Procédé et appareil pour vibrer une matière pâteuse ou analogue au béton. On a. .déjà. utilisé l'action des vibrations sur des matières pâteuses ou analogues au béton pour en accélérer ou parfaire le tasse ment dans des moules, ceux-ci étant à cet effet placés sur des tables à secousses. On a aussi proposé de faire agir sur la. surface libre d'un revêtement de béton venant d'être déposé sur une chaussée des vibrateurs des tinés à. tasser le béton.
Il a été observé que dans cette dernière application, il n'y a guère que la, couche superficielle qui est ef- ficac.ement vibrée et il en résulte la formation d'une sorte de croûte. Dans, certains cas on a encore propose de soumettre à des vibra tions les parois de coffrages servant à l'exé cution de murs., etc. en béton, au moyen de vibrateurs fixés en des points déterminés de ces coffrages.
La. présente invention concerne également l'utilisation de la vibration pour favoriser le tassement -des matières pâteuses ou analogues au béton, et elle a. pour objet un procédé sui vant lequel la puissance mise en jeu sous forme vibratoire est appliquée à chaque ins tant à une faible masse de matière, celle-ci étant renouvelée peu à peu à l'endroit où se trouve le centre des vibrations et la puissance vibratoire étant suffisante pour que la ma tière acquière pendant qu'elle est vibrée des propriétés analogues à. celles des liquides.
Le renouvellement progressif de la ma tière au centre vibratoire peut être obtenu soit par le déplacement du centre vibratoire par rapport à la. matière immobile, soit par le déplacement de la matière par rapport au centre vibratoire restant immobile, soit par des déplacements simultanés du centre vibra toire et de la matière, par exemple du fait que le centre vibratoire est déplacé de bas en haut au fur et ,à mesure que de la matière fraîche est chargée sur de la matière déjà vibrée.
Comme vibrateurs, on peut employer des vibrateurs connus tels que ceux employés par exemple en fonderie, pour vibrer les tables à secousses, etc.; pour certaines applications il sera cependant avantageux de modifier ces vibrateurs ou d'utiliser des vibrateurs spé- ci.alement agencés ainsi qu'il en sera. donné des exemples ci-après.
Du fait que la matière est vibrée par petites quantités -le présent procédé permet d'obtenir une plus grande homogénité de la matière tassée; :dans le cas du béton en par ticulier, la quantité de liant nécessaire pour agglomérer les éléments pierreux est dimi nuée, le béton est plus étanche et moins gélif.
II est avantageux d'appliquer la vibration avec une puissance élevée et sur une masse de matière relativement petite à chaque ins tant, car la. duirée du traitement s'en trouve abrégée et le résultat amélioré. Une augmen tation de la durée de la, vibration -en chaque point ne peut pas compenser le défaut de puissance ou l':excès de la, masse à laquelle la vibration est appliquée.
Des modes de mise en aeuvr.e du procédé suivant l'invention sont décrits ci-après à titre d'exemple; ils seront classés sous trois catégories a) vibration d'un coffrage immobile; b) vibration d'un coffrage mobile; c) emploi de vibrateurs plongés dans la masse.
L'invention a aussi pour objet un appa reil particulièrement agencé pour la. mise en oeuvre du présent procédé suivant ce dernier mode, et consistant en un corps creux dont le dessous est .convexe vers le bas et,qui porte des moyens de vibration, l'ensemble de cet appareil étant adapté pour flotter dans la matière en vibration.
On conçoit qu'avec un ,appareil de ce genre, soumis à une vibration assez intense pour que le principe d'Archimède puisse s'appliquer à. la matière vibrée, l'appareil s'é lève (le lui-même à mesure que le niveau de la, matière s'élève par suite de l'apport de matière .nouvelle.
Le dessin .annexé, à titre .d'exemple, re présente des dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. La fi-. 1 est une coupe verticale d'un dis positif pour le moulage d'une pièce longue et peu épaisse; La fi-. 2 est une coupe verticale d'un dispositif pour le moulage d'un tube; Les fig. 3 et 4 sont des coupes verticales respectivement en travers et en long, d'un dispositif pour l'exécution d'un mur;
La fig. 5 est une coupe verticale d'un dis positif pour l'exécution d'un revêtement d\, chaussée; La fig. 6 est une coupe verticale d'une variante servant à l'emploi simultané de deux sortes de bétons; La fig. 7 est une coupe verticale d'une autre forme de dispositif pour l'exécution de revêtements de chaussée; La, fig. 8 est une vue perspective d'une variante de ce -dispositif;
La fig. 9 montre la, même variante en plan; La fi-. 10 est une coupe verticale d'un dispositif pour l'exécution de tubes de béton; Les fig. 11, 12, 1.3 représentent le même dispositif dont les éléments occupent des po sitions différentes; La fia. 14 est une élévation d'un organe vibrant adapté pour être plongé .dans du béton; Les fig. 15, 16, 17 montrent d'autres or ganes vibrants dans plusieurs position: d'emploi;
Les fig. 18 et 19 représentent deux .alit-res modes d'emploi d'o@rga.nes vibrants du même genre; La fig. 20 est une coupe verticale d'un organe vibrant adapté pour flotter dans le béton; La. fig. 21 est une coupe verticale d'un autre organe vibrant @du même genre; La, fig. 22 est une coupe verticale d'un dispositif pour l'enfoncement d'un tube dans un terrain.
A. Vibration d'un coffrage immobile. Ce procédé comporte l'emploi d'un ou plu sieurs vibrateurs puissants fortement. appli qués contre le coffrage et se déplaçant d'une manière continue le long de ce coffrage par tous moyens mécaniques appropriés.
En général, les dispositifs visés ici ne s'appliqueront, à moins que l'on recherche seulement la vibration du béton voisin des coffrages, qu'à des ouvrages de faible épais seur. Dès que l'épaisseur devient assez grande, les dispositifs à, vibrateur plongé dé crits plus loin, qui ont un rendement bien supérieur, sont en général préférables.
1o Fabrication de pieux en béton, poteaux, etc., et en général de toutes pièces longues de sections faibles, soit par exemple la fabri cation d'un poteau de section rectangulaire (section d'ailleurs non nécessairement cons tante).
Un dispositif utilisable dus ce cas pourra par exemple être constitué par un plancher 1 reposant sur deux longrines 2 ainsi que l'in dique la. fig. 1. Le coffrage 3 est pris .dans une sorte de mâchoire vibrante mobile qui s'applique fortement contre lui et qu'on peut par exemple constituer au moyen d'un arc élastique 4 portant à ses extrémités des vi brateurs 5 qui sont maintenus contre le cof frage par l'élasticité de cet arc. Celui-ci est guidé de façon à. pouvoir se déplacer d'une manière continue.
Pour l'emploi, on place les armatures (non représentées) du béton dans le coffrage en les calant à distance convenable des parois de celui-ci, puis le béton est introduit pro gressivement en même temps qu'on déplace lentement la mâchoire vibrante qui produit alors sur ce bâton un effet énergique de tas sement.
On peut aussi introduire immédiatement dans le coffra.,"(' une certaine quantité de bé ton qui sera atteint par la. vibration par tran ches successives. Cette variante n'est cepen dant pas. ,à. recommander d'une manière géné-- ra.le, car on augmente ra.insi l'importance des masses parasites vibrées.
Il est évident que si l'on utilise des vi brateurs rapprochés fixés au coffrage et que l'on met en service successivement, on obtient un effet très voisin de celui que produit le déplacement continu d'un vibrateur. Ce pro cédé rentre dans le cadre de l'invention.
I;1 est évident aussi que si l'on utilise un dispositif à tapotage de la surface ou à pilo- na,ge suffisamment puissant pour produire non plus seulement un tassement superficiel, mais bien une véritable vibration de la masse sous-jacente, surtout en le combinant avec un déplacement continu ou quasi-continu du ta- potage ou du pilonnage, on obtiendra un ef fet très voisin de celui que produit le dépla cement continu d'un vibT,
atewr. Ce procédé rentre dans le cadre de l'invention.
Il doit être entendu .aussi que l'on pourra. utiliser, dès que les dimensions du coffrage le permettront, plusieurs vibrateurs mobiles, à. déplacement continu ou quasi-continu ou bien des séries de vibrateurs rapprochés pro duisant le même effet.
20 Fabrication de tuyaux (fig. 2). On déplace ù l'intériezzr <B>d'a</B> moule intérieur 6, en le maintenant fortement appliqué contre lui, un dispositif vibrant qui pourra par exemple être constitué par deux vibrateurs 7 tendant à s'écarter l'un de l'autre sous l'effet d'un ressort-S. On a soin de déplacer le vibrateur de telle sorte qu'il suive les apports de béton frais entre les moules concentriques 6 et 9.
On obtient ainsi de bien meilleurs résul tats, pour une même puissance mise en ,jeu et une même énergie utilisées, que par l'em ploi de vibrateurs fixes.
<B>30</B> Vibration de murs (fig. 3 et 4). On peut par exemple vibrer successivement des tranches horrizonta.les. Pour faciliter le dé placement du vibrateur 13 que pourraient gêner les étaiements du coffrage 14, on aura souvent intérêt à le déplacer .contre les pare ments intérieurs dudit coffrage.
Pour vibrer chaque tranche horizontale, on déplace chaque vibrateur en suivant le plus près possible le-, apports de béton frais de ladite branche horizontale.
B. Vibration d'un .coffrage mobile. Les modes de de ce paragraphe et du paragraphe suivant utilisent l'effet de li- quation que produit la vibration sur les ma tières traitées. Suivant la fi-. 5, un mélange de cailloux, graviers, sable, ciment, d'une composition granulométrique convenable, est malaxé puis versé dans un coffre 15, surélevé par rapport à la pl.ateforme 16 à revêtir.
Au coffre 15 fait suite une canalisation 17 propre à con duire le béton sur ladite plateforme.
L'appareil est muni de dispositifs per mettant de vibrer, tels que les vibrateurs in diqués schématiquement en 18. L'ensemble est porté par un chariot (non représenté) que l'on peut. déplacer.
Au début, on obture (par exemple au moyen d'un morceau de bois) le débouché au sol de la canalisation 17 -en, même temps qu'on laisse le chariot immobile. Puis on vibre jusqu'à ce que le béton prenne la com pacité désirée.
A partir de cet instant, pour obtenir une exécution continue du revêtement, il suffit d'alimenter ale coffre 15, en béton seulement malaxé, tandis que ,du béton vibré s'écoule par la canalisation 17, au fur et à mesure du déplacement du chariot (déplacement aidé par la. pression du béton du coffre sur la nappe en place). Une nappe<B>19</B> d'une épais seur égale à celle de la. canalisation 17 s'épand progressivement sur la plateforme de chaus sée 16 où elle fait prise ultérieurement.
Si la forme et les dimensions de l'appa reil, la .puissance mise en jeu dans les vibra teurs, les emplacements de ceux-ci, la vitesse de déplacements du chariot, etc. ont été con venablement choisis, le béton séjournera un temps suffisant dans l'appareil pour acquérir les propriétés recherchées et s'écoulera sui vant un régime permanent. Le résultat désiré sera obtenu.
Les conditions ci-dessus peuvent d'ail leurs être très aisément remplies et on dis pose d'une très large marge pour leur réali sation. Il en résulte que les appareils peu vent .avoir des formes très variées sans néan moins sortir du cadre de l'invention et qu'ils peuvent être aisément adaptés â des fins très particulières.
On peut par exemple adopter les disposi tions de détails suivantes: Deux coffrages latéraux constitués, l'un par une bande de béton déjà en place, l'autre par un madrier 20 de profil en long corres pondant au profil en travers de la chaussée et d'une épaisseur variable égale à celle du re vêtement désiré, délimitent la, bande à éta- bli-T. L'appareil a une largeur égale à. celle de cette bande.
La plaque supérieure<B>21</B> de la canalisation 17 est prolongée par des ailes s'appuyant sur les coffrages latéraux; les joues latérales de ladite canalisation sont supprimées là où la présence des coffrages le permet. La plaque inférieure est consti tuée par une tôle \?? de longueur suffisante pour pouvoir, sous la pression du béton vibré. rester voisine de la plateforme@ de la chaussée.
La fig. 6 représente une variante de l'ap pareil utilisable dans le -cas où .l'on voudrait constituer le revêtement par deux couches de bétons .différents, par exemple une première couche à base de pierres dures et une seconde couche à base de matériaux moins coûteux.
L'appareil représenté par la fi '-. <B>6</B> est- en somme formé par deux coffres 23 et 24 dont les bétons .se déversent dans une canalisation unique 9.5. .Sous l',effet de la vibration, il se produit dans cette canalisation une légère pénétration mutuelle des deux bétons assu rant leur liaison parfaite. L'appareil fonc tionne pour le reste d'une manière analogue à l'appareil précédemment décrit.
La fig. 7 concerne la mise en place de béton suivant une variante du procédé qui vient d'être décrit.
La figure est surtout relative à l'établis sement d'un revêtement ou radier.
On utilise une plaque \?,6 vibrant sous l'action de vibrateurs 27. On déplace (dépla cement d'ailleurs facilité par la. pression du béton) lentement cette plaque devant le front .de bétonna.ge, le béton frais étant déversé en 28 derrière la plaque. Sous l'effet des vibra tions, le béton s'écoule et vient garnir le vide créé par la plaque en .se déplaçant.
On règle l'apport de béton frais et le dé placement de la plaque pour obtenir l'épais seur voulue -de revêtement. En somme, le dispositif en question se déduit du dispositif de la fig. 5 par la sim plification du coffre 15 (constitué alors par la partie située immédiatement à l'arrière de la plaque 2,6) par la. suppression de la plaque supérieure 21 de la canalisation. Ici, il n'y a pas, par suite @de la suppression susdite, ré glage automatique de l'épaisseur de rev ête- ment, mais par contre, l'appareil est simpli fié et peut servir à des revêtements d'épais seurs notablement différentes.
En employant une plaque verticale (fig. 8 et 9), divisée en segments 2'9, 30, 31 articulés les uns aux autres., on obtient un ensemble qui peut se déformer sans cesser de rester voi sin de la platefo,rme 32 de chaussée.
On peut ainsi avec un matériel très sim ple, -établir un revêtement en béton vibré et d'une largeur variable; :cette disposition, com- portant des segments articulés les uns aux autres, peut évidemment être utilisés avec 1e dispositif .décrit et .représenté aux fig. 5 et 6. Bien entendu, un dispositif approprié, non représenté, par exemple un chariot, main tient 1'inclina.ison de la plaque vibrante et en permet le déplacement et le guidage.
On peut évidemment appliquer ce procédé d'une manière discontinue en faisant occuper à la<B>,</B> plaque vibrante des positions successives laissant entre elles des tranches de béton vi brées tour à tour. Mais en général, il y aura intérêt à donner ,à la plaque un .déplacement continu afin d'éviter la formation de joints dans le revêtement.
Le procédé trouve .ainsi son application dans la fabrication de moulures, tuyaux, ob jets moulés agglomérés, etc. Par exemple, pour des moulures, il suffit de donner au -dé bouché de la. canalisation 17 de la fig. 5, une forme appropriée. Pour les tuyaux, on place à, l'intérieur de ce débouché un noyau qui ré serve le vide intérieur.
Pour la fabrication d'objets moulés, on fait déboucher la, ea.nalisationdans un moule où la matière s'écoule d'après le principe des vases ommuniquants.
Le dispositif de la. fig. 5 est à coffrage gliss,a.nt. Ainsi la plaque supérieure 21 -de la canalisation se déplace sur le béton vibré en place. Il en résulte l'avantage du lissage de la surface du béton. ' Le procédé est applicable chaque fois que la surface à. obtenir peut être engendrée par le déplacement d'une portion de cette surface (exemple, cylindre, prisme, sphère, etc.). Les fig. 10 à 13 montrent une application à la fabrication de tuyaux cylindriques.
Le moule extérieur vertical 33 est fixe (on pourrait évidemment aussi le rendre mo bile). La couronne 34 est également fixe. Le moule intérieur est constitué par deux parties 35 et 36 liées rigidement d'une manière amo vible (exemple: par vissage). La partie su péTieure 35 ou chapeau porte les vibrateurs 37. Ce moule intérieur, convenablement guidé, se déplace verticalement (fig. 10).
Onélève lentement (fig. 11) le moule in térieur en même temps qu'on déverse le bé ton 38 sur le chapeau. Dès que tout le béton est en place (fig. 12), on détache le chapeau prêt pour un nouvel emploi (fig. 13).
Les moules intérieur et extérieur sont ré cupérés après prise suffisante du béton. D'ailleurs, la. tenue du béton vibré est telle qu'il sera souvent possible de retirer immé diatement le moule intérieur; dans ce cas le chapeau peut être lié définitivement à la partie 36.
On notera que le dispositif ci-dessus -dé crit se déduit immédiatement de celui décrit à la fig. 5 par simple .assimilation du moule extérieur à. une plateforme de chaussée et du moule inté.rieur à la plaque supérieure .de la canalisation. A la plaque inférieure corres pondrait une . plaque cylindrique appuyée contre le moule extérieur et qui, n'étant pas utile, peut être ici supprimée.
On peut aussi .combiner le mouvement de translation du moule avec un mouvement de rotation. L'intérêt d'un tel -dispositif serait de permettre une nouvelle réduction du nom bre des vibrateurs, car .ainsi un seul vibrateur pourrait venir sensiblement au droit de toutes les parties @du béton à vibrer.
Tous les dispositifs qui ont été décrits utilisent le fait que la vibration diminue con- sidérablement l'adhérence entre les parois d'un récipient ou d'une .canalisation et une matière -contenue. En se basant sur ce fait le procédé trouve une application dans le transport ou la mise en place de matières pâ teuses, gluantes, etc.
Le dispositif le plus commode consiste à vibrer les parois des canalisations où ces ma tières doivent circuler, mais on peut aussi vibrer @diTectement les matières, par exemple au moyen de vibrateurs immergés qui seront décrits plus loin.
Pour certaines matières pâteuses, l'inven tion a en particulier l'avantage d'éviter des réchauffages trop poussés, souvent gênants, par exemple quand ils risquent d'altérer la qualité de la matière.
Pour certaines matières gluantes (exem ple: vases, boues), à tr.anspoxter, l'invention permet d'éviter la dilution en vue de ce transport.
C. Emploi de vibrateurs plongés dans la masse.
Si l'on engage une pièce de forme quel conque dans @du béton en vibration, puis qu'on la. retire, la vibration se poursuivant, le vide laissé pair la pièce enlevée est comblé peu à peu par le béton avoisinant qui s'écoule en raison .de la plasticité donnée par la vi bration.
La pièce .engagée ainsi peut être un vi brateur conçu de façon à pouvoir être im- merg6e dans le béton sans risque de détério ration. L'appareil agit tout d'abord en vi brant le béton avoisinant puis au cours du retrait, il poursuit son effet et amène ainsi le béton à remplir le vide laissé. Ce résultat est subordonné à quelques conditions d'ail leurs très faciles à remplir telles que: len teur du retrait, forme extérieure convenable du vibrateur, plasticité suffisante du béton sous l'effet de la vibration.
Un vibrateur du type ci-dessus peut être très facilement constitué par une barre, lame, plaque, 39 (fig. 14) à la partie supérieure de laquelle est fixé un vibrateur ordinaire de fonderie 40. Pour l'emploi, l'appareil peut être convenablement guidé par un guide 41. Ce mode d'obtention de béton vibré par vibrateurs immergés dans le béton 42 sans passer par l'intermédiaire de la vibration du coffrage, a de grands avantages tels que: a) Possibilité de vibrer du béton loin de tout coffrage et par suite de mettre en oeuvre de grandes masses de béton vibré (exemple: application à. la construction de barrages en béton).
b) Possibilité d'obtenir des objets moulu rés de grandes dimensions; c) Utilisation de coffrages simplifiés, car ils n'ont plus à subir les effets directs de la vibration; d) Réduction du nombre des vibrateurs à employer. Ceux-ci, dans le cas où ils sont fixés aux coffrages doivent être en nombre correspondant au volume total .de béton à vi brer (à moins d'accepter la sujétion très gê nante de déplacements fréquents de ces vi brateurs).
Avec le procédé ci-dessus, il suffit que le nombre des vibrateurs soit en relation avec le volume de la tranche de béton vibrée à chaque instant; e,) Possibilité de mettre en oeuvre du bé ton vibré dans .des conditions où il serait im possible de fixer des vibrateurs au coffrage (exemple: béton de remplissage .de puits).
Dans l'exemple indiqué aux fig. 15 à 17, des vibrateurs 43 pénètrent dans la masse de béton 44 (fig. 15). Dès qu'une tranche de béton est vibrée, on épand (fig. 16) une nou velle couche 45 de béton frais, puis on re monte les vibrateurs qui agissent (fig. 17.) sur l'apport.
La. fig. 18 se rapporte à. l'application du procédé à l'établissement du revêtement.
On épand le béton 46 en épaisseur conve nable sur la chaussée 47; avant qu'il ait fait prise, on le vibre au moyen de vibrateurs 48 immergés. Le procédé est particulièrement souple, et peut être utilisé pour la réfection de flaches de faible étendue.
Suivant la variante indiquée à la fig. 19, les vibrateurs 49 sont engagés horizontale- nient dans le béton frais 50 déversé sur le front de bétonnage- On les déplace lentement en même temps qu'on règle les apports de bé- ton frais pour obtenir l'épaisseur voulue de revêtement.
La mise en rouvre du béton par vibrateurs immergés nécessite des vibrateurs particu lièrement robustes et étanches (pour ne pas risquer d'être détériorés par le béton). Le vi brateur ci-après décrit, quoique pouvant être éventuellement fixé à un coffrage en vue de .sa mise en vibration, est tout particulière ment adaptable à l'emploi susvisé.
Ce vibrateur est constitué par un réci pient ou canalisation à parois élastiques où stagne ou circule un fluide soumis à une pression variant avec une très grande fré quence. Le récipient ou la. canalisation peut recevoir une forme variable avec le but pour suivi (exemple: forme de couronne pour le moulage -de tuyaux, etc.).
Voici un exemple de dispositif propre à. assurer des variations fréquentes de pression dans un fluide (fig. 20): le récipient élasti que 51 contenant le fluide est en relation par une canalisation souple 52 avec un corps de pompe 53 dans lequel se déplace d'un mou vement alternatif très rapide un piston 54, le récipient 51 constitue le vibrateur.
Une autre manière de mettre en couvre le procédé objet. @de l'invention consiste à faire flotter les vibrateurs dans la matière vibrée.
Quand une grande masse de béton doit être mise en couvre, les apports de béton frais se font généralement par couches horizon tales. Si l'on veut vibrer le béton .au moyen de vibrateurs immergés, il faut à chaque nou vel apport de béton frais relever les vibra teurs. On peut éviter cette sujétion par l'em ploi @du type suivant avec lequel le relevage est automatique.
Le béton vibré se comporte à. certains, égards, a-t-il été observé, .comme un liquide. En particulier, le principe d'Archimède est dans une certaine mesure applicable à ces corps plongés dans ce béton. Il convient seu lement pour cela que le-s corps aient nue forme convenable et le béton une plasticité suffisante. Ceci conduit à la conception du vibrateur flottant à. la ;surface du béton et suivant automatiquement les variations de ni veau de cette surface.
Le poids du vibrateur et son déplacement seront tels que l'appareil flotte sur le béton. La fig. 21 représente à titre ,d'exemple un dispositif .de ce genre.
Le vibrateur 55 à air comprimé, du type utilisé en fonderie, est protégé par une gaine 56 contre l'atteinte du béton. On plonge l'en semble dans le béton 57. L'appareil prend une position correspondant à son poids et au volume de béton déplacé. Si l'on ajoute une couche de béton frais, le vibrateur re monte lentement jusqu'à atteindre une nou velle position d'équilibre en même temps que du béton vibré vient au fur et à mesure rem plir le vide laissé.
La pression exercée par le béton vibré sur un vibrateur plongé peut également être mise à profit pour le déplacement horizontal d'un tel vibrateur.
La plasticité du béton obtenue par la vi bration permet d'engager dans ce béton des armatures et de les mettre en place. La pro longation de la vibration pendant un court instant après la mise en place assure un en robage parfait; .avec la cessation ou l'éloi gnement de la vibration l'armature est immo bilisée.
Les effets de la vibration peuvent être utilisés (fig. 22) pour faciliter l'enfoncement dans un terrain convenable d'un pieu ou d'un tube 58 en disposant un vibrateur 59 à leur extrémité inférieure et, si besoin est, en différents points de leur hauteur.
Sous l'effet de la vibration, le terrain ac quiert sous la. pointe du tube et autour du tube des propriétés semblables à. celles, d'un li quide et par suite n'oppose plus qu'une fai ble résistance à l'enfoncement. Celui-ci de vient aisé.