Brevet FR2774403A1 — publié le 19990806

La présente invention concerne un produit en béton tel qu'élément de signalisation routière, borne, mobilier urbain, ou éléments de construction de toute nature, équipé d'éléments d'éclairage et/ou de signalisation lumineuse à fibres optiques alimentés à partir d'une source lumineuse centralisée par les fibres optiques étant au moins en partie intégrées dans le corps du produit en béton au moment de sa fabrication pour former des points lumineux à la surface du corps. L'invention concerne également un moule et un procédé pour la fabrication d'un tel produit. Il est déjà connu d'intégrer des fibres optiques dans des produits en béton tels que des produits servant à la signalisation ou au balisage routier, comme par exemple des séparateurs de voies, des bornes, etc... Selon la technique connue, ces produits sont moulés en béton. Avant le moulage on fixe dans le moule des fibres optiques. Pour que ces fibres optiques tiennent et résistent à la coulée du béton, elles traversent la paroi du moule. Les fibres ainsi fixées aux endroits voulus, débouchent des orifices correspondants du moule. Puis on déverse le béton dans le moule. Ce n'est qu'après la prise que l'on démoule le produit. Par ce démoulage on cisaille les fibres entre la surface du produit en béton et la surface du moule. Ce procédé connu présente un certain nombre d'inconvénients dont le plus grave est celui de nécessiter la prise complète du béton avant de pouvoir démouler. Dans ces conditions, il faut un nombre de moules relativement important pour une production importante puisque chaque moule est immobilisé pendant toute la durée de prise et de séchage du béton. Si l'on cherchait à démouler prématurément, les fibres ne pourraient être cisaillées proprement à la surface du produit ; celui-ci s'écaillerait ou se déformerait et dans tous les cas la fibre ne serait pas à la place appropriée ; elle serait partiellement arrachée ou déchirée. Pendant la coulée du béton et sa prise, les fibres optiques subissent diverses contraintes mécaniques qui en détériorent les caractéristiques optiques. De plus, l'effort exercé au moment du démoulage par le mouvement de cisaillement entre le moule et le produit en béton dans la prise à terminer, induit dans la fibre des contraintes importantes qui en détériorent les qualités optiques. Enfin, la mise en place des fibres dans le moule est une opération délicate car il faut enfiler chaque fibre dans un trou de la paroi du moule et la bloquer pour qu'elle ne s'en détache pas au moment du déversement du béton dans le moule. Les fibres doivent également être protégées pour ne pas être directement exposées chimiquement au béton et aux adjuvants qu'il contient, et qui risquent de vieillir ou de détériorer prématurément les caractéristiques physicochimiques ou optiques des fibres. Enfin, ce produit connu et son procédé de fabrication présentent une très grande rigidité de conception puisque le moule comporte des orifices de positionnement précis des extrémités de fibres ; il n'est pas possible de modifier le positionnement de ces fibres sauf si l'on perce de nouveaux trous dans la paroi du moule. En d'autres termes, il n'est pratiquement pas possible de modifier à la demande l'emplacement des points lumineux du produit, par exemple pour faire un dessin ou un tracé de lettres lumineuses ou modifier de manière générale la position des points lumineux en fonction des nécessités de la signalisation ou de l'éclairage. En outre, les produits connus ont des points lumineux constitués par la surface cisaillée des fibres. Quoique en général et en principe cette surface de cisaillement doit être nette, il n'en est pas toujours ainsi en pratique. La direction principale du faisceau lumineux émis par chaque surface de fibre peut être différente de l'orientation voulue pour la direction du faisceau lumineux émis par les fibres. Ces différents inconvénients constituent des obstacles au développement et à l'installation de produits en béton équipés d'éléments d'éclairage et de signalisation. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un produit en béton dont les points lumineux puissent être choisis de manière très variable, pratiquement d'un produit à l'autre, dont la fibre optique soit parfaitement protégée contre l'influence physico-chimique du béton, qui ne subisse pas de contraintes et de transformations brusques au moment du démoulage mais, au contraire, garantisse le positionnement précis des fibres et surtout des surfaces émettrices des fibres, et tout cela avec des moyens simples. L'invention a également pour but de créer un procédé et un moule permettant de fabriquer de manière simple et efficace des produits en béton équipés d'éléments d'éclairage et de signalisation lumineux par fibres optiques, tout en conservant la diversité de possibilités de positionnements des points lumineux à la surface du corps du produit en béton ainsi fabriqué. A cet effet, l'invention concerne un insert à branches issues d'un élément de base, arrivant directement à la surface du corps en béton à l'emplacement des points lumineux, des fibres optiques logées dans les branches et arrivant à la surface extérieure des branches pour former les points lumineux. Le produit ainsi obtenu présente l'avantage d'une très grande précision de la position des points lumineux ainsi que de la forme du faisceau lumineux issu de chacun des points. De plus, les fibres optiques sont parfaitement protégées pendant les opérations relativement brutales de déversement du béton dans le moule et de démoulage. Les fibres n'étant jamais sollicitées en traction ou en compression ou encore cisaillement, elles conservent parfaitement toutes leurs caractéristiques optiques (transmission), permettant un excellent rendement lumineux au dispositif. L'invention peut s'appliquer à la fabrication de produits les plus divers, avec des formes extrêmement variées. En particulier l'invention permet la fabrication de produits en béton pour la signalisation routière ou encore des éléments de mobilier urbain. L'invention permet également d'intégrer un système d'éclairage ou d'illumination de façades dans des constructions par la réalisation d'éléments de construction équipés au moment de leur fabrication des moyens d'éclairage. Suivant une caractéristique avantageuse, lté- lément de base de l'insert est un moyeu d'où partent des branches en forme de rayons dans lesquels sont intégrées les fibres optiques. En général, les plots ou bornes comportent une couronne de points lumineux et il est alors particulièrement intéressant que les branches de l'insert soient situées dans un même plan. L'invention s'applique également à des produits ayant une forme différente d'une forme de révolution, par exemple une forme prismatique ou une forme allongée de section variable et dans ce cas l'insert comprend un élément de base en forme de barre d'où partent des branches réparties en plusieurs nappes autour de l'élément de base et arrivant au niveau des facettes du produit Enfin, il est parfaitement possible d'intégrer plusieurs inserts dans un même produit, par exemple une borne, pour créer plusieurs zones de points lumineux, réparties en hauteur ou suivant des plans axiaux. De façon particulièrement avantageuse, la matière de l'insert est transparente et les extrémités des branches recouvrent les surfaces d'émission des fibres en formant des éléments optiques définissant la forme du faisceau d'émission. Suivant une variante, il serait également possible d'intégrer dans la matière de l'insert, au moment du moulage de l'insert sur les fibres, des éléments optiques portés par l'extrémité des fibres. Dans ce cas, la matière de l'insert pourrait ne pas recouvrir les extrémités des fibres munies préalablement des éléments optiques. Cela peut être intéressant pour des raisons de résistance ou, plus généralement, de choix de la matière constitutive de l'insert. L'invention s'applique également aux moyens pour la fabrication de produits tels que ceux définis ci-dessus. Un tel moyen est caractérisé en ce qu'il se compose d'un moule définissant la forme extérieure du produit à obtenir recevant l'insert dont les surfaces extérieures des branches viennent s'appliquer contre la surface correspondante du moule et d'un tube de réservation muni en partie supérieure d'un support de positionnement de l'insert, à l'extérieur du volume qui sera occupé par le béton coulé. Pour faciliter la mise en place et la tenue de l'insert dans le moule, il est avantageux que l'insert comporte une surface de réception sur laquelle s'engage l'extrémité du tube. D'une manière particulièrement intéressante, la surface de réception est un filetage susceptible de recevoir un moyen de connexion pour l'alimentation optique du plot de l'insert. Toutefois, cette surface de réception filetée avec une partie correspondante du tube, filetée, ne constitue pas l'unique solution. Le tube peut également être simplement engagé par une liaison lisse sur la surface de réception de l'insert. Enfin, l'invention concerne un procédé de fabrication de produit en béton avec les moyens tels que définis ci-dessus, caractérisé en ce qu'on place le moule en position renversée par rapport à la position normale du produit, on installe le ou les inserts dans le moule, ces inserts ayant été préalablement moulés avec des fibres optiques arrivant au niveau de la surface extérieure des branches, on fixe l'insert dans le moule et on coule le béton puis on démoule après une courte période, sans attendre la fin du séchage du béton. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier exemple de produit en béton en forme de borne éclairante selon l'invention, - la figure 2 est une section d'un autre produit selon l'invention, - la figure 3 est une vue en plan très simplifiée d'un produit du type de celui de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe du produit de la figure 1 en cours de moulage. - la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un exemple de réalisation d'un insert, - la figure 6 est une vue de dessus partielle du moyeu selon la figure 5, - la figure 7 est une vue à échelle agrandie de l'extrémité d'une branche de l'insert correspondant au détail VII de la figure 5, - la figure 8 est une vue en coupe selon VIII VIII de la figure 5, - la figure 9 est une vue à échelle agrandie de la liaison entre un insert et son tube de maintien, - la figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 9 montrant l'insert après sa connexion optique. Selon la figure 1, l'invention concerne des produits en béton les plus divers tels que par exemple une borne 1. Cette borne 1 comporte à sa périphérie des points lumineux 11 correspondant à l'extrémité de fibres optiques intégrées à un insert 3 à branches 32, rayonnant à partir d'un moyeu 31 formant l'élément de base. Les fibres optiques 311 arrivent à la surface 12 du corps en béton à l'emplacement des points lumineux 11. Les branches 31 de l'insert 3 sont par exemple placées dans un même plan ou du moins les points lumineux 11 correspondent à une répartition périphérique ou longitudinale suivant que le produit 1 est un produit à forme de révolution ou parallélépipédique ou plus généralement prismatique. A l'intérieur du produit 1, un canal 13 permet le passage d'un câble optique 312 regroupant par exemple les fibres 311 des branches 31 ou alimentant celles-ci au niveau de l'insert 3. Le produit 1 est installé à un emplacement 4 équipé d'un canal 41 avec embranchement 42 auquel arrivent des fibres optiques 43 venant de la source lumineuse non représentée. La source lumineuse pourrait également être placée au voisinage de l'embranchement 42 ou à la place de celui-ci. Le choix de la situation de la source lumineuse dépend de la nature du produit 1 et de son accessibilité. Il faut en effet que la source lumineuse soit accessible et puisse se remplacer. Par ailleurs, dans beaucoup de cas, la source lumineuse doit pouvoir alimenter plusieurs produits 1 pour faciliter les problèmes de gestion et d'entretien du matériel, dans le cas d'éléments de signalisation routière, des bornes ou des séparateurs de voies, encore des éléments de mobilier urbain ou d'éclairage ou d'illumination de façades dans le cas d'un élément de construction muni de fibres optiques, par exemple une corniche. La figure 2 montre un autre exemple de produit 1A selon l'invention en forme de corniche ou d'élément de construction en béton, préfabriqué, muni d'un insert 3 comprenant un élément de base 31A et des branches 32A, 33A, 34A. L'élément de base 31A est de forme allongée, droite ou courbe suivant la forme du produit 1A. Les branches 32A, 33A, 34A issues de l'élément de base arrivent jusqu'aux facettes 121A, 122A, 123A du produit pour former des points lumineux lllA, 112A, 113A analogues aux points 11 du produit 1 (fig. 1). Le nombre et la répartition des branches de l'insert 3A sont choisis librement suivant la nature du produit 1A ou de sa destination. La figure 3 est une vue de dessus schématique d'un produit allongé, par exemple droit comme le produit 1A (fig. 2) ; elle montre la disposition de l'insert 3A avec son élément de base 31A et les branches 32A. L'élément de base 31A contient un faisceau de fibres optiques 311A regroupant les fibres 312A intégrées dans les branches 32A et formant les points lumineux lîlA de la facette 121A (la figure 2 montre les autres points lumineux 112A, 113A au niveau des facettes 122A, 123A). La structure de base des produits en béton à points lumineux selon les figures 1, 2, 3 est la même et comme cela sera décrit ultérieurement, leur réalisation relève du même procédé un insert formé d'un élément de base muni de branches intégrant des fibres optiques qui arrivent au moins au voisinage des extrémités libres des branches. Cet insert est lui-même noyé dans une masse de béton ou matière analogue constituant le corps du produit. Le procédé de fabrication d'un produit en béton selon l'invention sera décrit ci-après à l'aide des figures 5 à 10 dans le cas d'un produit en forme de borne, c'est-à-dire à symétrie de révolution. Le procédé s'applique dans les mêmes conditions à tout produit de forme allongée, de section constante ou variable, courbe ou droite. Selon la figure 4, le produit 1 de la figure 1, de forme tronconique se réalise par moulage en position renversée dans un moule 6 (fig. 4) pour donner la finition appropriée à la partie supérieure, visible. On réalise préalablement l'insert 3 par moulage en y intégrant les fibres optiques qui sortiront de l'insert sous la forme du faisceau 312 (fig. 1). Il est également possible d'arrêter les fibres à la surface de l'insert et d'alimenter les fibres en appliquant contre elles un connecteur optique relié à une fibre ou un faisceau d'alimentation. L'ensemble insert 3/tube 34 est enfoncé dans le moule pour que les extrémités des branches 32 soient bien appliquées contre la surface intérieure du moule 6. Dans le cas d'un insert 3 avec un faisceau de fibres 312 qui en sortent, on regroupe ce faisceau dans le tube 34. La partie supérieure du tube 34 arrivant audessus du futur fond de produit est tenue par un support comprenant une cale cylindrique 71, par exemple engagée dans le tube 34. Cette cale 71 est tenue par des rayons 72 prenant appui contre la paroi intérieure du moule 6. Un ressort 73 appuie de préférence par l'intermédiaire d'un anneau 74 sur le dessus du tube 34 pour exercer une précontrainte sur l'insert 3 dans le but indiqué. Lorsque l'ensemble ci-dessus est mis en place, on peut couler le béton dans l'espace entre le moule 6 et le tube 34 suivant une hauteur correspondant à celle du produit à réaliser. Dès que le béton à suffisamment pris, on peut extraire le produit du moule 6 tout en y laissant encore le tube 34. Cela permet de réutiliser très rapidement le moule 6. La récupération du tube 34 se fait après un certain temps de séchage. Les figures 5 à 8 donnent différents détails de l'insert 3 du produit 1. La vue en coupe axiale de la figure 5 montre l'insert 3, son élément de base 31 (moyeu) et ses branches 32. La partie supérieure 33 du moyeu 3 est filetée pour recevoir le tube 34 (fig. 4). Elle pourrait également être lisse et recevoir le tube 34 par simple emmanchement. L'insert 3 (fig. 5) comporte un plot 35 de raccordement optique dans lequel arrivent les fibres 311 des branches 32 ; les fibres s'arrêtent à la surface du plot ou dans le plot qui constitue alors le collecteur d'entrée et de répartition de la lumière. La figure 6 est une vue de dessus partielle de l'insert 3 montrant son élément de base (moyeu) 31 et ses branches 32. Pour maintenir l'écartement des branches 32 il peut être intéressant dans certains cas de les réunir près de leurs extrémités par des entretoises 36 en laissant néanmoins dépasser les têtes 321 des branches 32 pour que les entretoises 36 soient bien noyées dans le béton et n'apparaissent pas ni ne fragilisent cette partie du produit. La figure 7 est une vue à échelle agrandie de détail VII de la figure 5 montrant une forme particulière d'extrémité 321 de la branche 32. Cette extrémité ne couvre pas la partie 322, l'extrémité de la fibre 311. Cette partie 322, réalisée par moulage, peut avoir pratiquement n'importe quelle forme en fonction de la direction à donner au faisceau lumineux à émettre et à l'angle solide de ce faisceau. Cette partie 322 peut constituer une lentille convexe ou concave. Elle existe avantageusement pour protéger la face d'émission 313 de la fibre 311. La figure 8 est une section d'une branche 32 montrant une forme en Té avec la fibre 311 placée à l'intersection des bras. Les figures 9 et 10 montrent par des schémas partiels la mise en place de l'insert 3 puis le branchement des fibres optiques, après la coulée du béton et le dégagement du tube 34. Ainsi, la figure 9 montre l'insert 3 sur lequel est situé le tube 34 pour la mise en place dans le moule. La figure 10 montre l'insert 3 intégré dans le béton du corps du produit 21, après extraction du tube 34 et branchement de l'alimentation optique dans le cas d'un insert 3 sans sortie de faisceau de fibres. Les fibres 311 s'arrêtent à la surface du plot 35 de connexion optique. Ce plot 35 apparaît libre dans la réservation 13 du corps du produit 1. Pour la connexion du faisceau d'alimentation 8, on applique celui-ci fermement contre la face libre du plot 35 par un écrou-chapeau 37 coiffant l'élément de base 31 en se vissant d'une part sur le filetage 33 de cet élément 31 à la place du tube 34 par la partie filetée de son rebord extérieur 371, pour appuyer ainsi son rebord intérieur 372 sur une collerette 81 du faisceau 8 pour réaliser le contact optique. Comme déjà indiqué, l'exemple de ce produit à symétrie circulaire et de son procédé de fabrication s'extrapolent très simplement pour s'appliquer à n'importe quelle forme de produit. Enfin, il convient de remarquer que les figures 9 et 10 montrent l'insert 3 et le produit 1 en position renversée. Cette position est intéressante tant pour le moulage et le séchage du produit que pour l'extraction du tube 34 et la réalisation de la connexion optique. REVENDICATIONS 10) Produit en béton tel qu'élément de signalisation routière, borne, mobilier urbain, ou élément de construction équipé d'éléments d'éclairage et de signalisation lumineuse à fibres optiques alimentés à partir d'une source lumineuse centralisée, - les fibres optiques étant au moins en partie intégrées dans le corps du produit en béton au moment de sa fabrication pour former des points lumineux à la surface du corps, caractérisé en ce qu'il comprend un insert (3, 3A) à branches (32, 32A, 33A, 34A) issues d'un élément de base (31, 31A) arrivant directement à la surface (12, 121A, 122A, 123A) du corps en béton (1, 1A) à l'emplacement des points lumineux (11, lîlA, 112A, 113A) des fibres optiques (311, 311A) logées dans les branches et arrivant à la surface extérieure des branches pour former les points lumineux. 20) Produit selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément de base de l'insert (3) est un moyeu (31) d'où partent des branches (32) en forme de rayons dans lesquels sont intégrées les fibres optiques. 30) Produit selon la revendication 2, caractérisé en ce que les branches (32) sont situées dans un même plan. 40) Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'insert (3A) comprend un élément de base (31A) en forme de barre d'où partent des branches (32A, 33A, 34A) réparties en plusieurs nappes autour de l'élément de base (31A) et arrivant au niveau des facettes (121A, 122A, 123A) du produit (1A). 50) Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte plusieurs inserts. 60) Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de l'insert (3, 3A) est transparente et les extrémités (322) des branches (32) recouvrent les surfaces d'émission (313) des fibres (311) en formant des éléments optiques définissant la forme du faisceau d'émission. 70) Moyen pour la réalisation de produits en béton équipés d'éléments d'éclairage et de signalisation lumineuse à fibres optiques, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' il se compose d'un moule (6) définissant la forme extérieure du produit à obtenir recevant l'insert (3) dont les surfaces extérieures des branches (32) viennent s'appliquer contre la surface correspondante du moule et d'un tube (34) de réservation muni en partie supérieure d'un support de positionnement (7) de l'insert (3), à l'extérieur du volume qui sera occupé par le béton coulé. 80) Moyen selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'insert (3) comporte une surface de réception (33) sur laquelle s'engage l'extrémité du tube (34). 90) Moyen selon la revendication 8, caractérisé en ce que la surface de réception (33) est un filetage susceptible de recevoir un moyen de connexion pour l'alimentation optique du plot (35) de l'insert. 10 ) Procédé de fabrication de produits en béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, à l'aide d'un moyen selon les revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu' on place le moule en position renversée par rapport à la position normale du produit, on installe le ou les inserts dans le moule, ces inserts ayant été préalablement moulés avec des fibres optiques arrivant au niveau de la surface extérieure des branches, on fixe l'insert dans le moule et on coule le béton puis on démoule après une courte période, sans attendre la fin du séchage du béton.