Le vibrateur interne, aussi appelé aiguille vibrante ou vibreur à immersion, est un appareil de compactage en forme de tige que l'on plonge directement dans la masse de béton frais. Il permet d'éliminer l'air emprisonné (air occlus) lors du malaxage et du coulage, de favoriser l'enrobage des armatures et d'obtenir une surface fermée et homogène. La vibration excessive doit être évitée, car elle peut entraîner une ségrégation des granulats et une remontée de laitance en surface, ainsi qu'une perte de l'air entraîné introduit volontairement pour la durabilité du béton.
Principe de fonctionnement
Une masse excentrique entraînée en rotation à l'intérieur de la tête vibrante génère des vibrations transmises au béton environnant. Ces vibrations réduisent momentanément la viscosité et le frottement interne du mélange, ce qui permet aux bulles d'air emprisonné de remonter à la surface et au béton de se réarranger autour des armatures et des coffrages.
Caractéristiques techniques
Le diamètre de la tête vibrante varie généralement de 25 mm à 150 mm, les diamètres les plus courants sur chantier étant 35, 48, 58 et 65 mm. Les appareils électriques à haute fréquence, alimentés via un convertisseur de fréquence, fonctionnent typiquement entre 150 et 200 Hz. Les vibrateurs à moteur électrique standard intégré dans la tête tournent le plus souvent autour de 50 Hz, soit environ 3000 vibrations par minute. Le rayon d'action utile correspond en général à 8 à 10 fois le diamètre de l'aiguille, soit environ 300 à 500 mm pour les diamètres courants. L'entraînement peut être électrique, pneumatique, hydraulique ou thermique, avec transmission par arbre flexible entre le moteur et la tête vibrante ou moteur directement intégré dans la tête.
Mise en œuvre
L'aiguille doit être introduite verticalement, rapidement, puis retirée lentement et régulièrement, à une vitesse de l'ordre de 8 à 10 cm/s, afin de laisser le béton combler l'espace libéré sans créer de vide. Elle doit pénétrer de 10 à 15 cm dans la couche précédente déjà coulée pour assurer la liaison entre couches successives. La durée de vibration par point d'immersion est généralement comprise entre 5 et 15 secondes, à ajuster selon la consistance du béton et la densité du ferraillage. L'espacement entre deux points d'immersion correspond habituellement à environ 1,5 fois le rayon d'action de l'appareil. La fin de la vibration est repérée par l'arrêt de la remontée des bulles d'air et l'apparition d'un léger film de laitance en surface.
Domaines d'application
Le vibrateur interne est utilisé pour le béton coulé en place dans les voiles, poteaux, poutres, dallages et fondations, ainsi qu'en préfabrication pour les éléments moulés. Le choix du diamètre de l'aiguille dépend de l'espacement des armatures et de l'épaisseur des couches à vibrer : les petits diamètres conviennent aux zones fortement ferraillées, les diamètres supérieurs aux volumes importants de béton peu armé.
Entretien
La tête vibrante et la gaine doivent être nettoyées après chaque utilisation pour éviter la prise de béton résiduel. L'arbre flexible nécessite un contrôle régulier de la lubrification et de l'état des roulements, l'usure prématurée de la gaine étant un signe d'entraînement défectueux.