BE1000843A5 - Procede pour la determination des proprietes de materiaux moulables, en particulier pour la determination de leurs proprietes plastiques et rheologiques. - Google Patents
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Abstract
Procédé pour la détermination des propriétés de matériaux moulables, en particulier pour la détermination de leurs propriétés plastiques et rhéologiques. On soumet à un effet de moulage un échantillon de poids connu de la masse et on détermine le tassement (S) et le nombre de tours de travail nécessaire pour l'obtenir. On comprime l'échantillon dans deux sens opposés avec une force constante, l'échantillon étant moulé entre deux plans inclinés parallèles dont la position change en tournant. On mesure le volume de l'échantillon avant le moulage et après un certain nombre de tours de travail et on mesure la grandeur du moment d'inclinaison résistant à la rotation des plans inclinés, pour au moins une vitesse de cisaillement de l'échantillon. L'invention s'applique au domaine de la mesure des propriétés des matériaux, notamment du béton.
Description
<Desc/Clms Page number 1> Procédé pour la determination des propriétés de matériaux moulables, en particulier pour la determination de leurs propriétés plastiques et rhRologiques L'invention concerne un procédé pour la détermination des propriétés de matériaux moulables, tels que des masses granulaires ou pulvérulentes de béton frais, et des liquides épais, particulièrement pour la détermination de leurs propriétés plastiques et rhéologiques, procédé dans lequel - on prélève de la masse un échantillon de poids connu, - on soumet le matériau à un effet de moulage, et - on determine un tassement de l'échantillon et le nombre de tours de travail nécessaire pour cela, - on comprime l'échantillon dans deux sens opposes, avec une force constante, - on moule l'échantillon sous une compression constante entre deux plans inclinés paralleles qui en changent la position par rotation, - on mesure le volume de l'échantillon avant le moulage et après un nombre déterminé de tours de travail. La theorie de Bingham concernant l'interde- pendance de la résistance à 1a déformation et de la vitesse de cisaillement d'un matériau peut être appliquée aux matériaux plastiques tels que le beton. Suivant cette théorie, un matériau plastique <Desc/Clms Page number 2> a un certain degré d'aptitude à céder (c'est-àdire une tension de cisaillement minimale déterminée qui est nécessaire pour obtenir une deformation permanente), et une viscosité plastique dépendant de la vitesse de cisaillement. La mesure des propriétés plastiques et rhéologiques, telles que le degré d'aptitude ä ceder et la viscosité plastique, serait intéressante parce que le comportement du béton en ce qui concerne son aptitude au moulage et son aptitude à la compaction ou ä la densification peut gtre apprécié ä partir de ces valeurs. Comme on utilise ordinairement l'effondrement ou affaissement d'un cOne de béton pour décrire son aptitude au moulage, on doit prendre en consideration le fait que, lorsqu'on utilise des plastifiants actives ou de la silice, la valeur caractérisant l'affaissement doit être plus grande que dans le cas où l'on n' utilise pas ces additifs si l'on doit obtenir la EMI2.1 même travaillabilite. Ceci est dO au fait que de tels additifs augmente nt 1a viscosité plastique mais non le degré d'aptitude à céder. En d'autres termes, du beton contenant de la silice, par exemple, possède une résistance normale ä la déforma- tion aux faibles vitesses dans les mesures dt affaissement, mais une grande résistance aux vitesses de cisaillement qui apparaissent pendant la vibration. Pour mesurer les propriétés plastiques et rhéologiques des masses de béton plastique a dif- férentes vitesses de cisaillement, on connalt un procédé dans lequel on mélange du béton reposant librement dans une enceinte, ä plusieurs vitesses différentes, et où l'on mesure la force resistant ä l'opdration de melange. Les écoulements dont on <Desc/Clms Page number 3> est peu maltre font qu'il est necessaire d'utiliser une Schelle de vitesses non Unfaire. Ainsi, le champ des vitesses de cisaillement, lui aussi, est fortement non homogène et aucun resultat précis ne peut être obtenu dans la mesure si les bétons different grandement les uns des autres. Par conséquent, on ne peut mesurer fiablement, par ce procédé, des masses de béton mame plastique. Le but de la présente invention est de procurer un procédé qui évite les inconvénients précités et qui permette une mesure plus precise des propriétés plastiques et rhéologiques de matériaux moulables. Ce but est atteint par un procédé suivant l'invention, qui est caractérisé en ce que l'on, mesure la grandeur du moment d'inclinaison résistant au mouvement des plans inclinés, au moins a une vitesse de cisaillement déterminée de l'échantillon, laquelle vitesse dépend de la vitesse de rotation des plans inclines et de leur angle d'inclinaison, en sorte que les propriétés EMI3.1 plastiques et rhéologiques, du matériau sont ensuite déterminées sur base des mesures du mouvement d' inclinaison obtenues comme décrit plus haut. L'invention est basée sur l'idée que la determination de propriétés plastiques et rhdologiques d'une masse de béton est exécutée mécaniquement dans des circonstances exactement semblables, reproductibles pour des dchantillons individuels, de sorte que l'information obtenue, touchant ces EMI3.2 proprietes, est toujours fiable. Pendant le processus de mesure, on deter- mine de façon precise les vitesses de cisaillement de l'échantillon et elles sont homogènes. Ceci permet de mesurer des échantillons de béton d'une manibre telle que les résultats obtenus soient <Desc/Clms Page number 4> reproductibles de façon fiable et contrôlables physiquement en vue de l'appreciation du béton. Grâce au procédé suivant l'invention, i1 est possible de changer immddiatement la composition de la masse de béton à préparer dans une be- tonnière, sur la base de propriétés plastiques et rhéologiques mesurées sur l'échantillon, en sorte que les propriétés d'un produit coulé soient telles qu'on le souhaite. De cette façon, i1 est possible d'éviter le rejet de produits finis et le gaspillage de travail correspondant. Les propriétés plastiques et rhéologiques d'une masse de béton relativement raide peuvent être étudiées également de façon precise, comme précédemment dans le cas des seules masses plastiques. Le procédé suivant l'invention convient donc particulièrement bien pour le contrOle de la fabrication de produits en béton. L'invention sera décrite de manibre plus détaillée ci-aprbs, en se référant aux dessins joints au présent mémoire, sur lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'un détail de construction de l'appareil utilise dans le procédé suivant l'invention, alors qu'il est en position de remplissage ; - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe de l'appareil suivant la ligne 11-11 et suivant la ligne 111-111, respectivement, de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue agrandie d'une coupe axiale d'un cylindre de compaction de l'appareil et de ses pistons de compaction alors qu'ils sont en position de travail ; et - la figure 5 montre les différenties étapes d'execution du procédé suivant l'invention. L'appareil montre aux figures 1 à 4 comprend un cylindre de compaction 2 dress6, porté <Desc/Clms Page number 5> par un bâti 1, et un piston de compaction inférieur 3 qui ferme l'extrémité inferieure du cylindre et qui est fixé à un arbre vertical 4 capable de tourner. Un arbre vertical 6 est monté pour pouvoir tourner dans un chariot 5 monté pour pouvoir glisser verticalement dans le bâti, au-dessus du cylindre de compaction. Un piston de compaction supérieur 7 est fixe ä l'arbre vertical 6 pour fermer 1'extrémité supérieure du cylindre de comaction. L'arbre vertical 6 est fixé à la tige de piston d'un cylindre hydraulique 8 monté sur le bâti, cette tige de piston permettant le ddplacement du chariot et de ses pistons dans la direction verticale. Le siège du bâti porte une holte de vitesses 9 qui est reliée ä l'arbre vertical 4 du piston de compaction superieur par un arbre intermédiaire 10 et une transmission ä engrenage 11, en sorte que les deux arbres verticaux tournent au même nombre de tours. La botte de vitesses a différents rapports de transmission et elle est mise en rotation par un moteur électrique 12. Les deux pistons de compaction définissent des plans ronds 13 et 14 qui ont une position inclinée par rapport ä l'arbre vertical. Les deux pistons sont montés obliquement sur les arbres en sorte que les plans 13 et 14 de ces pistons soient places parallèlement 1'un à l'autre, comme on le voit aux figures 1 et 2. L'appareil comporte un tableau de mesure 15 comprenant par exemple des indicateurs 16 à 18 pour la pression du cylindre hydraulique 8, pour le nombre de tours des pistons de compaction et pour le déplacement du chariot. Une échelle 19 est attachée au cote du bati pour indiquer directement <Desc/Clms Page number 6> la position du chariot. Un appareil électrique de mesure du couple, 24, est relié au moteur électrique 12, ou bien un dispositif électrique 25 de mesure de couple est relié aux arbres 4 et 6. La figure 5 illustre le procédé de mesure à exécuter au moyen de l'appareil. On prélève d'une masse de béton un échantillon 20 ayant une masse déterminée m. On verse l'échantillon dans le cylindre de compaction 2 dont l'aire en section transversale est F et on fait descendre le piston de compaction superieur 7 sur l'échantillon. Le piston est pressé contre l'échantillon par le cylindre hydraulique avec une force constante P. Ensuite, on fait tourner les pistons au moyen du moteur électrique en sorte que les plans 13 et 14 de celui-ci, montés obliquement, exercent un effet de compaction avec cisaillement de l'échantillon. En consequence de cela, 116chan- tillon est compacté ou affaissé sur une distance S que l'on peut dgalement lire sur l'échelle 19. après un nombre determine n de tours de piston, et le volume de l'échantillon prend une valeur Vt. La grandeur du moment d'inclinaison qui résiste ä la rotation des pistons pendant qu'ils tournent est mesurée sur les arbres qui font tourner les pistons, au moyen du dispositif 25 mesureur de couple ou au moyen du dispositif mesureur de couple relie au moteur. On procède à la mesure au moins a une valeur déterminée de la vitesse de cisaillement de l'échantillon, généralement toutefois ä deux vitesses de cisaillement différentes. La vitesse de cisaillement de l'échantillon depend de la vitesse angulaire w des arbres ainsi que de l'angle a d'inclinaison des plans 13 et 14 par rapport ä une ligne droite définie par les arbres <Desc/Clms Page number 7> 4 et 6, la vitesse de cisaillement maximale momentanée, dans une section passant par l'axe du cylindre, étant directement proportionnelle au produit w. sin a. La vitesse de cisaillement maximale est déplacée suivant le mouvement de rotation en sorte qu'on obtient cette vitesse de cisaillement maximale pendant un tour, dans une direction quelconque d'observation. Comme les plans 13 et 14 sont toujours parallbles, la vitesse de cisaillement, dans une section arbitraire, est égale à celle qui existe dans toutes les sections parallbles, en sorte que le champ des vitesses de cisaillement est complbtement homogène dans tout le cylindre de compaction 2. Lorsque l'on mesure le moment d'inclinaison pour plus d'une des vitesses de cisaillement, on exécute les mesures sur le même échantillon en faisant varier la vitesse de cisaillement pendant le processus de mesure, ou bien on prend un nouvel échantillon pour chaque vitesse de cisaillement, tous les échantillons étant identiques. Lorsqu'on utilise deux vitesses de cisaillement, il est preferable que la seconde vitesse de cisaillement soit de 5 a 10 fois plus grande que la première vitesse de cisaillement qui est de l'ordre de 0, 5 1/seconde. Le degré d'aptitude ä céder et la viscositd plastique de l'échantillon, par exemples peuvent être facilement calculés d'après 1e moment d'lncli- naison résistant ä la rotation des pistons pour différentes vitesses de cisaillement. L'échantillon compacté peut Atre utilisé comme pibce cylindrique d'essai 22 sur laquelle on peut mesurer les propriétés de résistance du EMI7.1 beton aprbs prise, Le moteur dlectrique commandé par un pro- <Desc/Clms Page number 8> gramme que l'on peut choisir librement, peut être arrêté ä des intervalles déterminés pour lire les nombres de tours n realises par les pistons, et les affaissements respectifs S. En variante, le moteur électrique peut tourner continuellement et les nombres de tours des pistons et les grandeurs des affaissements sont transférés continuellement ä la mémoire d'un ensemble de traitement 23 pour présenterl'aptitudeàlacompactiondel'échantillon sur un enregistreur 21. Au moyen du procédé suivant l'invention, i1 est possible de mesurer rapidement les propretés rhéologiques d'une masse de béton à préparer, c'est-a-dire qu'en quelques dizaines de minutes, on obtient une information fiable quant à savoir si la masse de béton convient pour le travail de coulee dans chaque cas particulier, avec une machine de coulee spécifique.
Claims (5)
- REVENDICATIONS 1. Procédé pour la détermination des propriétés de matdriaux moulables tels que les masses granulaires et pulvérulentes de béton frais, et les liquides épais, en particulier pour la détermination de leurs propriétés plastiques et rhéologiques, procédé dans lequel - on prélève de la masse un échantillon (20) d'un poids connu ; - on soumet l'échantillon à un effet de moulage ; et - on détermine un tassement (S) de l'echantillon et le nombre de tours de travail nécessaire pour cela ; - on comprime l'échantillon (20) dans deux sens opposés, avec une force constante (P) ; - on moule l'échantillon sous une compression constante entre deux plans incline's parallbles (13, 14) dont la position change pendant la rotation ;- on mesure le volume (V et Vt) de l'échan- tillon avant le moulage et apres un nombre deter- EMI9.1 mine (n) de tours de travail ; caractérisé en ce que : - on mesure, sur l'échantillon, la grandeur du moment d'inclinaison resistant au mouvement des plans inclinés (13, 14) pour au moins une vitesse de cisaillement déterminée de l'échantillon, laquelle vitesse de cisaillement dépend de la vitesse de rotation des plans inclinés et de leur angle d'inclinaison ; - on détermine ensuite les propriétés plastiques et rhéologiques du matériau sur base des mesures du moment d'inclinaison que l'on obtient comme décrit ci-dessus.
- 2. Procédé suivant la revendication 1, <Desc/Clms Page number 10> caractérisé en ce qu'on fait varier la vitesse de cisaillement pendant le processus de mesure et en ce qu'on mesure le moment d'inclinaison résistant au mouvement pour chaque vitesse particuliere,
- 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prend un dchantillon nouveau (20) pour chaque vitesse de cisaillement, tous les échantillons étant identiques.
- 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ä 3, caractérisé en ce qu'on uti- lisse deux vitesses de cisaillement différentes lorsqu'on mesure le moment d'inclinaison résistant au mouvement, la seconde vitesse de cisaillement étant de 5 ä 10 fois plus grande que la premiere vitesse de cisaillement.
- 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la premibre vitesse de cisaillement est de l'ordre de 0, 5 1/seconde.
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