Brevet FR2660685A1 — publié le 19911011

La présente invention concerne un dispositif à plaque vibrante pour vibrer le béton frais. Elle s'applique notamment à la réalisation de grandes surfaces telles que des dalles de magasins, d'immeubles, ou encore, dans le domaine du génie civil, pour la réalisation de chaussées. On connaît un certain nombre de techniques pour le vibrage et le lissage de surfaces bétonnées, et notamment de dalles ou de chaussées. Les bétons à minimum d'eau offrent les résistances maximales mais sont difficiles à ouvrager du fait de leur plasticité réduite ; ils doivent par conséquent être vibrés afin d'être compacifiés et homogénéisés. A cet effet, on a imaginé depuis longtemps de recourir à l'emploi de taloches (règles vibrantes) ou de surfaceuses, particulièrement utiles pour la vibration superficielle des grandes surfaces ; un exemple d'une telle réalisation est fournie dans le brevet français FR-2 237 478. Il s'agit néanmoins d'une technique lourde à mettre en oeuvre, longue et fatiguante pour le personnel ; par ailleurs, il subsiste toujours des zones de jonction génératrices de défauts au séchage.Une autre façon de mettre en oeuvre les bétons est la pervibration, réalisée à l'aide d'aiguilles vibrantes introduites au sein même du béton. Cette dernière technique est utilisée de nos jours dans la réalisation de dalles armées d'un treillis métallique ; l'aiguille vibrante est traînée dans la nappe de béton frais étalée au dessus du treillis, suivant un parcours en va-et-vient dans la largeur de la dalle, chaque trajet latéral étant séparé -du suivant d'une cinquantaine de centimètres. Or, on s'aperçoit facilement que seule la zone de béton proche du passage de l'aiguille vibrante est vraiment vibrée, ce qui conduit à réaliser un béton peu homogène pouvant présenter des retraits différentiels en séchant.En outre, on ne peut travailler par cette technique que des bétons plus humides que ceux dits à minimum d'eau, ce qui aggrave encore les risques de fissuration au durcissement. Pour remédier à ces inconvénients, il a été imaginé de revenir à un vibrage du béton en surface, en évitant pour autant les difficultés de mise en oeuvre rencontrées habituellement avec les taloches ou les surfaceuses. Dans ce sens, la demande de brevet internationale WO 85/02220 décrit un dispositif pour le nivellement d'une surface de béton frais, du type comportant des moyens de vibration de surface et des moyens d'aplanissement (du type d'une plaque) équipés d'un vibrateur et d'un moyen de préhension, caractérisé en ce que le vibrateur est un vibrateur pneumatique de faible poids à balle fournissant un effet vibratoire ajustable grâce à une valve de régulation du débit pneumatique. Néanmoins, ce dispositif présente encore de graves inconvénients.En effet, un vibrateur pneumatique du type proposé dans ladite demande fonctionne plus par secousses brusques et répétitives qu'il ne fournit des vibrations régulières et entretenues ; à cet égard, on remarquera que l'intensité des secousses est telle que pour donner de la stabilité à la plaque d'aplanissement du béton, le demandeur a prévu des ressorts s'étendant en diagonale depuis le vibrateur central vers les coins de ladite plaque. Dans une autre variante proposée dans la même demande internationale, ces secousses sont d'ailleurs utilisées pour ajuster et/ou déplacer de grandes quantités de béton frais, les moyens d'aplanissement étant alors constitués d'une plaque concave, ce qui confirme bien que l'amplitude des vibrations fournies par le vibrateur pneumatique est particulièrement importante.Dans sa variante à plaque, une telle amplitude des secousses provoque l'altération du niveau préétabli de proche en proche sur la nappe de béton frais. Par ailleurs, la position centrale du vibrateur indique que la plaque vibre avec la même intensité sur toute sa surface. Or, on démontre que cette disposition ne permet pas d'obtenir une surface lisse et régulière et il est donc nécessaire de passer une lisseuse après durcissement du béton. En outre, le dispositif précédent n'est pas autonome puisque le vibrateur pneumatique doit être relié à un compresseur extérieur raccordé par un tuyau au travers du manche de préhension dudit dispositif ; l'encombrement qui en résulte est très gênant et peut également provoquer des accidents.Enfin, il est clair qu'un unique manche de préhension ne permet pas de tenir d'une manière stable le dispositif, surtout au vu de l'intensité des vibrations, et ce nouvel inconvénient majeur vient encore aggraver tous les autres pour aboutir finalement à une dalle particulièrement irrégulière. La présente invention vise à remédier à tous ces inconvénients en proposant un dispositif à plaque vibrante pour le vibrage et le lissage de dalles de béton frais, du type comportant des moyens d'aplanissement du type d'une plaque coopérant avec des moyens de vibration et des moyens de préhension, caractérisé en ce que les moyens de vibration comportent au moins une aiguille vibrante agencée pour servir d'âme à au moins une gaine qui est accolée d'une manière rigide sur la face supérieure de ladite plaque. Suivant une seconde caractéristique de l'invention, ladite gaine s'étend longitudinalement le long de la partie frontale de la plaque, c'est-à-dire qu'elle est accolée sur la face supérieure de la plaque du côté où on la tire. Suivant une autre caractéristique importante de l'invention, la plaque est préférentiellement rectangulaire pour être tirée à plat sur le sol parallèlement à ses grands côtés ; elle est en outre réalisée dans un matériau léger, de l'aluminium par exemple, et elle est renforcée sur sa face supérieure par des cornières périphériques et des traverses diagonales. Par ailleurs, à sa partie frontale, la plaque est recourbée vers le haut sur toute sa longueur pour former une spatule d'aplanissement du béton frais, et à l'arrière, elle comporte une pliure longitudinale permettant d'infléchir vers le bas le bord de ladite plaque pour réaliser une bordure de lissage du béton juste vibré. En outre, le fonctionnement de l'aiguille vibrante est entretenu par un moteur électrique placé avec sa commande sur des moyens de préhension du type d'une poignée à deux branches reliées à leur sommet par une barre horizontale de préhension, et articulés sur la plaque pour présenter une inclinaison réglable par rapport à la verticale ; l'alimentation électrique du moteur électrique est assurée par une batterie, ou par un ensemble constitué par un groupe électrique muni d'un petit moteur à essence, que l'on place entre les deux branches de la poignée, légèrement au dessus des articulations desdites branches sur ladite plaque. On comprend ainsi que le dispositif conforme à la présente invention permet de vibrer le béton frais, principalement à l'avant de la plaque, tout en le lissant à l'arrière dès qu'il a été vibré. En outre, le rapport entre son poids et sa rigidité est excellent, ce qui en fait un dispositif autonome particulièrement maniable et stable. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'une forme d'exécution donnée à titre d'exemple non limitatif d'un dispositif à plaque vibrante pour le vibrage et la mise à niveau de dalles en béton frais, en référence à la figure annexée qui est une vue en perspective d'un tel dispositif. Le dispositif 1 à plaque vibrante représenté sur la figure unique comporte essentiellement une plaque 2, de forme préférentiellement rectangulaire, pouvant être tirée à plat sur le sol parallèlement à ses grands côtés au moyen d'une poignée 3 solidaire de la plaque 2 et d'inclinaison réglable par rapport à la verticale. A cet effet, la poignée 3 s'articule par deux branches 3a sur la face supérieure de la plaque 2, ces deux branches 3a étant reliées à leur sommet par une barre horizontale 3b de préhension. La plaque 2 est réalisée dans un matériau léger, de l'aluminium par exemple, et elle est renforcée sur sa face supérieure par des cornières périphériques 2a et des traverses diagonales 2~. A sa partie frontale, elle est recourbée vers le haut sur toute sa longueur pour former une spatule 2c repoussant et aplanissant les irrégularités du béton au passage de la plaque 2. A la partie arrière de la plaque 2, est réalisée une pliure longitudinale 2d permettant d'infléchir vers le bas le bord de ladite plaque 2 sur une largeur de quelques millimètres et sur une profondeur d'environ 1 millimètre ; la bordure 2e ainsi réalisée vient lisser le béton à l'arrière de la plaque 2. Suivant la présente invention, une gaine 4, par exemple en acier inoxydable de faible épaisseur, est soudée sur la face supérieure de la plaque 2 et s'étend longitudinalement le long de la cornière périphérique 2a ménagée en bordure du côté frontal de la plaque 2. Cette gaine 4 sert de fourreau à une aiguille vibrante 5, reliée en amont à un moteur 6 pour faire se mouvoir un filin d'acier 7 dans l'axe de l'aiguille 5 suivant une course alternative longitunale dont l'amplitude détermine l'intensité des vibrations fournies par ladite aiguille 5. En s'ébranlant, celle-ci transmet ses vibrations à toute la gaine 4 qui les répartit d'une manière uniforme le long de la partie frontale de la plaque 2, tandis que leur ampleur diminue au fur et à mesure que l'on s'éloigne vers l'arrière de ladite plaque 2.On notera qu'il n'est pas obligatoire que l'aiguille vibrante 5 présente la même longueur que la gaine 4 ; dans ce cas, on place l'aiguille 5 vers le milieu de la gaine 4 de manière à équilibrer les vibrations transmises de chaque côté de la plaque 2. L'alimentation électrique du moteur 6 est assurée préférentiellement par un petit groupe électrique 8 disposé à côté d'un petit moteur à essence 9 ; cet ensemble est placé entre les deux branches 3a de la poignée 3 sur une plaque de liaison 10, située légèrement au dessus des articulations desdites branches 3a sur la plaque 2, de manière à ne pas déséquilibrer l'engin. Dans une autre variante non représentée, le groupe 8 et le moteur à essence 9 sont remplacés par une batterie électrique rechargeable. On notera enfin que la commande 6a du moteur 6 animant l'aiguille vibrante 5 est placée au sommet d'une branche 3a de la poignée 3 pour être rendue facilement accessible lorsqu'on tient la barre horizontale 3b ; cette commande 6a peut être un simple commutateur de marche/arrêt ou bien un variateur d'intensité rendant possible un contrôle de l'intensité des vibrations de l'aiguille 5. Le dispositif 1 représenté sur la figure 1 peut être utilisé tel que décrit maintenant. Sur un treillis horizontal 11 en fer à béton, on coule une nappe 12 d'un béton de faible teneur en eau ; après séchage, on sait que les caractéristiques mécaniques du béton ainsi réalisé sont très supérieures à celles d'un béton travaillé avec plus d'eau qui présente l'inconvénient de favoriser les retraits, voire les fissurages. Un tel béton moins humide est cependant tès difficile à travailler par les techniques connues jusqu'alors.Pour réaliser une dalle parfaitement plane et horizontale, la nappe de béton frais 12 doit être égalisée et mise à niveau, ce qu'on obtient en utilisant un instrument de nivellement constitué par exemple par un niveau à laser ; un tel instrument comporte une source laser 13 montée sur un trépied et fournissant un faisceau horizontal de visée 14, destiné à être capté par une mire verticale 15 muni d'un photodétecteur 16. Le faisceau horizontal 14 effectue une giration de balayage de la surface à niveler ce qui permet de déplacer la mire verticale 15 de proche en proche pour établir un quadrillage régulier de points de niveau 17 sur toute la surface de la dalle. Habituellement, on doit alors vibrer le béton tout en l'aplanissant, puis, une fois durci, il convient de le lisser.Pour la confection de dalles devant recevoir un revêtement ultérieur, le dispositif 1 conforme à l'invention permet de réaliser toutes ces opérations en une seule fois. On pose la plaque 2 à plat sur un premier point de niveau 17 et on met le moteur 6 de l'aiguille vibrante 5 en marche au moyen de sa commande 6a ; en position de travail, la semelle de la plaque 2 adhère par capillarité à la couche de béton frais à la manière d'une ventouse, ce qui fait que les vibrations de l'aiguille 5, transmises à la partie frontale de la plaque 2 par l'intermédiaire de la gaine 4, se propagent dans la profondeur de la nappe 12 de béton frais.A l'aide de la poignée 3, on tire le dispositif 1 d'un point de niveau 17 à un point de niveau 17 adjacent, tandis que l'on a pris la précaution de choisir la longueur de la plaque 2 de manière à dépasser légèrement la distance entre deux tels points 17 ; typiquement, on peut utiliser une plaque 2 faisant 2,5 mètres de long et 50 centimètres de large, avec des points de niveau 17 situés tous les 2 mètres. La vitesse d'avancement du dispositif 1 peut être très élevée et par exception, il est possible de le tirer tout en courant. On notera que l'intensité des vibrations est la plus intense au niveau de la gaine 4 et diminue progressivement vers l'arrière de la plaque 2. L'effet des vibrations très régulières fournies par l'aiguille 4 est de faire remonter'la barbotine du béton en surface de la dalle 12, et non pas simplement de l'eau ce qui serait catastrophique mais arrive très souvent dans les techniques habituelles ; cette barbotine est constituée pour l'essentiel de la laitance de ciment rentrant dans la composition de béton et elle se prête particulièrement bien à être lissée.Conformément à l'invention, un lissage immédiat de la barbotine est obtenu grâce à la bordure 2e longitudinale prévue à cet effet à l'arrière de la plaque 2 ; comme cette partie de la plaque 2 vibre peu, la surface de la barbotine ainsi nivellée ne présente pas d'irrégularités. Après séchage, la dalle de béton est parfaitement lisse, plane et grâce à sa faible teneur en eau, elle est peu fragile ; il est alors possible d'y appliquer un revêtement d'intérieur tel une moquette, un carrelage, etc, sans avoir à utiliser une lisseuse à main. Dans le cas de la confection de dalles industrielles dont on utilise directement la surface sans revêtement ultérieur, il demeure par contre nécessaire d'utiliser une surfaceuse lissant définitivement le béton. Le principal intérêt du dispositif 1 conforme à l'invention consiste alors à pouvoir ouvrager un béton moins humide que ceux habituellement employés, évitant par là-même les fissurages très courants qui résultent de cet excès d'eau. Suivant une variante caractéristique de la présente invention, particulièrement utile pour le vibrage et le lissage des très grandes dalles, on équipe le dispositif 1 d'une mire verticale 18, représentée en traits mixtes sur la figure 1. On laisse alors fonctionner la source laser 13 pendant qu'on utilise le dispositif 1, ce qui procure un contrôle permanent du niveau de la dalle en cours de vibrage et permet de rectifier certaines imprécisions de réalisation des points de niveau 17 quadrillant la surface de la dalle. Un avertisseur sonore complète généralement les mires 15 ou 18, ce qui facilite grandement le contrôle du niveau de la dalle. Suivant une variante de réalisation des moyens de vibrations de la plaque 2, un ensemble d'au moins deux gaines traversales 4a, représentées en traits mixtes sur la figure 1, sont accolées d'une manière rigide sur la face supérieure de la plaque 2 ; ces gaines 4a, contrairement à la gaine frontale 4, ne comportent pas d'aiguille vibrante, mais sont simplement aboutées par leur extrémité frontale à ladite gaine 4. Elles sont également réalisées à partir de tubes en acier inoxydable qui sont soudés sur la face supérieure de la plaque 2. Suivant une disposition préférée, ces gaines traversales 4a s'évasent à l'opposé l'une de l'autre, symétriquement par rapport à l'axe médian de la plaque 2, pour former le haut d'un "V' dont la pointe est tournée vers la partie frontale de ladite plaque 2.De cette façon, les vibrations de l'aiguille vibrante 5 sont non seulement transmises à la gaine 4, qui les restituent le long de la partie frontale de la plaque 2, mais également, dans une moindre mesure, vers l'arrière de la plaque 2 où les vibrations sont progressivement atténuées. On notera que le dispositif 1 peut être utilisé également pour le vibrage de dalles en béton dans lequel sont incorporées des pailles d'acier de renfort, ce qui permet de supprimer le treillis 11. On peut aussi vibrer des dalles en béton non armé. Par ailleurs, il est très avantageux d'utiliser le dispositif 1 pour la réalisation de routes en béton ; l'épaisseur de la dalle est en général de l'ordre de 20 centimètres pour les routes ordinaires et de 25 à 28 centimètres pour les autoroutes, ce qui correspond tout à fait aux épaisseurs pouvant être vibrées et finies au moyen du dispositif 1. Dans ce cas, il est inutile d'utiliser une machine très coûteuse du type d'une vibro-finisseuse dont il est bien connu qu'elle ne permet pas toujours d'obtenir un béton ni parfaitement lisse, ni parfaitement de niveau. Le dispositif 1 conforme à l'invention, lorsqu'il est équipé de la mire verticale 18, procure un résultat à ce titre très supérieur à ce type de machine, d'autant que sa vitesse d'avancement peut également être très rapide. La présente invention n'est bien entendu pas limitée par la description de la forme d'exécution préférée qui vient d'être donnée, ni par les dessins la représentant, mais s'étend à tous les dispositifs pour le vibrage de dalles de béton frais comportant des éléments équivalents à ceux représentés ou décrits à titre d'exemple. L'invention s'applique notamment à la réalisation de grandes surfaces telles que des dalles de magasins, d'immeubles, ou encore, dans le domaine du génie civil, pour la réalisation de chaussées. REVENDICATIONS 1 - Dispositif (1) à plaque vibrante pour le vibrage et le lissage de dalles de béton frais du type comportant des moyens d'aplanissement du type d'une plaque (2) coopérant avec des moyens de vibration et des moyens de préhension, caractérisé en ce que les moyens de vibration comportent au moins une aiguille vibrante (5) agencée pour servir d'âme à au moins une gaine (4) qui est accolée d'une manière rigide sur la face supérieure de ladite plaque (2). 2 - Dispositif (1) à plaque vibrante suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la gaine (4) servant de fourreau à l'aiguille vibrante (5) s'étend longitudinalement le long de la partie frontale de la plaque (2). 3 - Dispositif (1) à plaque vibrante suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un ensemble d'au moins deux gaines traversales (4a), accolées d'une manière rigide sur la face supérieure de la plaque (2) et ne comportant pas d'aiguille vibrante, sont aboutées par leur extrémité frontale à la gaine (4) servant de fourreau à l'aiguille vibrante (5), symétriquement par rapport à l'axe médian de la plaque (2), et s'évasent à l'opposé l'une de l'autre pour former le haut d'un "V" dont la pointe est tournée vers la partie frontale de ladite plaque (2). 4 - Dispositif (1) à plaque vibrante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (2) est préférentiellement rectangulaire pour être tirée à plat sur le sol parallèlement à ses grands côtés. 5 - Dispositif (1) à plaque vibrante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (2) est réalisée dans un matériau léger, de l'aluminium par exemple, et elle est renforcée sur sa face superieure par des cornières périphériques (2a) et des traverses diagonales (2b). 6 - Dispositif (1) à plaque vibrante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, à sa partie frontale, la plaque (2) est recourbée vers le haut sur toute sa longueur pour former une spatule (2c), et en ce que, à l'arrière, ladite plaque (2) comporte une pliure longitudinale (2d) permettant d'infléchir vers le bas le bord de ladite plaque (2) pour réaliser une bordure (2e) de lissage du béton à peine vibré. 7 - Dispositif (1) à plaque vibrante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (2) est équipée de moyens de préhension du type d'une poignée (3) à deux branches (3a) reliées à leur sommet par une barre horizontale (3b), solidaires de ladite plaque (2) et d'inclinaison réglable par rapport à la verticale. 8 - Dispositif (1) à plaque vibrante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aiguille vibrante (5) est reliée en amont à un moteur (6) pour faire se mouvoir un filin d'acier (7) dans l'axe de ladite aiguille (5), ledit moteur (6) étant alimenté préférentiellement par une batterie rechargeable, ou par un petit groupe électrique (8) disposé à côté d'un petit moteur à essence (9), solidaire(s) d'une plaque de liaison (10) située entre les deux branches (3a) de la poignée (3), légèrement au dessus des articulations desdites branches (3a) sur la plaque (2). 9 - Dispositif (1) à plaque vibrante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (2) est équipée d'une mire verticale (18) coopérant avec une source laser (13) fixe montée sur un trépied et fournissant un faisceau horizontal de visée (14) destiné à être capté par la mire verticale (18), pour constituer un niveau à laser procurant un contrôle permanent du niveau de la dalle en cours de vibrage.