j1-19_er3-2_b-cazacliu

Etat de l'art sur les

MESURES EN LIGNE DE

CONSISTANCE LORS

DU MALAXAGE

Bogdan CAZACLIU IFSTTAR, Nantes

[email protected]

Laboratoire Granulats et Procds

dElaboration des Matriaux

Journes Techniques Ouvrages dArt 2014


Principes des mesures dans le malaxeur

Puissance niveau de stabilisation WATTMETER de malaxage avant stabilisation MIXOMETER Force de lors du malaxage VISCOPROBE, MFM traine larrt du malaxeur SCHLEIBINGER Composition teneur en eau Humidimtres air entrain AIRtrack Dautres mthodes


Puissance (ou couple) de malaxage

Bton courant BAP

tf < th = ts

Temps de malaxage

Pui

ssanc

e d

e m

ala

xage

haut w/p, bas sp/c

th < tf

Dcroissement exp. t *

bas w/p, haut sp/c

Pui

ssanc

e d

e m

ala

xage

Temps de malaxage

ts

overmixing

Cazacliu B., Mixing self compacting concrete: mixers, mixing

methods, mixing time, RILEM Publications PRO90 2013



WATTMETRE

Hatt 1921

Tests of Concrete Mixer

Niveau de stabilisation


WATTMETRE

STRONG

Maintenance - Pas de capteur dans le malaxeur

Pas cher

Bien tabli

OK pour bton VIBRE

WEAK

Rhologie

PViscosity 2 paramtres 1 mesure

P = PWall Slip 2 nouveau paramtres

PCrashing dpend de lusure

Pour BAP - Pas de stabilisation

- Faible sensibilit

Pour bton sec

- Faible (ou pas) de sensibilit

STRONG


Pas cher

Bien tabli

OK pour bton VIBRE

WEAK

Rhologie





- Faible sensibilit

Pour bton sec



MIXOMETER mcanismes de malaxage P

uis

sa

nce d

e m

ala

xa

ge

0

1

2

3

0 2 4 6 8 10

temps (minutes)

Granules sches

Suspension granulaire

Granules humides

Poudre sche

poudre agglomer

1er

mcanisme 2me

mcanisme 3me

mcanisme

4me

mcanisme

Cazacliu B., In-mixer measurements to describe the mixture

kinetics during concrete mixing, Chemical Engineering

Research and Development, Vol.86, 1423-1433, 2008


Poudre humide Bton uniforme

MIXOMETER mcanismes de malaxage


Wattmtre des gchs

dun mme bton sur une mme centrale

0%

1%

2%

3%

4%

08/04 11/04 02/05 05/05 09/05 12/05 03/06 07/06

10/20

4/10

Evolution de lhumidit des sables

mesure par schage, sur la mme centrale

0 20 40 60 80 100 120 140

0

20

40

60

80 Puissance de malaxage

temps de lopration (s)

D 10 L/m3

Humidit sable Puissance de malaxage

temps

Wattmtre dun mme bton sur 2 mois

Ngoc-Dong L, Amlioration de la rgularit

du bton en production, PhD 2007


Estimer:

- Le temps ncessaire

pour finir le malaxage

- Lcart de dosage en eau

(ou de consistance)

Brevet

Skako / IFSTTAR

MIXOMETER


WATTMETRE

STRONG


Pas cher

Bien tabli

OK pour bton VIBRE

WEAK

Rhologie





- Faible sensibilit

Pour bton sec



Force de traine

LICHTENBERG 1926 - method of and

apparatus for determining the consistency

of concrete


Jauge de

contrainte

Ple instrumente

VISCOPROBE


3

5

7

9

11

13

-15 0 15 30 45 60 75 90

Signal moyen, Viscoprobe

WATER

introduction

3

4

5

6

7

8

-15 0 15 30 45 60 75 90

Puissance de malaxage

WATER

introduction

Aro

und no

mina

l

-10

-8

+0

+2

+4

+6.5

+9

+10

LA valeur moyenne de la Viscoprobe suit

la courbe du wattmtre,

avec une meilleure diffrenciation

VISCOPROBE

Cazacliu B., Brunquet E., On-line mixing end-

point detection by power measurement,

Rilem Proceedings pro054, 2007


3

5

7

9

11

13

-15 0 15 30 45 60 75 90


3

4

5

6

7

8

-15 0 15 30 45 60 75 90


Up

per

+9

+10

+20

+24

Bien meilleure niveaux haut de

dosage en eau

Bonne rptabilit voir les

courbes +9 and + 10

VISCOPROBE


3

4

5

6

7

8

-15 0 15 30 45 60 75 90


3

5

7

9

11

13

-15 0 15 30 45 60 75 90


Pour dosages en eau faibles (slump flow

49cm ) le signal Viscoprobe est ambigu

Minimum de la force de

traine

Maximum de puissance !

Low

-16

-11

VISCOPROBE


Particle Image Velocimetry Nuclear Magnetic Resonance

Quelle structure de lcoulement?

Philippe Poullain, tude comparative de

lcoulement dun fluide viscoplastique dans une maquette de malaxeur pour btons : PIV,

IRM et simulation numrique, PhD 2003


Experimental

3 drag force probes

- Viscoprobe (planetary movement)

- MFMi (circular movement)

- MFMe (circular movement)

blades

w W

W

W

W

MFMi

MFMe

Viscoprobe

scraper

5 levels of mixing speed W:

( with constant w/W )

100% (nominal), 75%, 50%, 25%, 10%

Quelle structure dcoulement?

Ngoc-Dong L, Amlioration de la rgularit du bton en

production, Degree awarded May 2007


Rheometry on samples

for each tested concrete

(9 SCC mixture tested)

blades

w W

W

W

W

MFMi

MFMe

Viscoprobe

scraper

for a known rheology the drag force is a measure

of the concrete velocity around the probe

Drag force = F (rheology, velocity)

Experimental



code FloMix (IFSTTAR) : - velocity field determined by FME fictitious domain methods - 2D, non-slip boundary conditions - several Bi and Re numbers tested

Velocity intensity scaled 0 to 0.5 of scraper velocity

Bi = 0, 32, 64 and 100; Re = 1

Bi = to / W

Re = rWR /

Numerical simulations



addition de 2 coulements + Ecoulement dentrainement coulement dinteraction

petit Re / Bi grand Re / Bi

Rfrenciel Non-inertiel



0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Force v = 0 par Viscoprobe, Fo (N)

Seuil d

e C

on

train

te p

ar

rhom

tr

e, t o

(Pa)

BAP1

BAP2

BAP3

BAP4

BAP5

limite de validit

Glissement la paroi

pour des faibles densits

c* = F0/t0RVisco

Rhologie du bton Force de traine


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Pente Viscoprobe, p (N.s/m)

Vis

cosi

t p

ar

rhom

tr

e,

(Pa.s

)

l* = p/RVisco

Glissement la paroi

pour des faibles densits

limite de validit



0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1

Vitesse (m/s)

Force de traine (N)Ftraine

rhomtre

100%75%50%

25%10%

Courbe dcoulement, rhomtre

Courbe dcoulement force de traine

Bton vibr



WATTMETRE

STRONG


Pas cher

Bien tabli

OK pour bton VIBRE

WEAK

Rhologie





- Faible sensibilit

Pour bton sec



Mesure dhumidit

Cazacliu B., In-mixer measurements to describe the

mixture kinetics during concrete mixing, Chemical

Engineering Research and Development, Vol.86,

1423-1433, 2008


13

23

33

mixing power [kW]

70

74

78

0 30 60 90 120 150

time (s)

local moisture [%] 3

7

11

drag force [N]

wet paste fluid dry

W/P 0.309

13

23

33 mixing power [kW]

70

74

78

0 30 60 90 120

time (s)

local moisture [%] 3

7

11

drag force [N]

wet paste fluid dry

W/P 0.326

D 2.5 L/m3

Mesure dhumidit


Mesure dhumidit

Composition Consistance

Microstructure + Temprature


Principes des mesures dans le malaxeur

Puissance niveau de stabilisation WATTMETER de malaxage avant stabilisation MIXOMETER Force de lors du malaxage VISCOPROBE, MFM traine larrt du malaxeur SCHLEIBINGER Composition teneur en eau Humidimtres air entrain AIRtrack Dautres mthodes


Dautres mthodes

Clagett 1938 - Method of determining the

consistency of concrete mixtures


CONCLUSION

COUTS RHEO

WATTMETRE

MIXOMETRE

HUMIDIMETRE

VISCOPROBE

WATTMETRE

MIXOMETRE

HUMIDIMETRE

VISCOPROBE


CONCLUSION

Slump (cm): 0 10 20

HUMIDIMETRE

VISCOPROBE

WATTMETRE

MIXOMETRE

OUI NON NON

OUI NON

OUI NON

OUI NON


MERCI pour votre attention !

Remerciement SKAKO Concrete

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