Brevet FR2769089A1 — publié le 19990402

La présente invention a pour objet un dispositif destiné notamment à mesurer la température interne du béton frais en vue de surveiller son évolution et de l'exploiter dans le cadre de calculs de temps de décoffrage rapides. On connaît déjà deux variantes de dispositifs permettant de mesurer la température du béton frais (grâce à des thermocouples, des thermistances ou d'autres systèmes) et qui permettent de calculer des paramètres afin de déterminer des temps de décoffrage rapides. La première s'effectue par l'intermediaire de capteurs électroniques qui transmettent les informations représentatives de la grandeur physique mesurée sous forme d'un signal analogique par un réseau de câbles prévu a cet effet vers une unité centrale de traitement des dites informations située a une courte distance des capteurs, moins de cinq mètres. La seconde variante découle de la première variante. Des capteurs électroniques transmettent les informations représentatives de la grandeur physique mesurée sous forme d'un signal analogique par un réseau de câbles prévu a cet effet vers une unité de stockage des dites informations, située à une courte distance des capteurs, moins de cinq mètres. C'est un homme qui est chargé de récolter les informations dans ladite unité de stockage et qui les transmet vers une unité centrale de traitement située à une distance pouvant dépasser plusieurs kilomètres. Toutefois, ces dispositifs présentent plusieurs inconvénients: La faible longueur des réseaux de câbles due notamment au fait qu'ils transmettent des signaux analogiques empêche de transmettre les informations souhaitées sur de longues distances, plusieurs centaines de mètres, voire plusieurs kilomètres et ce sans l'intervention d'un être humain. Le béton frais étant utilisé notamment dans des ouvrages de génie civil, celui-ci doit être disposé dans des coffrages afin d'être mis en place. Ces coffrages peuvent dépasser la hauteur de cinq mètres ce qui par voie de conséquence oblige à laisser les dispositifs précédemment cités à leur sommet. Afin de les consulter, un homme doit intervenir en haut du coffrage plusieurs fois par jour bien que ce soit un milieu hostile pour lui. Si l'homme devient indisponible, la continuité de l'analyse sera compromise. Ces dispositifs nécessitent d'être fréquemment réapprovisionnés en énergie électrique. ~ Ces dispositifs sont encombrants et peuvent rendre dangereuse leur installation au sommet d'un coffrage. Ces dispositifs n'effectuent pas l'intégralité des calculs qui intéressent les utilisateurs. Ces dispositifs ne peuvent pas analyser plusieurs bétons simultanément. Ces dispositifs nécessitent des outils pour effectuer leur installation. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients susvisés. Le dispositif de l'invention est un dispositif pour mesurer la température d'une masse de béton frais, en vue d'en déterminer la date prévisionnelle de décoffrage, du genre de dispositif comprenant: - au moins une sonde thermique destinée à être disposée dans le béton, - des moyens de mémorisation des informations fournies par la sonde thermique au moins, - des moyens de transmission des dites informations depuis la sonde vers les moyens de mémorisation, et - un centre de calcul pour déterminer, à partir des informations mémorisées, la date prévisionnelle de décoffrage. Ce dispositif est principalement caractérisé en ce que les dits moyens de transmission sont des moyens radioélectriques interposés entre la sonde au moins et le centre de calcul, le dispositif comprenant en outre: - au moins un poste de collecte des informations fournies par la dite sonde au moins, le poste de collecte et la sonde étant reliés entre eux à proximité l'un de l'autre au moyen de câbles et de connecteurs rapides, le dit poste de collecte comprenant en premier lieu des moyens de conversion des informations de type analogiques fournies par la sonde en informations de type numériques, et en deuxième lieu des moyens émetteurs par radiofréquences des dites informations numérisées, et - des moyens récepteurs des dits signaux émis, les dits moyens récepteurs étant localisés au centre de calcul à distance du poste de collecte, auquel centre de calcul les moyens récepteurs fournissent les informations numérisées transmisent par les moyens émetteurs. Ces dispositions sont telles qu'un opérateur présent au centre de calcul peut disposer, sans intervention humaine intermédiaire, des informations habituellement nécessaires relatives à la dite masse de béton en vue de son décoffrage, notamment la date prévisionnelle de décoffrage, la résistance atteinte et la température de la masse de béton frais, ainsi que l'heure à laquelle a été effectuée la mesure. Il résulte de ces dispositions que le dispositif, installé sur un site, est apte à fonctionner sans intervention humaine, et donc permet d'éviter aux opérateurs des déplacements répétés, voire dangereux. En outre, un éloignement de plusieurs kilomètres entre la sonde au moins et l'unité centrale d'analyse est rendu possible. Enfin, la transmission d'informations numériques entre le poste de collecte et le centre de calcul permet d'éviter tout problème de parasitage des informations transmises. Selon une forme préférée de réalisation, les sondes étant au nombre de quatre, trois d'entre elles, reliées au poste de collecte, sont prévues pour être disposées à l'intérieur de la masse de béton, une première dans une zone de coeur, une deuxième dans une zone de surface, et une troisième occasionnellement en un point quelconque, tandis qu'au moins une quatrième sonde, intégrée au poste de collecte, mesure la température extérieure pour détecter la température de l'environnement de la masse de béton frais et apprécier la compatibilité de fonctionnement des moyens émetteurs avec la température extérieure. Les moyens émetteurs comprennent en outre des moyens d'identification des informations fournies respectivement par les sondes. De préférence, les températures respectives de plusieurs masses distinctes de béton frais étant mesurées simultanément au moyen d'une sonde au moins respective reliée à un poste de collecte respectif, les moyens émetteurs de chaque poste de collecte comprennent en outre des moyens d'identification du poste de collecte y relatif. On notera que le poste de collecte est en outre avantageusement équipé d'une source autonome d'énergie électrique, tel qu'une pile ou au moyen d'un capteur solaire. De préférence, le poste de collecte est équipé de moyens de contrôle volontaire par un opérateur du fonctionnement de la sonde au moins, comprenant un bouton poussoir associé à au moins un organe avertisseur. Selon une forme préférée de réalisation, la sonde au moins est une sonde électronique du type diode Zener. Le poste de collecte comprend en outre des moyens de mesure de la polarité aux bornes de la sonde, dont la mise en oeuvre est placée sous la dépendance de moyens chronométriques. La mise en oeuvre des dits moyens de mesure est en outre avantageusement placée sous la dépendance d'un bouton poussoir actionnable volontairement par un opérateur. On notera que ce bouton poussoir peut être relié à distance du poste de collecte par une liaison filaire, afin de permettre à un opérateur de l'actionner quelle que soit la position du poste de collecte par rapport à la masse de béton. Le dispositif comprend en outre un organe de transmission radioélectrique, dit répétiteur, éventuellement interposé entre le poste de collecte et le centre de calcul, pour relayer les informations transmises depuis le poste de collecte vers le centre de calcul dans le cas où ceux-ci sont trop éloignés l'un de l'autre. De préférence, le dispositif comprend en outre des moyens de liaison télématique et une baie d'appel, localisés au centre de calcul, pour relayer par le réseau télématique les informations reçues par les moyens récepteurs vers un opérateur en vue de l'alerter en cas d'un dysfonctionnement du centre de calcul et en cas de limite atteinte du temps de coffrage du béton. La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la description qui va en être faite en relation avec la figure de la planche annexée qui illustre une forme préférée de réalisation de l'invention. Sur la figure, il est proposé une chaîne de mesure de la température d'une masse de béton frais, comprenant des sondes thermiques, telles que 2, reliées à un centre de calcul 4 par l'intermédiaire d'un réseau radio autonome 6,8,10, qui est apte à transmettre automatiquement par ondes radio sur plusieurs kilomètres un signal sous forme numérique représentatif d'une certaine grandeur physique mesurée par les sondes 2, en l'occurrence la température du béton frais. L'analyse effectuée par le centre de calcul 4 grâce aux informations fournies par le réseau radio permet en fonction de l'élévation de température dans le béton frais, due à la réaction exothermique ayant lieu notamment entre l'eau et le ciment, de déterminer la résistance atteinte dans le béton et le temps restant à attendre avant le décoffrage et ce pour chaque point de mesure. Pour cela à chaque arrivée d'une information émise par le réseau radio 6,8,10, le centre de calcul 4 détermine l'âge équivalent du béton à vingt degrés Celcius. Avant tout essai sur un béton spécifié, il aura été effectué des étalonnages pour obtenir la résistance à la compression en fonction du temps réel. Ainsi et selon un autre aspect de l'invention, un procédé visant à déterminer la date de décoffrage d'une masse de béton frais, consiste à effectuer les étapes successives suivantes: 1.- Déterminer la date, les écarts de temps et de l'âge équivalent selon la Loi d'Arrhénius, à partir de l'heure d'essai, de l'énergie d'activation, de la température du béton et de la résistance à la compression du béton, 2.- Modéliser l'âge équivalent en fonction du temps réel, 3.- Modéliser la résistance à la compression en fonction de l'âge équivalent, 4.- effectuer des essais à partir soit le l'âge équivalent soit le la résistance à la compression, pour obtenir soit l'âge équivalent théorique et le temps réel avant décoffrage, soit la résistance à la compression obtenue. Le centre de calcul 4, en fonction des paramètres connus et reçus, peut donc informer l'opérateur 12 de la résistance atteinte dans l'ouvrage et le temps à attendre avant de décoffrer. Le centre de calcul 4 peut analyser simultanément autant de masses de béton qu'il y a de postes, tel que 14, de collecte d'informations reliés à des sondes 2,18 mises en place dans les masses de béton respectives, telles que 16. Pour chacune de ces masses de béton 16, quatre sondes 2 sont mises en place. Trois sont placées dans le béton ; une quatrième sonde, telle que 18, est intégrée au poste de collecte 14 afin de connaître la température ambiante et éventuellement de vérifier si la température du lieu ou est placée le poste de collecte 14 ne risque pas de l'empêcher de fonctionner. Les moyens de réception 10 et le centre de calcul 4 sont uniques dans la mesure ou c'est eux qui effectuent la centralisation des données qui sont issues du réseau radio. Tous les éléments 6;8;10 du réseau radio sont disposés dans des boîtiers étanches empêchant l'eau et les poussières d'entrer et sont équipés d'antennes. - Le poste de collecte 14 est connecté à l'aide de connecteurs rapides de sûreté à pinces ne nécessitant pas d'outils pour la connexion à trois sondes thermiques électroniques 2 polarisés + et - disposées dans la masse de béton 16. Les sondes 2 fonctionnent comme une diode Zener dont le voltage de sortie est directement proportionnel à la température absolue de dix millivolts par degré Kelvin. Ces sondes 2 ont une impédance dynamique de moins d'un ohm et travaillent dans une gamme de courant comprise entre 450 microampères et 5 milliampères sans altération de leurs caractéristiques. Ces sondes 2 ont un signal de sortie linéaire et un risque d'erreur de l'ordre de 1 %. Le poste de collecte 14 permet de mesurer la température du béton frais 16. La connexion entre les sondes 2 et le poste de collecte 14 est effectuée par des câbles électriques courts. La grandeur mesurée par les sondes 2 est analogique, puis est ensuite numérisée 38. L'alimentation électrique du poste de collecte 14 et des éléments qui lui sont associés est effectuée grâce à une pile haute performance ou un panneau solaire 20 tel que représenté. Un bouton poussoir 22 de test provoque, lorsqu'il est enfoncé par l'opérateur, une tonalité sonore ainsi que l'allumage d'un voyant 24, le tout signifiant que l'ensemble des trois sondes 2 est correctement connecté au poste de collecte 14. Ce bouton poussoir 22 peut également être utilisé pour forcer manuellement le poste de collecte 14 à effectuer une mesure de température et à l'émettre sur requête de l'opérateur. Chaque heure, et grâce à des moyens chronométriques 26, l'électronique du poste de collecte 14 mesure la température aux bornes de chacune des quatre sondes de température 2,18, ainsi que la tension aux bornes de la source d'énergie électrique, et elle émet un message regroupant les informations précédentes ainsi que son propre numéro d'identification par un signal radio. De surcroît, si d'une demi-heure sur l'autre l'une des sondes 2,18 connaît une évolution de plus ou moins trois degrés Celcius, le poste de collecte 14 émet une séquence d'informations. De plus la taille du poste de collecte 14 est réduite pour faciliter son installation et ses déplacements par les opérateurs. A titre d'exemple, ses dimensions sont de 20 centimètres de hauteur, 20 centimètres de largeur et 15 centimètres d'épaisseur. Un répétiteur 8 est chargé d'augmenter la portée radio des postes de collecte 14 en recevant les données de ces dernières et en les réémettant en direction des moyens récepteurs 10. Dans le cas où il y a plusieurs répétiteurs 8, il est ajouté au message radio un numéro d'identification des répétiteurs 8 afin qu'au bout de la chaîne de mesure on puisse faire un traçage du parcours des informations reçues. Le répétiteur 8 est doté de deux antennes, une pour l'émission et une pour la réception ainsi que d'une batterie haute performance. Les moyens de réception 10 placés dans l'environnement proche du centre de calcul 4 sont chargés de recevoir les informations émises par le ou les répétiteurs 8 ou postes de collecte 14 fonctionnant dans le réseau radio. I1 décode les informations radio reçues et les convertit en signaux informatiques série suivant le protocole RS-232 et RS-485. I1 est doté d'une antenne pour la réception, d'une interface de type RS-232 afin de communiquer ses informations au centre de calcul 4 et il est alimenté en énergie par le réseau électrique ou par une batterie haute performance. I1 est également doté d'un dispositif de conversion de la tension aux bornes de sa batterie en tension propre à alimenter un micro-ordinateur. Le centre de calcul 4 comprend un ordinateur, une imprimante 28, un modem 30, une baie d'appel téléphonique 32 et un logiciel de traitement et d'analyse spécifique aux informations transmises par le réseau radio. C'est le logiciel qui effectue les calculs permettant d'obtenir l'âge équivalent, la résistance à la compression atteinte dans l'ouvrage et le temps restant avant de pouvoir décoffrer le béton. L'imprimante 28 sert à imprimer les différentes informations que souhaite connaître l'opérateur; le modem 30 sert à transférer des données reçues du réseau radio sur un autre ordinateur 34 par le biais du réseau télématique, et la baie d'appel 32 sert à l'ordinateur pour appeler quelqu'un au téléphone 36 avec une voie synthétique dans un cas de figure pré-défini, comme par exemple une résistance à la compression dans l'ouvrage, au moins égale à celle que désire le maître d'oeuvre. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour mesurer la température d'une masse (16) de béton frais, en vue d'en déterminer la date prévisionnelle de décoffrage, du genre de dispositif comprenant: - au moins une sonde thermique (2) destinée à être disposée dans le béton, - des moyens de mémorisation des informations fournies par la sonde thermique (2) au moins, - des moyens de transmission des dites informations depuis la sonde (2) vers les moyens de mémorisation, et - un centre de calcul (4) pour déterminer, à partir des informations mémorisées, la date prévisionnelle de décoffrage, caractérisé: en ce que les dits moyens de transmission sont des moyens (6,8,10) radioélectriques interposés entre la sonde (2,18) au moins et le centre de calcul (4), le dispositif comprenant en outre: - au moins un poste de collecte (14) des informations fournies par la dite sonde au moins (2,18), le poste de collecte (14) et la sonde (2) étant reliés entre eux à proximité l'un de l'autre au moyen de câbles et de connecteurs rapides, le dit poste de collecte (14) comprenant en premier lieu des moyens (38) de conversion des informations de type analogiques fournies par la sonde (2,18) en informations de type numériques, et en deuxième lieu des moyens émetteurs (6) par radiofréquences des dites informations numérisées, et - des moyens récepteurs (10) des dits signaux émis, les dits moyens récepteurs (10) étant localisés au centre de calcul (4) à distance du poste de collecte (14), auquel centre de calcul (4) les moyens récepteurs (10) fournissent les informations numérisées transmisent par les moyens émetteurs (6), de telle sorte qu'un opérateur au centre de calcul peut disposer, sans intervention humaine intermédiaire, des informations habituellement nécessaires relatives à la dite masse de béton; 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé: en ce que les sondes (2,18) étant au nombre de quatre, trois d'entre elles, reliées au poste de collecte (14), sont prévues pour être disposées à l'intérieur de la masse de béton (16), une première dans une zone de coeur, une deuxième dans une zone de surface, et une troisième occasionnellement en un point quelconque, tandis qu'au moins une quatrième sonde (18) intégrée au poste de collecte (14) mesure la température extérieure, et en ce que les moyens émetteurs (6) comprennent en outre des moyens d'identification des informations fournies respectivement par les sondes (2); 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce que les températures respectives de plusieurs masses (16) distinctes de béton frais étant mesurées simultanément au moyen d'une sonde au moins (2) respective, reliée à un poste de collecte (14) respectif, les moyens émetteurs (6) de chaque poste de collecte (14) comprennent en outre des moyens d'identification du poste de collecte (14) y relatif; 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce que le poste de collecte est en outre équipé d'une source autonome (20) d'énergie électrique; 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce que le poste de collecte (14) est équipé de moyens de contrôle volontaire par un opérateur du fonctionnement de la sonde (2) au moins, comprenant un bouton poussoir organe avertisseur (24); 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce que la sonde (2,18) au moins étant une sonde électronique du type diode Zener, le poste de collecte (14) comprend en outre des moyens de mesure de la polarité aux bornes de la sonde (2), dont la mise en oeuvre est placée sous la dépendance de moyens chronométriques (26); 7.- dispositif selon la revendication 6, caractérisé: en ce que la mise en oeuvre des dits moyens de mesure est en outre placée sous la dépendance d'un bouton poussoir (22) actionnable volontairement par un opérateur; 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce qu'il comprend en outre un organe de transmission radioélectrique (8), dit répétiteur, interposé entre le poste de collecte (14) et le centre de calcul (4), pour relayer les informations transmises depuis le poste de collecte (14) vers le centre de calcul (4); 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé: en ce qu'il comprend en outre des moyens (30,32,34,36) de liaison localisés au centre de calcul (4), pour relayer par le réseau télématique les informations reçues par les moyens récepteurs (10) vers un opérateur en vue de l'alerter en cas d'un dysfonctionnement du centre de calcul (4) et en cas de limite atteinte du temps de coffrage du béton.