La production de béton consiste à bien doser tous les constituants. L’objectif est de respecter au mieux la composition prescrite pour chaque formule. Le dosage implique une phase de calcul des consignes, une phase d’extraction des matériaux et une phase de pesage. Les matériels d’extraction et de pesage dans la chaîne de dosage sont vérifiés de manière périodique par un organisme d’état, qui assure la bonne conformité entre les quantités mesurées et celles affichées. Ceci n’évite pas un certain niveau d’erreur, admis par les normes. La connaissance sur l’état des constituants, composante du calcul de consigne, influence à son tour la précision de dosage.
L’eau, constituant qui intervient de manière importante sur la plupart des propriétés d’usage du béton, est la préoccupation principale lors de l’alimentation du malaxeur. La principale difficulté est associée à la présence de l’eau dans les granulats. L’humidité des granulats doit être prise en compte lors des calculs de consigne des dosages. Une mauvaise connaissance de cette humidité perturbe à la fois la composition du squelette granulaire et le dosage total en eau.
L’humidité de granulats est cependant très difficile à maîtriser, car sensible aux conditions de stockage et aux aléas climatiques... . En ce que concerne sa mesure, on manque de matériels fiables pour déterminer, gâchée par gâchée, les teneurs en eau des gravillons. Ces teneurs en eau sont alors estimées de manière forfaitaire par une moyenne des valeurs prélevées périodiquement. Ceci conduit à une imprécision sur la quantité d’eau apportée par les gravillons, de l’ordre de 5 L/m3 (écart type déterminé sur des prélèvements effectués sur une centrale).
Pour le sable, l’utilisation des sondes permet de mesurer l’humidité avec une précision de l’ordre de 0,5 point3. Une bonne mesure de teneur en eau nécessite un calibrage attentif de la sonde, répété à intervalles de temps réguliers. Le calibrage consiste à relier, éventuellement sous forme d’une expression affine, les signaux électriques aux humidités du sable, mesurées par une méthode de référence. Le plus souvent, la méthode de référence est basée sur le séchage d’échantillons de granulats. On doit donc faire varier la teneur en eau du sable et mesurer le signal en retour. Compte tenu du contexte de fabrication d’une centrale de BPE, cette opération est difficile à réaliser :
- au moment du calibrage, l’humidité du sable contenu dans la trémie est souvent stable et on dispose d’un seul point de la courbe reliant les signaux de la sonde avec l’humidité. Le calibrage immédiat est donc impossible;
- même si des variations d’humidité sont observées, les échantillons pour les mesures de référence (nécessaires à l’estimation de « humidité réelle ») sont difficiles à prélever et rarement représentatifs. On ne dispose pas vraiment d’une référence fiable, la solution étant de multiplier les points de calibrage ;
- l’approvisionnement journalier du conteneur de sable conduit à des variations de l’ordre de 1,5 à 2 points sur deux à trois jours. Ceci permet en principe le calibrage de la sonde. Toutefois, en l’absence d’une collection des données des humidités de référence et des traitements algorithmiques, les opérations liées au calibrage demandent du temps et du personnel pas toujours disponibles sur le site.
A présent, l’ajustement de la quantité d’eau d’ajout est réalisé manuellement par le « centralier », qui s’appuie sur des mesures de la puissance consommée fournies par un wattmètre. En se basant sur l’indication du wattmètre de la gâchée précédente, le centralier décide d’ajouter ou de retirer une certaine quantité d’eau pour les gâchées suivantes. Ce mode de correction permet dans une certaine mesure de compenser, à l’échelle d’une toupie, les incertitudes de dosage en eau. Cependant, l’identité de valeur de wattmètre ne correspond pas forcément à l’identité des teneurs en eau. Cette pratique mérite une étude rigoureuse pour mettre en lumière ses avantages et ses inconvénients.
De nos jours, les centrales BPE sont équipées d’un automate qui gère leur fonctionnement. De plus, la visualisation des courbes du wattmètre permet de suivre en temps réel l’évolution du béton dans le malaxeur. La mesure gâchée par gâchée par la sonde d’humidité du sable permet d’ajuster immédiatement son dosage. Ce contexte d’informatisation des centrales modernes ouvre la possibilité de l’implantation d’un algorithme capable d’automatiser le calibrage de la sonde à sable, visant l’amélioration de la précision du dosage et donc de la qualité du béton.