais, dans lequel: un échantillon ayant un poids prédéterminé est prélevé de la masse, l'échantillon est exposé à un effet de compactage, et -l'ampleur d'une compression d'un échantillon et le travail fourni pour celle-ci, sont déterminés. Dans l'industrie du béton, les développements ont conduit à l'utilisation de masses de béton qui contiennent de lVeau en proportions toujours décroissantes. Ceci est du au fait que plus la teneur en eau de la masse est faible, meilleures sont les valeurs de résistance obtenues de cette façon, à condition que les autres proportions du mélange soient maintenues inchangées. La quantité optimum théorique d'eau requise pour l'hydratation est de 22 à 40 % par rapport à la quantité de ciment, c'est à dire que le rapport eau/ciment e/c est compris dans la plage de 0,22 à 0,40. Ces masses dénommées "moins humides" ("soil-moist")> sont difficiles à mettre en forme et à couler, également en raison du fait que la tendance actuelle est de broyer le ciment extrêmement finement de façon à permettre une utilisation plus rapide et efficace des propriétés de résistance résultantes du béton. De telles masses sont appelées épaisses et semi-épaisses. Les masses de béton "moins humides" sont utilisées principalement dans des procédés modernes de coulage en moule sur glissiere. Pour des masses plastiques, il existe des procédés et des appareils satisfaisants pour la mesure des propriétés de la masse, l'aptitude au compactage en particulier, tandis qu'il n'y a aucun procédé et appareil convenables pour une mesure précise de l'aptitude au compactage des masses épaisses et semi-épaisses, ce qui est le désavantage essentiel dans l'utilisation des masses de béton. Plus compact est le béton dans le produit fini, plus élevée est la résistance du produit obtenu, et donc, une information sur l'aptitude au compactage d'une masse de béton destinée à être coulée, est d'une grande importance pour atteindre un résultat final acceptable. L'aptitude au compactage d'une masse de béton dépend essentiellement de l'épaisseur ou de la consistance de la masse. Si la masse est trop épaisse, le produit coulé obtenu, est faiblement compacté, et contient de nombreuses bulles d'air, tandis que si elle est trop plastique, une masse procure de faibles valeurs de résistance, et en outre, la forme et les tolérances d'un produit coulé sans moule fixé, sont difficiles à commander. L'aptitude au compactage d'une masse n'est pas seulement affectée par les quantités et les rapports des différents ingrédients mais également par la qualité et la taille de ceux-ci et par d'autres facteurs aussi variés. C'est pourquoi, il est important d'obtenir une information fiable sur l'aptitude au compactage de la masse juste avant qu'elle ne soit coulée. Les propriétés de plasticité et d'aptitude au compactage des masses de béton plastiques, sont étudiées aujourd'hui par divers procédés, parmi lesquels les suivants pourraient être considérés comme les plus importants: -Le test du facteur de compactage ou une mesure de la valeur de Mo dans laquelle la masse de béton est amenée à passer à travers un appareil de mesure au moyen de chocs de descente. -L'essai d'affaissement ou une mesure de dépression, dans lequel on enlève le moule d'un càne de béton compacté d'une certaine façon et on mesure l'affaissement formé dans le cône. -Un essai du temps de remoulage ou un essai de Vebe dans lequel un affaissement formé dans un corps de béton conique est mesuré de manière analogue mais dans ce cas, la formation de l'affaissement est intensifiée par vibrations. Ces procédés aussi bien que d'autres voies d'examen d'une masse, sont appropriés pour des masses plastiques et également pour quelques uns d'entre eux pour des masses dites semi-épaisses. Plus la masse est épaisse ou consistante, plus mauvaises sont les possibilités maintenant disponibles pour une détermination précise des propriétés de la masse. Avec des masses de béton épaisses, il a été préalablement nécessaire, en raison du manque de procédés et d'appareils de mesure convenables, d'essayer de déterminer l'aptitude au compactage de la masse de béton destinée a être coulée daans chaque cas particulier, même par appréciation à l'aide des mains sur la base de son expérience et de son talent professionnel. Une telle détermination d'une masse épaisse fraîche à l'aide des mains n'est toutefois pas fiable et est subjective, ce qui conduit fréquemment au rejet des produits coulés. Le but de cette invention est de fournir un procédé qui évite les désavantages mentionnés ci-dessus et qui permette une mesure plus précise de l'aptitude au compactage d'une masse épaisse destinée à être coulée. Ce but est atteint au moyen d'un procédé selon l'invention qui est caractérisé en ce que: -l'échantillon est comprimé dans deux directions opposées avec une force constante, -l'échantillon est soumis à un compactage par cisaillement sous une compression constante, entre deux plans inclinés qui s'étendent parallèlement l'un à l'autre et qui changent de position par rotation, et -le volume de l'échantillon est mesuré au début du compactage et après quelques impulsions de compactage. L'invention est basée sur l'idée que la détermination de l'aptitude au compactage d'une masse de béton, est effectuée par une machine dans des conditions particulièrement uniformes qui sont reproductibles pour différents échantillons, de sorte que l'information obtenue sur l'aptitude au compactage, est toujours fiable. La description du brevet finlandais 64.073, divulgue une façon pour compacter efficacement des masses de béton épaisses, ce procédé est dénommé compactage par cisaillement. Dans cette mesure, les différents paramètres tels que le poids de l'échantillon et la pression exercée sur l'échantillon, peuvent être maintenus constants de sorte que seule la composition de l'échantillon varie. Dans la fabrication de pièces en béton, une série d'essais est effectuée avec une machine à couler particulière pour la détermination de l'aptitude au compactage mesurée à partir de l'échantillon, c'est à dire le changement de densité, et en outre, pour la détermination de la résistance des produits coulés finis, pour obtenir ainsi une limite supérieure et inférieure pour l'aptitude au compactage de la masse, ces limites étant spécifiques de cette machine à couler particulière et il est facile de couler avec-succés à l'intérieur de celles-ci, ces masses de béton en produits requis. Grâce au procédé de l'invention, il est possible d'ajuster immédiatement la composition de la masse de béton qui doit être fabriquée dans le malaxeur à béton en fonction de l'aptitude au compactage déterminée à partir d'un échantillon de sorte que la densité et la résistance à l'état frais du produit coulé, soient telles que requises. De cette façon, il est possible d'éviter le rejet des produits finis aussi bien que le travail perdu à faire ces derniers. L'aptitude au compactage d'une masse de béton épaisse peut être examinée aussi précisément que cela était possible auparavant dans le seul cas des masses plastiques. En conséquence, le procédé suivant l'invention est particulièrement approprié pour commander la fabrication de produits en béton. Une mesure de l'aptitude au compactage selon la présente invention, résulte d'une information précise de l'augmentation de la densité de l'échantillon prélevé de la masse quand la masse est compactée de manière précise et prédéterminée. La densité de l'échantillon peut être déterminée de manière continue pendant le test par l'intermédiaire de calculs classiques quand l'échantillon a été pesé et le volume de la masse-échantillon est observé de manière continue dans l'appareil pour le test. La densité finale de la pièce de l'essai et les variations de densité dans les premiers moments du test, sont significatifs de l'aptitude au compactage. Afin d'évaluer la qualité du béton qui doit être coulée, il est particulièrement important de savoir quelle sera la fermeté du béton après que le processus d'hydratation ait eu lieu dans celui-ci. En pratique, la qualité du béton est règlée au moyen de pièces pour test de résistance et d'échantillons découpés dans le produit fini. La formation de pièces pour test de résistance à partir d'une masse de béton épaisse, est difficile et non fiable car il est difficile d'obtenir des échantillons compacts au moyen des procédés de test utilisés maintenant. Les vibrations ne produisent parfois aucun compactage. Le découpage d'un échantillon à partir d'un produit fini, endommage fréquemment un produit cher et utile. Ce procédé permet la formation de pièces compactes pour test d'une qualité uniforme de sorte que l'aptitude au compactage de masses épaisses, peut également être examinée. Cette invention assure que le compactage d'échantillons en piéces pour test est toujours effectué par une machine dans des conditions exactement uniformes et que les résultats de mesure de résistance sont comparables entre deux laboratoires différents, à la fois avec du béton frais et après que le béton ait durci. L'invention concerne également un appareil pour mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, lequel appareil est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de compactage comportant deux plaques de compactage dont les surfaces s'étendent parallèlement entre elles et qui sont susceptibles de tourner autour d'un axe de rotation positionné de manière inclinée par rapport aux surfaces des plaques de compactage afin d'effectuer un compactage par cisaillement sur l'échantillon contenu dans un récipient à partir de deux directions opposées et des moyens pour exercer une pression sur une des plaques de compactage en direction de l'autre plaque de compactage. Le compactage par cisaillement qui doit être exercé sur l'échantillon, peut être extrêmement bien commandé dans ce type d'appareil de sorte que tout résultat de mesure obtenu au moyen des échantillons, sont comparables entre eux dans des conditions de mesure uniformes. L'invention va être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: -la fig.1 est une vue détaillée de l'avant d'un mode de réalisation de l'appareil selon l'invention, dans une position de remplissage; -les figs.2 et 3 sont respectivement des vues en coupe de l'appareil selon les lignes Il-II et III-III de la fig.1; -la fig.4 est une vue en coupe axiale à plus grande échelle d'un récipient de compactage de l'appareil et des pistons de compactage de celui-ci, en position de fonctionnement; -la fig.5 illustre différentes étapes de fonctionnement du procédé selon l'invention;et -la fig.6 est un exemple d'une mesure de l'aptitude au compactage d'une masse de béton, effectuée au moyen de l'appareil. L'appareil illustré sur les figs.1 A 4, comprend un cylindre 2 de compactage vertical, fixé sur un bâti 1 et un piston 3 de compactage inférieur, fixé sur un arbre 4 vertical mobile à rotation, destiné à fermer l'extrémité inférieure du cylindre. Un arbre vertical 6 est monté mobile à rotation sur un chariot 5, monté coulissant verticalement sur le bâti au-dessus du cylindre de compactage. Un piston 7 de compactage supérieur est fixé audit arbre 6 pour fermer l'extrémité supérieure du cylindre de compactage. L' arbre vertical 6 est fixé sur une tige de piston d'un vérin hydraulique 8, monté sur le bâti, tige de piston au moyen de laquelle, le chariot et le piston de celui-ci sont monItés verticalement déplaçables. La base du bâti porte une botte de vitesses 9 qui est reliée à l'arbre vertical 4 du piston de compactage inférieur et à l'arbre vertical 6 du piston de compactage supérieur au moyen d'un arbre 10 intermédiaire et de couronnes de transmission 11 de sorte que les deux arbres verticaux, tournent ensemble avec la même vitesse. La botte de vitesses est entratnée par un moteur électrique 12. Chaque piston de compactage forme une plaque ronde, respectivement 13 et 14, qui est positionnée de manière inclinée par rapport à l'arbre vertical. Les deux pistons sont montés de manière oblique sur les arbres de façon à ce que les plaques 13, 14 de ceux-ci soient positionnées parallèlement entre elless comme cela apparaît sur les figs.1 et 2. L'appareil comprend en outre un panneau de mesure muni par exemple d'indicateurs 16 à 18 pour la pression du vérin hydraulique 8, le nombre de tours des pistons de compactage et le déplacement du chariot. Une échelle 19 est fixée sur le côté du bâti pour indiquer directement la position verticale du chariot. La fig.5 illustre un procédé de mesure réalisé au moyen de l'appareil. Un échantillon 20 ayant une masse prédéterminée m, est prélevé à partir de la masse de béton. L'échantillon est versé dans le cylindre 2 de compactage ayant une surface transversale F- et le piston 7 de compactage supérieur est abaissé sur l'échantillon. Le piston est pressé contre l'échantillon au moyen du vérin hydraulique avec une force constante P. Après quoi les pistons sont amenés à tourner au moyen du moteur électrique, de sorte que les plaques 13, 14 de ceux-ci, qui sont montées en position inclinée, produisent un effet de compactage par cisaillement sur l'échantillon. En conséquence de quoi, l'échantillon est compacté après un nombre prédéterminé de rotations n des pistons sur une distance S qui peut être également lue à partir de l'échelle 19, le volume V de l'échantillon changeant en une valeur Vt. L'échantillon compacté peut être enlevé sous la forme d'une pièce de test cylindrique 22 à partir de laquelle, les propriétés de résistance de la masse de béton sont calculées après durcissement. Le moteur électrique est commande par un programme à libre choix de sorte qu'il s'arrête à des intervalles - prédéterminés pour lire les nombres de rotation n et les tassements S correspondants. En variante, le moteur électrique peut être amené à tourner de manière continue, les nombres de rotation des pistons et les affaissements étant transférés de manière continue à la mémoire d'une unité de traitement 23 afin d'illustrer l'aptitude au compactage de l'échantillon au moyen d'un enregistreur 21. L'aptitude au compactage de l'échantillon peut être illustrée de manière graphique sous la forme d'une valeur de la densité de l'échantillon qui est fonction du nombre de rotations des pistons, c'est à dire sous la forme d'une fonction des impulsions de compactage. La fig.6 illustre un exemple d'une manière pour commander l'aptitude au compactage du béton. Une courbe A de la figure illustre la variation de la densité dun échantillon prélevé à partir de la masse de béton en cours de compactage quand l'échantillon est exposé au compactage par cisaillement à l'aide l'appareil décrit ci-dessus sous l'influence d'une pression de compression constante P= 1,5.10e Pa. Le rapport eau/ciment e/c de la masse de béton représentée par la courbe A était de 0,328. La courbe B illustre de manière correspondante les résultats d'un test réalisé avec la même masse de béton, le rapport eau/ciment étant de 0,361. La masse est par ailleurs identique dans ces deux tests. Dans cet exemple, la machine à couler a accompli avec succés,le processus de coulage à l'aide de ces deux masses de béton. Des expériences montrent que cet opération de coulage de béton sera également conduite avec succès avec d'autres types de masse de béton, à condition que leurs propriétés de compactage tombent dans les courbes A et B quand la mesure est effectuée selon l'invention. Par le procédé de l'invention, il est possible de mesurer rapidement, c'est à dire en quelques dizaines de secondes, l'aptitude au compactage d'une masse de béton qui est en train d'être fabriquée, pour obtenir ainsi une information fiable sur les possibilités d'application de la masse de béton au travail de coulage dans chaque cas particulier à l'aide d'une certaine machine à couler. L'invention est également appropriée pour mesurer les propriétés d'autres masses analogues à du béton frais, telles que dans la fabrication des briques et pour la mesure de certaines propriétés géodésiques du sol REVENDICATIONS 1.Procédé de mesure des propriétés, en particulier l'aptitude au compactage d'une masse épaisse destinée à être coulée, telle qu'une masse de béton frais, dans lequel: -un échantillon (20) ayant un poids prédéterminé est prélevé de la masse; -l'échantillon est soumis à un effet de compactage; et -l'ampleur d'une compression (S) de l'échantillon et le travail utilisé pour celle-ci, sont déterminés, caractérisé en ce que: -l'échantillon (20) est comprimé dans deux directions opposées avec une force constante (P); -l'échantillon est soumis à un compactage par cisaillement sous une compression constante entre deux plaques inclinées (13,14) qui s'étendent parallèlement l'une à l'autre et qui changent de position par rotation; et -le volume (V et Vt) de l'échantillon est mesuré au début du compactage et après quelques impulsions de compactage (n). 2.Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'échantillon (20) est pesé et mesuré pour déterminer la densité de celui-ci après compactage. 3.Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le volume (Vt) de l'échantillon (20) et la densité de celui-ci, sont mesurées respectivement comme une fonction d'un travail de compactage prédéterminé, tel que le mouvement de rotation (n) desdites plaques inclinées (13,14). 4.Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance d'une pièce pour test (22) formée par l'échantillon (20) compacté, est déterminée après durcissement de celui-ci. 5.Appareil de mesure des propriétés, en particulier de l'aptitude au compactage d'une masse épaisse destinée à être coulée, telle qu'une masse de 1 1 béton frais,cet appareil comprenant: -un récipient (2) pour un échantillon de béton (20) ayant un poids (m) prédéterminé; -des moyens (8) pour comprimer l'échantillon; et -des moyens (19) pour mesurer la compression de l 'échantillon, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif comportant deux plaques (13,14) de compactage dont les surfaces s'étendent parallèlement l'une à l'autre et qui sont montées à rotation autour d'un axe de rotation (4,6) positionné de manière inclinée par rapport aux surfaces des plaques de compactage afin d'effectuer un compactage par cisaillement sur l'échantillon (20) contenu dans ledit récipient (2) & partir de deux directions opposées et des moyens (6,8) pour appliquer une pression sur l'une des plaques de compactage vers l'autre plaque de compactage. 6.Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites plaques de compactage (13,14) sont formées par des pistons (3,7) s'étendant à l'intérieur d'un récipient cylindrique (2) à partir de côtés opposés, lesdits pistons étant montés sur des arbres rotatifs coaxiaux (4, 6) de manière que les plaques de compactage soient positionnées de manière inclinée par rapport aux arbres rotatifs. 7.Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit arbre rotatif (6) de l'un (7) des pistons est déplaçable axialement au moyen d'un dispositif d'actionnement (8) fonctionnant avec un milieu sous pression afin de presser la plaque de compactage (14) contre léchantillon (20) placé dans le récipient (2). 8.Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est muni d'un organe (19) indiquant le mouvement axial de l'arbre rotatif (6). 9.Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un organe (17) indiquant le nombre de rotations (n) de l'arbre rotatif (6).