Brevet FR2626210A1 — publié le 19890728

Procédé de dosage de l'eau pour la fabrication du béton et le dispositif de mise en oeuvre. L'objet de loinvention se rattache au secteur technique des installations ou procédés pour recueillir ou distribuer 1 eau On sait que le béton, qui est un mélange de granulats humides et de ciment, se comporte comme un conducteur électrique dont la résistance ou l'impédance sont liées a la teneur en eau de ce mélange. L'évolution de l'impédance en fonction de la te neur en eau décrit une courbe exponentielle décroissante. La mesure de l'impédance s'effectue par des sondes appropriées. Or, pour obtenir un béton ayant des qualités max muma il est très important de se rapprocher de la courbe théorique. Les appareils de dosage proposés a ce jour ne sont pas aptes a remplir cette condition notamment dans le cas d'un malaxage rapide. Les courbes relevées sont linéaires. Gén6r31e- ment, on procède selon deux principes - Selon le premier principe, on effectue une mesure de rbsistivit et a partir d'une certaine valeur de résistance, on rajoute de l'eau pour faire diminuer cette résistance. Quand la résistivité atteind un certain seuil, on réduit progressivement le débit d'alimentation en eau, jusqu'a atteindre la valeur désirée. - Selon le deuxième principe. on mesure la rEsistivi- té et, a partir d'un résultat optimum, on calcule la quantité d'eau nécessaire que l'on envoie le plus rapidement possible. Si ces principes donnent å peu près satisfaction dans le cas d'un malaxage lent, des problèmes importants apparaissent pour un malaxage rapide qui est le plus fréquemment recherché. En effet, de nombreux facteurs perturbateurs interviennent et il est important d'en tenir compte pour obtenir un dosage optimum en fonction du type de béton désiré. Les princi paux facteurs, dont dépend l'impédance du béton sont les sui vantes - facteurs liés au principe de la mesure a savoir essentiellement influence des caractéristiques des matières pre mitres7 des dosa'aes, des caractéristiques du courant de la mesu re, de la température du mélange, - facteurs liés aux modalités de la mesure a savoir essentiellement influence du volume de béton intéressé, de l'é- tat des sondes, du passage des organes de mélange à proximité des sondes, des durées de mesure, - facteurs liés à la transmission et au conditionnement de la mesure, c'est-å-dire influence du type de transmis sion, des parasites et de l'impédance de ligne, des variations des composants, de la conception des circuits, - facteurs liés au traitement de la mesure et a la commande, à savoir essentiellement influence du mode de traitement, de la technique d'ajout d'eau et de la technologie d'ajout d'eau. Pour résoudre le problème posé, l'invention s'est fixée pour but de mettre au. point un procédé et un dispositif aptes à traiter plusieurs types de béton par un mEme malaxeur selon plusieurs programmes correspondant à chaque type en con trouant la quantité d'eau optimum a rajouter pour obtenir un béton dont l'impédance en fonction de la teneur en eau décrit une courbe proche de la courbe théorique. Le problème est résolu par un procédé spécifique de dosage qui est remarquable par les étapes suivantes - on introduit du ciment et des granulats - on effectue un malaxage à sec pendant une durée réglable, - on mesure l'impédance du béton lorsque l'opération de malaxage à sec est terminée, - on convertit l'impédance lue à cet instant en valeur d'eau de mélange, - on détermine le volume d'eau que l'on doit ajouter à la valeur d'eau mesurée en fin de malaxage à sec, - on met en mémoire cette valeur, - on ajoute une certaine quantité d'eau en une seule opération et on mesure cette quantité. En outre, pour résoudre le problème posé du traçage de la courbe et de sa reproduction, le procédé est remarquable par les étapes suivantes - on effectue un malaxage à sec pendant une durée constante, jusqu'à ce que la résistivité du mélange soit stable, - on modifie le temps de malaxage a sec et on note la valeur de la résistivité du mélange > - on ajoute de l'eau jusqu'a ce que le béton soit optimum, Ia quantité d'eau rajoutée en litre correspondant à une valeur de consigne d'eau - on mouille les agrégats et on opère un deuxièm malaxage a sec en introduisant du ciment et on note la valeur de la résistivité qui a diminué, - on rajoute de l'eau jusqu'à ce que le béton soit optimum et on note la quantité d'eau rajoutée, - on rajoute à nouveau de l'eau dans les agrégats seuls et on opère un troisième malaxage à sec pendant une durée constante ; on mesure la valeur de la résistivité, - on termine le malaxage en notant la quantité d'eau admise. Pour la restitution - on lit la valeur de la résistivité > - on agit sur un moyen d'étalonnage de sorte que la résistivité diminue si la valeur lue augmente, - on règle le moyen d'étalonnage sur l'indication de la résistivité correspondant au point d départ (A) de la courbe tracée, - on règle la valeur en eau correspondant à la courbe préalablement tracée, - on règle le moyen d'étalonnage jusqu'à ce qu'un élément d'indication visuel s'allume sans toutefois le faire éclairer, - on agit sur le moyen de conversion pour obtenir la pente désirée correspondant & un autre point (B), - on revient alternativement aux points (A) et (B) pour parfaire les réglages de sorte que la droite passe bien par lesdits points, - on se remet au point (B) et on note la valeur affi chée, puis on règle a nouveau le moyen d'étalonnage jusqu'à ce qu'un moyen d'indication visuel s'allume et on agit comme précé- demment sur le moyen de conversion de sorte que les deux points (B) et (B1) contiennent la courbe tracée précédemment, - on procède comme indiqué pour relever les autres points de la courbe. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, le dispositif comprend, en combinaison - au moins un moyen apte à faire la diffarence entre une consigne d'eau affichée correspondant à un programme donné et la valeur d'eau mesurée en fin de malaxage à sec, - au moins un moyen apte à gérer le cycle de dosage et de malaxage, - au moins un moyen de comptage apte à-mesurer la quantité d'eau a ajouter, - des moyens de conversion étalonnés en fonction de chaque type de béton et aptes à établir la courbe théorique de l'impédance en fonction de la teneur en eau. L'invention est exposée ci-aprEs plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre le synoptique du dispositif! - la figure 2 montre schématiquement la face avant d'un appareil, - la figure 3 montre le tracé de la courbe de la ré-- sistivité (p) en fonction de la quantité d'eau, - la figure 4 montre la reconstitution de la courbe. Selon l'invention, pour assurer un dosage précis de l'eau en vue d'obtenir un béton dont la courbe d'impédance ré elle est proche de la courbe théorique, il a été conçu et mis au point un procédé spécifique. Dans ce but, après introduction du ciment et des granulats dans un appareil malaxeur de type connu et approprié, on effectue un malaxage à sec pendant une durée réglable fonction du type de béton. Lorsque l'opération de malaxage à sec est terminée, on mesure l'impédance du béton au moyen de sondes relies à des circuits d'alimentation et de mesure. L'impédance lue à cet instant est convertie en une valeur d'eau de mélange. On détermine alors le volume d'eau que l'on doit ajouter à la valeur d'eau mesurée en fin de malaxage à sec et on met en mémoire cette valeur. La quantité d'eau à ajouter est envoyée en une seule fois et on mesure cette quantité. Dans l'exemple illustré, le prccédé de mesure et de dosage est mis en oeuvre essentiellement par la combinaison de plusieurs cartes ou modules électroniques asservis chacun à des moyens de commande, de mesure et de contrSle. Ces modules élec troniques comprennent une carte analogique (fui), une carte logi que (B), , une carte de comptage (C) et plusieurs cartes de con- version (D). La carte (A) est conformée pour établir la différence entre la consigne d'eau affichée (vc) par un potentiomètre correspondant à un programme donné, et la valeur d'eau mesurée en fin de malaxage à sec. Après avoir fait la conversion entre la mesure de résistance et l'humidité réelle, un amplificateur opérationnel fait la différence entre la consigne d'eau et la valeur de cette humidité réelle. Cette différence donne la quantité d'eau à rajouter et est mise en mémoire dans un condensateur par exemple. Un compteur d'eau à impulsion est pris en compte par la carte de comptage et convertit l'état d'un capteur en tension analogique continue au moyen d'un convertisseur. Cette tension est envoyée dans la carte (A) de sorte que lorsque l'égalité entre la mesure et la consigne est atteinte une lectro-vanne coupe l'alimentation en eau. La carte logique (B) est conformée pour gérer le cy cle de dosage et de malaxage. 4 partir d'un signal de départ de cycle délivré par un automate ou manuellement, la carte (B) d6- clenche le malaxage des agrégats à sec, notamment par enclenchement successif de plusieurs mémoires asservies par des systèmes de temporisation. fi cet effet, une première mémoire est armée correspondant à un temps de malaxage à sec géré par une temporisation réglable en étant apte à assurer la remise à zéro du compteur d'eau et la mémorisation de la mesure de la résistivité. Une deuxième mémoire est enclenchée, coupant la première mémoire, pour commander l'ouverture de la vanne d'arrivée d'eau et libérer le comptage. Cette mémoire prend en compte la valeur de la résistivité mémorisée dans le condensateur. Quand la quantité d'eau est atteinte, une troisième mémoire intervient (les pre mièvre et deuxième mémoires retombent) et coupe l'eau. Une temporisation est alors enclenchée et délivre une impulsion de fin de cycle qui est prise en compte par l'automatisme de la centrale pour le réglage du temps de malaxage. La carte de comptage (C) est agencée avec des moyens aptes à assurer la mesure de la quantité d'eau ajoutée dans le malaxeur. Dans ce but, la carte (C) met en oeuvre des compteurs TTL de type connu avec convertisseur numérique-analogique. Les cartes de conversion (D) sont étalonnées en fonction de chaque type de béton en étant aptes à rétablir la courbe théorique de l'impédance en fonction de la teneur en eau. Ces cartes de conversion sont essentielles pour résoudre le problème posé et atteindre le but.recherché. cet effet, la carte (D) mesure à la fin du malaxage à sec, la résistance (po) des agrégats et convertit cette valeur en une valeur (Eo) correspondant à une certaine quantité d'eau. La différence entre la valeur (El) de la quantité dPeau déterminée par le potentiomètre assujetti à la carte analogique (4) et la valeur (Eo) correspond à la quantité d'eau à rajouter. En outre, chaque type de béton en fonction des divers agrégats qui le composent, correspond a une courbe d'impédance différente. Il convient donc d'étalonner chaque carte de conversion (D) en fonction d'un type d'agrégat. Pour cela, il est nécessaire de tracer la courbe d'impédance en travaillant en mode manuel A cet effets on réalise plusieurs malaxages en modifiant à chaque fois la valeur de la résistance (po) des agrégats lors du malaxage à sec. On rajoute ensuite une certaine quantité d'eau pour obtenir un béton de bonne qualité.Il suffit donc, a chaque fois, de relever la valeur (po) et la valeur de la quan titre d'eau rajoutée correspondante en effectuant comme indiqué, la différence (El)-(Eo). II est ainsi possible d'obtenir plusieurs points permettant de tracer la courbe d'impédance correspondant au type d'agrégat. En ordonnée, on entre le signal (Po) que l'on convertit en tensions étant rappel que lorsque la tension augmente (po) diminue. La tension relevée va enclencher un certain nombre de comparateurs dont le nombre est déterminé pour avoir une résolu- tion suffisamment précise. Il apparat qu'une douzaine de comparateur s'avère satifaisante. Ces différents.comparateurs, à des niveaux bien déterminés, vont commuter chacun au moyen d'un transistor à effet de champ, des gains croissants au fur et à mesure que la tension correspondant à (pour augmente ou diminue au fur et à mesure que de l'eau est rajoutée. Le gain est réglé pour se conformer à la courbe particulière de chaque béton. Après étalonnage de la carte en fonction du type de béton désirés on peut procéder à un malaxage automatique. Les différentes cartes telles que décrites sont asservies à des moyens de commande, de contrôle et de mesure à savoir essentiellement - un commutateur manuel (1) à plusieurs positions aptes à sélectionner les programmes dont le nombre correspond au type de béton désirés - des potentiomètres de consigne (2) correspondant aux différents programmes, chaque potentiomètre (2) agissant directement sur la quantité d'eau - un commutateur manuel-automatique (3) conformé pour assurer la sélection des programmes, soit par un automate externe, soit par le commutateur manuel à plusieurs positions, - un commutateur de mesure (4) pour l'étalonnage de chacune des cartes de conversion, - des organes afficheurs (5)(6) () indiquant notamment l'impédance du béton et la quantité d'eau ajoutée, - un bouton poussoir de départ de cycle (7). 4 noter que la ou les sondes sont isolées galvaniquement ppur ne pas altérer la mesure. Chacune des cartes notamment les cartes de conversion (D), sont assujetties à des moyens d'indication visuelle du type diode luminescente (LED). On décrit ci-après > à l'aide d'exem- ples numériques en référence aux figures 3 et 4, le procédé a la base de l'invention et apte à reproduire le tracé théorique de la courbe de la résistivité en fonction de la quantité d'eau et a retracer, point par point, cette courbe. Pour tracer la courbe de la résistivité (p)=f(eau) correspondant à un type de béton (figure 3), on travaille en mode manuel et on effectue plusieurs mesures. $ Première mesure - on charge le malaxeur ou autre, d'agrégats et de ciment selon le type de béton souhaité, - on effectue le malaxage à sec jusqu'à ce que la résistivité du mélange à sec soit stable, la durée du malaxage à sec étant constante : ce paramètre est inclus dans la courbe f (eau), - on modifie le temps de malaxage à sec ce qui fait évoluer cette courbe. - on note alors la valeur (p ) du mélange et on ajoute manuellement l'eau jusqu'à ce que le béton soit optimum, l'appréciation s'effectuant par expérience, - la quantité d'eau rajoutée en litre correspond à la valeur (Vc) de consigne. Par exemple, 50 1 d'eau correspondent a 1000 graduations. Supposons que l'on a rajouté 32 1 ce qui entranse (Vc) 640 graduations. * Deuxième mesure : - on mouille les agrégats et on réalise un deuxième malaxage à sec en introduisant le ciment comme précédemment. La résistivité lue diminue, on lit (pl). On rajoute l'eau en manuel pour obtenir un béton parfait comme précédemment et on note la quantité rajoutée, soit : 21 1 par exemple d'pou E 1 correspond à 32 - 21 = il 1. $ Troisième mesure - on rajoute encore de l'eau dans les agrégats seuls et on refait un troisième malaxage à sec (temps de malaxage constant)! - on mesure la résistivité (-p), - on termine le malaxage en notant la quantité d'eau admise soit par exemple (p2) = 1060 ce qui donne une quantité d'eau rajoutée de 4 1 d'où le point (E2). Bien évidemment, il est souhaitable d'obtenir de nombreux points pour pouvoir tracer la courbe d'un type de béton, passant par les points mesurés. Pour la reconstitution de la courbe p = f(eau) à partir d'une carte de conversion, on passe en mode étalonnage et on procède comme suit (figure 4) - on lit la valeur de la résistivité, le bouton poussoir (7) n'étant pas allumé, - on agit sur le potentiomètre d'étalonnage (4) ; la résistivité diminue si la valeur lue augmente, - les dipodes luminescentes (LED) des 4 cartes de conversion (D) s'éclairent en fonction de la valeur de la rXsisti- vitré, - le nombre des dipodes éclairées augmente lorsque la lecture de la résistivité augmente, - on règle le potentiomètre d'étalonnage (4) sur l'indication de résistivité = 300 par exemple correspondant au point (A), - au moyen du potentiomètre (2) de la carte de conversion choisie, on règle la valeur en eau correspondant à la courbe tracée précédemment, soit sur l'exemple choisis - 150 graduations en lisant la valeur Eau, - on règle le potentiomètre d'étalonnage (4) jusqu'à ce que la diode luminescente (LED 12) s'allume sans toutefois la faire éclairer, - on agit sur la carte de conversion pour obtenir la pente désirée, - on obtient le point (B), - on revient alternativement aux points (A) et (B) pour parfaire les réglages précédents jusqu'à ce que la droite passe bien par les points (A) et (B > de la courbe - on se remet alors au point (B) : diode (LED 12) non éclairée et on note la valeur affichée, - on règle le potentiomètre pour allumer la diode (LED 12) et on note la nouvelle valeur (Bl) au moyen du poten tiomètre correspondant et on règle celui-ci de sorte que les deux points (B) et (B1) contiennent la courbe tracée précédem- ment, - on procède ensuite comme indiqué pour tous les autres points de la courbe (C-C1, D-Dl, E-E1, F-F1, G-G1, H-H1, J J1, K-K1, L-Ll, M-M1) de façon à obtenir un réglage conforme à la figure 4. REvENDICATIONS - 1 - Procédé de dosage de l'eau pour la fabrication de béton, caractérisé par les étapes suivantes - on introduit du ciment et des granulats, - on effectue un malaxage à sec pendant une durée réglable, - on mesure l'impédance du béton lorsque l'opération de malaxage à sec est terminée, - on convertit l'impédance lue à cet instant en valeur d'eau de mélange, - on détermine le volume d'eau que l'on doit ajouter à la valeur d'eau mesurée en fin de malaxage à sec, - on met en mémoire cette valeur, - on ajoute une certaine quantité d'eau en une seule opération et on mesure cette quantité. - 9 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour reproduire la courbe de la résistivité en fonction de la quantité d'eau, après avoir mis les agrégats et le ciment en correspondance avec le type de béton souhaité - on effectue un malaxage à sec pendant une durée constante, jusqu'à ce que la résistivité du mélange soit stable. - on modifie le temps de malaxage à sec et on note la valeur de la résistivité du mélange, - on ajoute de l'eau jusqu'à ce que le béton soit optimum, la quantité d'eau rajoutée en litre correspondant à une valeur de consigne d'eau, - on mouille les agrégats et on opère un deuxième malaxage à sec en introduisant du ciment et on note la valeur de la résistivité qui a diminue, - on rajoute de l'eau jusqu'à ce que le béton soit optimum et on note la quantité d'eau rajoutée, - on rajoute à nouveau de l'eau dans les agrégats seuls et on opère un troisième malaxage à sec pendant une durée constante ; on mesure la valeur de la résistivité, - on termine le malaxage, en notant la quantité d'eau admise. - 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et caractérisé en ce que pour la restitution de la courbe à partir d'un moyen de conversion, on procède comme suit - on lit la valeur de la résistivité, - on agit sur un moyen d'étalonnage de sorte que la résistivité diminue si la valeur lue augmente, - on règle le moyen d'étalonnage sur l'indication de la résistivité correspondant au point de départ (4) de la courbe tracée, - on règle la valeur en eau correspondant à la courbe préalablement tracée, - on règle le moyen d'étalonnage jusqu'à ce qu'un élément d'indication visuel s'allume sans toutefois le faire éclairer! - on agit sur le moyen de conversion pour obtenir la pente désirée correspondant à un autre point (B), - on revient alternativement aux points (A) et (B) pour parfaire les réglages de sorte que la droite passe bien par lesdits points, - on se remet au point (B) et on note la valeur affichée (B1), puis on règle à nouveau le moyen d'étalonnage jusqu'à ce qu'un moyen d'indication visuel s'allume et on agit comme précédemment sur le moyen de conversion de sorte que les deux points (B) et (B1) contiennent la courbe tracée précédemment, - on procède comme indiqué pour relever les autres points de la courbe. - 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: - au moins un moyen (A) apte à faire la différence entre une consigne d'eau affichée correspondant à un programme donné et la valeur d'eau mesurée en fin de malaxage à sec, - au moins un moyen (B) apte à gérer le cycle de dosage et de malaxage, - au moins un moyen (C) de comptage apte à mesurer la quantité d'eau à ajouter, - des moyens (D) de conversion étalonnés en fonction de chaque type de béton et aptes à établir la courbe théorique de l'impédance en fonction de la teneur en eau. - 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou les moyens (A) sont conformés pour établir la différence entre la consigne d'eau affichée correspondant à un programme donné et la valeur d'eau mesurée en fin de malaxage à sec et mettre en mémoire cette différence. - 6 - Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé.en ce que le ou les moyens (B) sont conformés pour assurer, à partir d'un départ de cycle délivré manuellement ou par un automate, le déclenchement du malaxage des agrégats à sec en fonction de la valeur mémoire. - 7 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque moyen CD > comprend notamment une pluralité d'organes aptes à assurer chacun à des niveaux déterminés, des gains croissants au fur et à masure que la tension correspondant à la va leur de la ré4stivité des agrégats augmente ou diminue au fur et à mesure que de l'eau est rajoutée, - 8 - Dispositif selon les revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les moyens (A)(B)(C) et (D) sont assujettis à des organes de commande et de controle notamment, un commutateur manuel t1) à plusieurs positions aptes à sélectionner les programmes dont le nombre correspond au type de béton désiré, - des potentiomètres de consigne (2) correspondant aux différents programmes, chaque potentiomètre (2) agissant directement sur la quantité d'eau, - un commutateur manuel-automatique () conformé pour assurer la sélection des programmes!, soit par un automate externe, soit par le commutateur manuel à plusieurs positions - un commutateur de mesure (4) pour l'étalonnage de chacune des cartes de conversion, - des organes afficheurs (5) (6) indiquant notamment l'impédance du béton et la quantité d'eau ajoutée, - un bouton poussoir de départ de cycle.