Dispositif pour mesurer à distance la teneur en humidité d'une masse coulée durcie.
Un sait que les ouvrages eu béton et plus particulièrement les barrages sont l'objet de mesures très poussées destinées à contrôler les déformations et les pressions locales prévues par le calcul. Or, l'état de séchage ou l'état d'humectage, c'est-à-dire le contenu d'humidité du béton ou du mortier n'est pas sans influence sur les constantes élastiques qui servent de base aux calculs et il y a intért à pouvoir déterminer cet état et à en sui- vre l'évolution qui peut tre brusquement mo difiée par des infiltrations à travers les fissures consécutives au retrait du béton. Les mesures entreprises dans ce but, jusqu'à présent, au moyen d'électrodes novées en divers points de l'ouvrage, ne semblent pas avoir donné des résultats satisfaisants.
L'objet de la présente invention consiste en un dispositif pour mesurer à distance la teneur en humidité d'une masse coulée durcie. c'est-à-dire 1'état de séchage ou l'état d'humeetage plus particulièrement, mais non exclusvement d'un ouvrage en béton.
Ce dispositif est caractérisé selon l'invention présente en ce qu'il comprend comme élément de mesure un cylindre constitué d'une masse hygrométrique enrobant au moins partiellement deux électrodes métalli ques reliées entre elles que par ladite masse hygrométrique, de sorte que cet élément de mesure, destiné à tre noyé dans la masse coulée, forme une résistance électrique dont la valeur dépend de la teneur en humidité de ladite masse coulée, cette résistance formant une branche d'un circuit électrique de mesure comprenant un instrument de mesure électrique étalonné de façon à indiquer direc- tement la teneur en humidité de la masse conlée au voisinage de la masse hygrométrique.
On prendra comme masse hygrométrique une masse de composition analogue au mor- tier de l'ouvrage et sa résistance électrique sera déterminée en fonction de son état hy- grométrique. De préférence, les deux électrodes de l'élément de mesure forment deux eylindres coaxiaux, l'un interne, constitué par une tige, l'autre externe, constitué par un tube perforé. En plus, on peut prévoir que les extrémités de l'électrode interne ne sont pas enrobées dans la masse hygrométrique, de sorte que, par exemple, l'une des extrémités libres de l'électrode interne constitue une des bornes de l'élément, tandis que l'autre de ces extrémités est noyée dans un isolant électrique formant également une partie de l'élé- ment de mesure.
Comme instrument indicateur, on peut prendre un ohmmètre alimenté sous une ten- sion alternative d'environ 10 volts. Les indications, fournies par exemple sous la forme du logarithme de la résistance électrique de l'élément de mesure, sont traduites en degrés de séchage ou d'humectage au moyen de la courbe d'étalonnage. L'instrument indicateur étant appelé à tre utilisé dans des conditions de température très variables est muni de préférence d'un dispositif de compensation.
On va décrire maintenant une-forme d'exécution selon l'invention, représentée dans le dessin annexé dont la fig. 1 montre l'élé- ment de mesure, tandis que la fig. 2 représente le schéma électrique du dispositif.
L'élément de mesure selon la fig. 1 eom- prend deux électrodes métalliques coaxiales, l'une 1 interne, en forme de tige cylindrique, l'autre 2 externe, en forme de tube eylindri- que perforé, enrobées dans une masse hygro- métrique 3 de composition analogue à celle du mortier de l'ouvrage et susceptible de se mettre en état d'équilibre d'humeetage ou de séchage avec celui-ci.
L'électrode externe, complètement enrobée dans la masse hygro- métrique, est perforée, afin de permettre l'établissement de l'équilibre d'humeetage ou de séchage entre a masse comprise entre les électrodes et le mortier environnant ; elle est soudée sur un manchon 4 fileté intérieurement qui tonne une chambre 5 dans laquelle se feront les connexions avec le câble de liaison et sur lequel on vissera la tte du câble ou son tube de protection ; un fil conducteur 6, soudé de l intérieur à travers l'épaisseur du manchon, constitue une des bornes de l'élé- ment de mesure.
L'électrode interne est maintenue en place par une rondelle 7 de matière isolante vissée dans la base du manchon fileté et se prolonge dans la chambre de connexion pour constituer la deuxième borne 8 l'élé- ment de mesure. A l'extrémité de l'élément qui est opposée à la chambre de connexion, l'enrobage se termine en forme de cône creux et laisse découverte l'extrémité de l'électrode axiale qui est garnie de matière isolante 9, afin d'éviter une dérivation du courant de mesure à travers la masse de l'ouvrage.
L'instrument indicateur du dispositif représenté dans la fig. 2 doit couvrir un domaine de résistance très étendu avec une gra- duation aussi régulière que possible. Il est constitué par un galvanomètre à cadres croisés 11 alimenté en courant alternatif et muni d'un dispositif pour la compensation de l'in- fluence de la température.
Le circuit de mesure est formé de deux circuits en parallèle ; le premier circuit comprend une résistance fixe 12 en série avec une cellule redresseuse 13 qui alimente un des cadres du galvanomètre : le deuxième circuit comprend deux résistances 14 et 15 en série avec une cellule redresseuse 16 qui alimente le deuxième cadre du galvanomètre ; la résistance de l'élément de mesure 17 se branche sur la résistance l et, en modifiant le rap- port des courants dans les cadres, amené l'aiguille de l'instrumemt sttr la division correspondant à sa résistance.
La gra- duation de l'instrument va de zéro à l'infini et l'on peut, par un agencement convenable des résistances 12. 14 et 15, élargir une par- tie de la graduation au détriment de autre.
Une compensation rigoureuse de l'in- fluence de la température sur l'instrument indieateur consisterait à compenser directement la variation de la résistance de ehacune des cellules redresseuses sous l'influence de la température. Ce procédé exige un contrôle de plusieurs points de l'échelle et oblige à plusieurs essais successifs. On constate que l'on obtient un résultat très satisfaisant au point de vue expérimental en constituant ehacune des résistances 14 et 15 d'une partie fixe 141 et 151 et d'une partie variable 142 et 152.
Larésistance 152 sert à l'ajustage de la division zéro ou d'une division choisie dans le domaine des faibles résistances ; la résistance 142 sert à l'ajustage de la division l'in- fini ou d'une division choisie dans le domaine des grandes résistances.
Naturellement, il existe d'autres possibilités pour former le circuit de mesure comprenant comme résistance variable un élément de mesure tel qu'il a été décrit plus haut et comme indicateur de la valeur actuelle de cette résistance variable un instrument électrique qui ne doit pas tre nécessairement un galvanomètre à cadres croisés. Par exem- ple, un pont de Wheatstone ou d'autres dispositifs de compensation pourraient tre utilises.
Device for remotely measuring the moisture content of a hardened casting mass.
It is known that concrete structures and more particularly dams are the subject of very thorough measures intended to control the deformations and local pressures provided for by the calculation. However, the state of drying or the state of moistening, that is to say the moisture content of the concrete or the mortar is not without influence on the elastic constants which serve as a basis for the calculations and it It is useful to be able to determine this state and to follow its evolution, which can be suddenly modified by infiltration through the cracks following the shrinkage of the concrete. The measurements undertaken for this purpose, up to now, by means of new electrodes at various points in the structure, do not seem to have given satisfactory results.
The object of the present invention is a device for remotely measuring the moisture content of a hardened casting. that is to say the state of drying or the state of dampening more particularly, but not exclusively, of a concrete structure.
This device is characterized according to the present invention in that it comprises as a measuring element a cylinder consisting of a hygrometric mass at least partially coating two metal electrodes connected to each other only by said hygrometric mass, so that this humidity element measurement, intended to be embedded in the casting mass, forms an electrical resistance whose value depends on the moisture content of said casting mass, this resistance forming a branch of an electrical measurement circuit comprising an electrical measurement instrument calibrated in such a way to indicate directly the moisture content of the mass conlée in the vicinity of the hygrometric mass.
We will take as hygrometric mass a mass of composition similar to the mortar of the structure and its electrical resistance will be determined as a function of its hygrometric state. Preferably, the two electrodes of the measuring element form two coaxial eylinders, one internal, consisting of a rod, the other external, consisting of a perforated tube. In addition, provision can be made for the ends of the internal electrode not to be embedded in the hygrometric mass, so that, for example, one of the free ends of the internal electrode constitutes one of the terminals of the element, while the other of these ends is embedded in an electrical insulator also forming part of the measuring element.
As an indicating instrument, one can take an ohmmeter supplied with an alternating voltage of about 10 volts. The readings, eg given in the form of the logarithm of the electrical resistance of the measuring element, are translated into degrees of drying or wetting by means of the calibration curve. The indicating instrument being called upon to be used under very variable temperature conditions is preferably provided with a compensation device.
A description will now be given of one embodiment according to the invention, shown in the appended drawing, of which FIG. 1 shows the measuring element, while fig. 2 represents the electrical diagram of the device.
The measuring element according to fig. 1 includes two coaxial metal electrodes, one internal, in the form of a cylindrical rod, the other 2 external, in the form of a perforated cylindrical tube, coated in a hygro-metric mass 3 of composition similar to that of mortar of the work and likely to come into a state of equilibrium of humeting or drying with it.
The external electrode, completely coated in the hygro-metric mass, is perforated, in order to allow the establishment of the moisture or drying equilibrium between the mass between the electrodes and the surrounding mortar; it is welded to an internally threaded sleeve 4 which rounds a chamber 5 in which the connections will be made with the connecting cable and on which the head of the cable or its protective tube will be screwed; a conductive wire 6, welded from the inside through the thickness of the sleeve, constitutes one of the terminals of the measuring element.
The internal electrode is held in place by a washer 7 of insulating material screwed into the base of the threaded sleeve and extends into the connection chamber to constitute the second terminal 8, the measuring element. At the end of the element which is opposite to the connection chamber, the coating ends in the shape of a hollow cone and leaves uncovered the end of the axial electrode which is lined with insulating material 9, in order to avoid a diversion of the measurement current through the mass of the structure.
The indicating instrument of the device shown in fig. 2 should cover a very wide resistance range with as regular a gradation as possible. It consists of a cross-frame galvanometer 11 supplied with alternating current and fitted with a device for compensating for the influence of temperature.
The measuring circuit is formed by two circuits in parallel; the first circuit comprises a fixed resistor 12 in series with a rectifying cell 13 which supplies one of the frames of the galvanometer: the second circuit comprises two resistors 14 and 15 in series with a rectifying cell 16 which supplies the second frame of the galvanometer; the resistance of the measuring element 17 connects to the resistance 1 and, by modifying the ratio of the currents in the frames, brings the needle of the instrument to the division corresponding to its resistance.
The graduation of the instrument goes from zero to infinity and it is possible, by a suitable arrangement of the resistors 12, 14 and 15, to widen one part of the graduation to the detriment of another.
Rigorous compensation for the influence of temperature on the indicating instrument would consist in directly compensating for the variation in resistance of each of the rectifying cells under the influence of temperature. This process requires a check of several points of the scale and requires several successive tests. It can be seen that a very satisfactory result is obtained from an experimental point of view by constituting each of the resistors 14 and 15 of a fixed part 141 and 151 and of a variable part 142 and 152.
Resistor 152 is used to adjust the zero division or a division selected from the low resistance range; resistor 142 is used to adjust the infinite division or a division chosen from the field of large resistances.
Of course, there are other possibilities for forming the measuring circuit comprising as variable resistor a measuring element as described above and as indicator of the current value of this variable resistance an electric instrument which must not be used. necessarily a cross-frame galvanometer. For example, a Wheatstone bridge or other compensation devices could be used.