Brevet FR3134452A1 — publié le 20231013

La présente invention concerne un procédé de détermination d’un rayon médian R 0 d’un ensemble de bulles comprises dans un milieu moussé, liquide adapté pour être durci et pour former après durcissement un matériau solide pour la construction ou une mousse polymère solide, le procédé comprenant les étapes de transport du milieu moussé dans une cavité, émission d’une impulsion d’onde ultrasonore vers la cavité, détection de l’impulsion, mesure d’une composante choisie parmi une amplitude de l’impulsion détectée et une phase de l’impulsion, puis détermination du rayon médian R 0 des bulles du milieu moussé dans la cavité à partir de la composante déterminée. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de mesure du rayon médian de bulles d’une gâchée de plâtre moussée DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne la fabrication d’une gâchée, plus particulièrement d’une gâchée de plâtre moussée. En particulier, elle concerne un procédé de détermination du rayon médian des bulles dans une gâchée de plâtre moussée, et un dispositif permettant de mettre en œuvre un tel procédé. ETAT DE LA TECHNIQUE La fabrication d’un plâtre est énergétiquement coûteuse et il est désirable de diminuer l’énergie nécessaire à cette fabrication. À cet effet, il est connu d’augmenter la fraction volumique d’air dans le plâtre en introduisant de l’air dans une gâchée de plâtre sous forme de bulles. Ainsi, il est possible de réduire la quantité d’eau utilisée pour fabriquer un volume de plâtre prédéterminé, et ainsi de réduire l’énergie totale utilisée pour la fabrication de la gâchée. Cependant, le plâtre étant un matériau opaque, il est impossible de contrôler optiquement le rayon médian des bulles formées à l’intérieur de la gâchée de manière non destructive. Pourtant, il est nécessaire de contrôler ce rayon médian des bulles : en effet, ce rayon contrôle des caractéristiques mécaniques du plâtre après la prise de la gâchée. A cet effet, il est connu de mesurer le rayon médian de bulles d’air dans une gâchée de plâtre ou dans un plâtre ayant déjà pris par tomographie à rayons X. Cependant, cette méthode est complexe, coûteuse et ne permet pas de mettre en œuvre des mesures en ligne. Un but de l’invention est de proposer une solution pour simplifier une mesure d’un rayon médian d’un ensemble de bulles formées dans un milieu liquide au regard d’une mesure mise en œuvre par tomographie à rayons X. Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à procédé de détermination d’un rayon médian R 0 d’un ensemble de bulles comprises dans un milieu moussé liquide adapté pour être durci et pour former, après durcissement, un matériau solide pour la construction ou une mousse polymère solide, le milieu moussé présentant une phase liquide et une phase gazeuse formée par l’ensemble de bulles, et présentant une fraction volumique gazeuse φ prédéterminée comprise entre 0,05 et 0,8 inclus, le procédé comprenant les étapes de : a) transport du milieu moussé dans une cavité, b) émission d’une impulsion d’onde ultrasonore vers la cavité par un émetteur d’impulsion d’onde ultrasonore, c) détection de l’impulsion par un détecteur d’impulsion d’onde ultrasonore, d) détermination à partir de l’impulsion détectée lors de l’étape c) et d’une impulsion de référence d’au moins un élément choisi parmi une transmission T de l’impulsion au travers de la cavité et une réflexion R de l’impulsion sur une surface délimitant la cavité, e) détermination du rayon médian R 0 de l’ensemble de bulles à partir du ou des éléments déterminé(s) lors de l’étape d) et de la fraction volumique gazeuse φ prédéterminée. La présente invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l’une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : - le milieu moussé est non-transparent, - une fraction volumique gazeuse φ prédéterminée est notamment comprise entre 0,1 et 0,8 inclus, et préférentiellement comprise entre 0,15 et 0,7, - la cavité présente une largeur l , et l’émetteur et le détecteur sont agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité de sorte que l’impulsion se propage dans le milieu moussé le long de la largeur l de la cavité, et, lors de l’étape d), on détermine la transmission T de l’impulsion au travers de la cavité, le procédé est adapté à déterminer un rayon médian maximum R 0max prédéterminé de l’ensemble de bulles, et, lors de l’étape b), l’impulsion est émise à une fréquence d’émission f t strictement supérieure à une fréquence de propagation permise f pp égale à , c 0 étant la célérité de l’impulsion dans la phase liquide du milieu moussé, - la cavité présente une largeur l , l’émetteur et le détecteur sont agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité de sorte que l’impulsion se propage dans le milieu moussé le long de la largeur l de la cavité, lors de l’étape d), on détermine la transmission T de l’impulsion au travers de la cavité, le procédé est adapté à déterminer un rayon médian maximum R 0max prédéterminé de l’ensemble de bulles, et, lors de l’étape b), l’impulsion est émise à une fréquence d’émission f t strictement inférieure à une fréquence limite de sensibilité f ls comprise entre 4. et 10. , et de préférence comprise entre 4. et 6. , - le procédé est dépourvu d’une étape dans laquelle une impulsion présentant une fréquence inférieure à la fréquence de propagation permise f pp est émise, - la fréquence d’émission f t est comprise entre 0,4 MHz et 56 MHz, - la cavité présente une largeur l , et l’émetteur et le détecteur sont agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité de sorte que l’impulsion se propage dans le milieu moussé le long de la largeur l de la cavité, lors de l’étape d), on détermine la transmission T de l’impulsion au travers de la cavité, la largeur l étant inférieure à 5 mm, notamment à 2 mm, et plus préférentiellement à 0,8 mm, - lors de l’étape e), on détermine le rayon médian R 0 à partir de la fraction volumique gazeuse φ, de la composante et de la largeur l , - lors de l’étape e), on détermine le rayon médian R 0 à partir d’un facteur d’atténuation α représentatif de l’atténuation de l’amplitude de l’impulsion dans le milieu moussé le long de la largeur l , - lors de l’étape a), un écoulement du milieu moussé est entraîné dans un canal comprenant la cavité, et l’étape b) d’émission et l’étape c) de détection sont mises en œuvre lors de l’écoulement, - le milieu moussé comprend au moins un élément choisi parmi une mousse et une gâchée, de préférence au moins un élément choisi parmi une gâchée de plâtre, une gâchée de ciment, une gâchée de chaux, une gâchée de mortier, une mousse de polyuréthane et une mousse de polyisocyanurate, - lors de l’étape b), l’impulsion présente une durée comprise entre 0,03 µs et 10 µs, - lors de l’étape d), la composante est déterminée depuis le début de l’impulsion jusqu’à une durée prédéterminée, la durée prédéterminée étant préférentiellement inférieure à 5 µs, - la cavité présente une largeur l , et l’émetteur et le détecteur sont agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité de sorte que l’impulsion se propage le long de la largeur l de la cavité et dans lequel l’impulsion est une impulsion d’onde ultrasonore longitudinale, - la cavité présente une largeur l , et l’émetteur et le détecteur sont agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité de sorte que l’impulsion se propage dans le milieu moussé le long de la largeur l de la cavité, lors de l’étape d), on détermine la transmission T de l’impulsion au travers de la cavité, et, lors de l’étape e), on détermine un module d’une transmission complexe de l’impulsion au travers de la cavité au moins à partir de la transmission T et on détermine le rayon médian R 0 à partir du rapport défini par : A étant une distance comprise entre 20 µm et 500 µm et notamment comprise entre 100 µm et 150 µm, B étant un nombre adimensionné compris entre 0,1 et 1 et notamment compris entre 0,2 et 0,6, et g 1 étant une fonction ayant pour variables la largeur l exprimée en mm, la fraction volumique gazeuse φ et le module de la transmission complexe , la fonction g 1 est égale à E étant une valeur constante de préférence comprise entre 0,01 mm et 0,5 mm. Un autre aspect de l’invention est un dispositif de détermination d’un rayon médian R 0 d’un ensemble de bulles comprises dans un milieu moussé liquide adapté pour être durci et pour former, après durcissement, un matériau solide pour la construction ou une mousse polymère solide, le milieu moussé présentant une phase liquide et une phase gazeuse formée par l’ensemble de bulles, et présentant une fraction volumique gazeuse φ prédéterminée comprise entre 0,05 et 0,8 inclus, le dispositif comprenant : - une cavité adaptée pour recevoir le milieu moussé, - un émetteur d’impulsion d’onde ultrasonore agencé pour émettre une ondes ultrasonore vers la cavité, - un détecteur d’impulsion d’onde ultrasonore agencé pour détecter une impulsion d’onde ultrasonore et, - une unité de contrôle configurée pour : déterminer, à partir d’une impulsion détectée par le détecteur et d’une impulsion de référence, au moins un élément choisi parmi une transmission T de l’impulsion au travers de la cavité et une réflexion R de l’impulsion sur une surface délimitant la cavité, et pour déterminer le rayon médian R 0 de l’ensemble de bulles à partir du ou des éléments déterminé(s) et de la fraction volumique gazeuse φ prédéterminée. Avantageusement, la cavité présente une largeur l , l’émetteur et le récepteur sont agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité de sorte que l’impulsion se propage au travers de la largeur l de la cavité, et la largeur l est préférentiellement inférieure à 5 mm, notamment à 2 mm, et plus préférentiellement à 0,8 mm. Avantageusement, le dispositif comprend un canal adapté pour l’écoulement du milieu moussé, le canal comprenant la cavité. Avantageusement, le dispositif est configuré pour mesurer un rayon médian maximum R 0max prédéterminé de l’ensemble de bulles, l’émetteur comprenant un premier transducteur s’étendant le long d’une longueur L suivant une direction perpendiculaire à une direction d’émission de l’impulsion par l’émetteur, la longueur L étant supérieure à 30. R 0max et préférentiellement à 50. R 0max . DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la illustre schématiquement un procédé selon un mode de réalisation de l’invention, - la illustre schématiquement un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention, - la illustre une variation d’une atténuation d’une impulsion d’onde d’ultrason transmise au travers d’une cavité d’un dispositif, en fonction de la fréquence de l’impulsion, - la illustre une variation de la partie réelle du logarithme népérien de la transmission d’une impulsion au travers d’une cavité remplie d’un milieu moussé comprenant des bulles, en fonction du rayon médian des bulles, - la illustre un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention adapté pour permettre un écoulement du milieu liquide dans la cavité, - la illustre une calibration d’un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DEFINITIONS On entend par « non- transparent » un milieu moussé, agencé dans une cavité d’une géométrie prédéterminée, présentant un facteur de flou supérieur à 1 %, notamment supérieur à 5 % et de préférence supérieur à 10 %. On entend par « facteur de flou » le rapport entre l’intensité d’un faisceau lumineux diffusé par un passage au travers du milieu (fraction diffuse) d’un angle supérieur à 2,5° et entre l’intensité d’un faisceau lumineux transmis au travers du milieu. Le facteur de flou peut être mesuré par des techniques de spectroscopie. L’intégration de l’intensité sur l’ensemble du domaine du visible (de 380 nm à 780 nm) permet de déterminer la transmission normale T L et de la transmission diffuse T d . Une telle mesure peut également être obtenue par l’utilisation d’un Hazemeter . On entend par « rayon médian R 0 d’un ensemble de bulles » le rayon médian R 0 déterminé à partir d’une distribution de rayons, la distribution étant formée par les rayons de chaque bulle de l’ensemble de bulles. On entend par transmission T d’une impulsion une grandeur déterminée à partir d’une impulsion détectée après une propagation de l’impulsion au travers d’une quantité prédéterminée d’un milieu moussé dans une cavité et à partir d’une impulsion de référence. On entend par réflexion R d’une impulsion une grandeur déterminée à partir d’une impulsion détectée après réflexion de l’impulsion sur une surface délimitant la cavité et à partir d’une impulsion de référence. De préférence, on entend par « transmission T complexe » d’une impulsion transmise au travers d’une quantité prédéterminée d’un milieu moussé dans une cavité le rapport entre la transformée de Fourier complexe, à la fréquence f t d’émission, de l’impulsion transmise au travers d’une cavité, pour une cavité remplie du milieu moussé, et entre la transformée de Fourier à la fréquence f t , pour une cavité remplie d’eau. La transmission T et/ou la réflexion R d’une impulsion peuvent être déterminée(s) à 25°C. Dans un système formé par une cavité de largeur l , formée par un premier matériau, et comprenant le milieu à mesurer, la transmission T complexe d’une impulsion peut être la grandeur définie par la formule décrite dans l’équation (1) suivante : (1) dans laquelle Z est l’impédance acoustique du milieu mesuré, Z p est l’impédance acoustique du premier matériau, Z 0 est l’impédance de l’eau dans la cavité, k est le nombre d’onde pour une propagation de l’impulsion dans le milieu mesuré et k 0 est le nombre d’onde pour une propagation de l’impulsion dans la phase liquide du milieu mesuré. On entend par « atténuation α » d’une impulsion se propageant au travers d’une cavité de largeur l l’atténuation linéique définie par . De préférence, l’atténuation est mesurée pour une impulsion se propageant dans la cavité remplie d’un milieu liquide dépourvu de bulle et identique au milieu de la phase liquide du milieu moussé. On entend par « matériau solide pour la construction » tout matériau solide adapté pour la mise en œuvre d’un projet d’ouvrage. Un matériau solide pour la construction peut être un plâtre, un mortier, une chaux, un ciment, un béton et/ou un enduit. Procédé de détermination d’un rayon médian R 0 d’un ensemble de bulles (1) comprises dans un milieu moussé (2) liquide adapté pour être durci et pour former, après durcissement, un matériau solide pour la construction ou une mousse polymère solide, le milieu moussé présentant une phase liquide et une phase gazeuse formée par l’ensemble de bulles, et présentant une fraction volumique gazeuse φ prédéterminée comprise entre 0,05 et 0,8 inclus, le procédé comprenant les étapes de : a) transport du milieu moussé (2) dans une cavité (3), b) émission d’une impulsion d’onde ultrasonore vers la cavité (3) par un émetteur (4) d’impulsion d’onde ultrasonore, c) détection de l’impulsion par un détecteur (5) d’impulsion d’onde ultrasonore, d) détermination à partir de l’impulsion détectée lors de l’étape c) et d’une impulsion de référence d’au moins un élément choisi parmi une transmission T de l’impulsion au travers de la cavité (3) et une réflexion R de l’impulsion sur une surface délimitant la cavité (3), e) détermination du rayon médian R 0 de l’ensemble de bulles (1) à partir du ou des éléments déterminé(s) lors de l’étape d) et de la fraction volumique gazeuse φ prédéterminée. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la cavité (3) présente une largeur l , et dans lequel l’émetteur (4) et le détecteur (5) sont agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité (3) de sorte que l’impulsion se propage dans le milieu moussé (2) le long de la largeur l de la cavité (3), et dans lequel, lors de l’étape d), on détermine la transmission T de l’impulsion au travers de la cavité (3), le procédé étant adapté à déterminer un rayon médian maximum R 0max prédéterminé de l’ensemble de bulles (1), dans lequel, lors de l’étape b), l’impulsion est émise à une fréquence d’émission f t strictement supérieure à une fréquence de propagation permise f pp égale à , c 0 étant la célérité de l’impulsion dans la phase liquide du milieu moussé (2). Procédé selon la revendication 2, dans lequel la cavité (3) présente une largeur l , et dans lequel l’émetteur (4) et le détecteur (5) sont agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité (3) de sorte que l’impulsion se propage dans le milieu moussé (2) le long de la largeur l de la cavité (3), et dans lequel, lors de l’étape d), on détermine la transmission T de l’impulsion au travers de la cavité (3), le procédé étant adapté à déterminer un rayon médian maximum R 0max prédéterminé de l’ensemble de bulles (1), dans lequel, lors de l’étape b), l’impulsion est émise à une fréquence d’émission f t strictement inférieure à une fréquence limite de sensibilité f ls comprise entre 4. et 10. , et de préférence comprise entre 4. et 6. . Procédé selon la revendication 2 ou 3, dépourvu d’une étape dans laquelle une impulsion présentant une fréquence inférieure à la fréquence de propagation permise f pp est émise. Procédé selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel la fréquence d’émission f t est comprise entre 0,4 MHz et 56 MHz. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la cavité (3) présente une largeur l , et dans lequel l’émetteur (4) et le détecteur (5) sont agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité (3) de sorte que l’impulsion se propage dans le milieu moussé (2) le long de la largeur l de la cavité (3), et dans lequel, lors de l’étape d), on détermine la transmission T de l’impulsion au travers de la cavité (3), la largeur l étant inférieure à 5 mm, notamment à 2 mm, et plus préférentiellement à 0,8 mm. Procédé selon la revendication 6, dans lequel, lors de l’étape e), on détermine le rayon médian R 0 à partir de la fraction volumique gazeuse φ, de la composante et de la largeur l . Procédé selon la revendication 7, dans lequel, lors de l’étape e), on détermine le rayon médian R 0 à partir d’un facteur d’atténuation α représentatif de l’atténuation de l’amplitude de l’impulsion dans le milieu moussé (2) le long de la largeur l . Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel lors de l’étape a), un écoulement du milieu moussé (2) est entraîné dans un canal (8) comprenant la cavité (3), et préférentiellement dans lequel l’étape b) d’émission et l’étape c) de détection sont mises en œuvre lors de l’écoulement. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel le milieu moussé (2) comprend au moins un élément choisi parmi une mousse et une gâchée, de préférence au moins un élément choisi parmi une gâchée de plâtre, une gâchée de ciment, une gâchée de chaux, une gâchée de mortier, une mousse de polyuréthane et une mousse de polyisocyanurate. Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel, lors de l’étape b), l’impulsion présente une durée comprise entre 0,03 µs et 10 µs. Procédé selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel, lors de l’étape d), la composante est déterminée depuis le début de l’impulsion jusqu’à une durée prédéterminée, la durée prédéterminée étant préférentiellement inférieure à 5 µs. Procédé selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel la cavité (3) présente une largeur l , et dans lequel l’émetteur (4) et le détecteur (5) sont agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité (3) de sorte que l’impulsion se propage le long de la largeur l de la cavité (3) et dans lequel l’impulsion est une impulsion d’onde ultrasonore longitudinale. Dispositif (6) de détermination d’un rayon médian R 0 d’un ensemble de bulles (1) comprises dans un milieu moussé (2) liquide adapté pour être durci et pour former après durcissement un matériau solide pour la construction ou une mousse polymère solide, le milieu moussé présentant une phase liquide et une phase gazeuse formée par l’ensemble de bulles, et présentant une fraction volumique gazeuse φ prédéterminée comprise entre 0,05 et 0,8 inclus, le dispositif (6) comprenant : - une cavité (3) adaptée pour recevoir le milieu moussé (2), - un émetteur (4) d’impulsion d’onde ultrasonore agencé pour émettre une ondes ultrasonore vers la cavité (3), - un détecteur (5) d’impulsion d’onde ultrasonore agencé pour détecter une impulsion d’onde ultrasonore et, - une unité de contrôle (7) configurée pour : déterminer, à partir d’une impulsion détectée par le détecteur (5) et d’une impulsion de référence, au moins un élément choisi parmi une transmission T de l’impulsion au travers de la cavité (3) et une réflexion R de l’impulsion sur une surface délimitant la cavité (3), et pour déterminer le rayon médian R 0 de l’ensemble de bulles (1) à partir du ou des éléments déterminé(s) et de la fraction volumique gazeuse φ prédéterminée. Dispositif (6) selon la revendication 14, dans lequel la cavité (3) présente une largeur l , l’émetteur (4) et le récepteur (5) étant agencés de part et d’autre de la largeur l de la cavité (3) de sorte que l’impulsion se propage au travers de la largeur l de la cavité (3), la largeur l étant préférentiellement inférieure à 5 mm, notamment à 2 mm, et plus préférentiellement à 0,8 mm. Dispositif (6) selon la revendication 14 ou 15, comprenant un canal (8) adapté pour l’écoulement du milieu moussé (2), le canal (8) comprenant la cavité (3). Dispositif (6) selon l’une des revendications 14 à 16, configuré pour mesurer un rayon médian maximum R 0max prédéterminé de l’ensemble de bulles, l’émetteur (4) comprenant un premier transducteur (11) s’étendant le long d’une longueur L suivant une direction perpendiculaire à une direction d’émission de l’impulsion par l’émetteur (4), la longueur L étant supérieure à 30. R 0max et préférentiellement à 50. R 0max .