Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02389885 2002-06-19
1
PROGÉDÉ~ DE CDLORAT10N DE BÉTON
AVEC UN S'IfSTEM~DE_DQSAGE. GENRE SERINGUE,
POUR CDllLEURS LIQUIDES
s DOMAINE DE L'INVfNTION
La présente invention a pour objetlrne-amélioration significative des procédés
peur colorer du béton. ~.et.objectif est~teint grâce.à_un procédé de
coloration
de béton, dans Iequel.une nu pJ,usieurs. . liquides et même visqueuses
io sont dosées.avEClrn_systèm~rle dosage genr-e-seringuE, directement, soit
dans
le malaxeur de béton,_soit_dans le-aahle-etlnu~fans_les_agrÉgats utilisés pour
la
fabrication d'un Int de. béton et_qui~nnt_transportés..dans le malaxeur de
béton.
Le système de dnsagegenre-seringue-est un.appareil qui peut recevoir, d'une
manière quantifiée, une ou plusieurs couleurs liquides et peut les verser
is quantitativement~lans.le malaxeeur_à_bétan._Le.béton est_ensuite chloré par
les
couleurs qu'il contient, selon les:méthorles.connues ions de l'art, par
malaxage
et dispersion des composantes du_béton.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Le béton est_un matériel de ~nstnrctinn_ayant fait_ses-preuves sous forme de
béton décoratif de parBment, il.satisfait_également à des fins esthétiques. La
coloration de la masse ds hé#on pour fabriquer du_héton décoratif donne à ce
dernier une teinte durable, qui ne nécessite pratiquement aucun entretien
2s pendant des années.
A l'opposé, les de.hé#on, décorées par.application d'une couche de
peinture, doivent être repEintes~à_de courts intervalles.
3o Le béton coloré est rès commun, en effet, il se-retrouve sur des façades,
des
plaques, des panés, des_tuiles, ties~murs_antihr~it, des murs de soutènement,
Ilau~p.. p. g~~
CA 02389885 2002-06-19
2
des digues, des ponts et des constructions similaires, et sous forme de
mortier
coloré et de crépi, également pour la décoration de façades.
Le béton est coloré avec des pigments inorganiques et, plus récemment avec
s des pigments organiques. A titre d'exemple, l'oxyde de manganèse, l'oxyde de
fer, l'oxyde de chrome, et le carbone ont fait leurs preuves comme pigments
adaptés pour le béton. Plus particulièrement, des pigments à base de carbone,
et d'oxyde de fer, se sont avérés très efficaces dans la pratique.
io La fabrication de béton coloré soulève cependant des problémes. Au
commencement, les pigments utilisés étaient sous forme de poudre. La poudre
de pigment dégage de la poussière et son utilisation colore et salit les
hommes,
les machines, les locaux et crée des conditions de travail inacceptables.
is Souvent, ces pigments sous formes de fines poudres, surtout sous l'impact
de
l'humidité, s'agglomèrent et forment de petite boules qui sont difficilement
dispersées dans le béton. Par conséquent, une perte de force colorante est
souvent observée, il y a également une formation de nids de pigment non
dispersé à la surface du béton coloré par ces poudres. Pour résoudre ce
2o problème, il faut parfois rebroyer les poudres avant l'utilisation et/ou
augmenter
le temps de dispersion et de malaxage du béton.
En raison de la finesse de leurs particules, les pigments stockés dans des
silos
perdent aussi très rapidement leur fluidité. Ils ne peuvent être retirés des
silos
2s que très difficilement et é un coût non négligeable du point de vue de
l'appareillage et du personnel.
Pour cette même raison, le dosage de ces colorants par des transporteurs à
vis,
et des rainures vibrantes, est très délicat et demande des investissements
3o considérables.
Selon l'état de la technique, on a essayé de résoudre les problèmes impliqués
par l'utilisation de pigments en poudre, à savoir:
I~."". 9 ~ I ~~ F äI
CA 02389885 2002-06-19
3
- mauvaises conditions de travail;
- apparition de poussière lors du stockage, notamment dans les
silos (ensilage), ainsi que lors du dosage automatique; et
- dispersion difficile de la poudre, en utilisant pour la coloration
s du béton des pâtes de pigments aqueuses. Les pâtes de ce
type contiennent le plus souvent environ 30 à 70% d'eau,
comme milieu porteur, ainsi que des produits tensioactifs et
des pigments organiques et/ou inorganiques. En général, les
pigments dans ces pâtes ont été bien dispersés pour réduire
io le temps de dispersion dans le malaxeur béton et pour gagner
un maximum de force colorante.
Malgré les avantages résultant de l'utilisation des pâtes de pigments aqueuses
et souvent pré-dispersées comparé aux poudres de pigments, l'utilisation des
is ces pâtes est accompagnée d'autres inconvénients majeurs.
En effet, ces couleurs, liquides pendant le stockage, deviennent quelques fois
visqueuses. Une fois dosées dans un cylindre de dosage connu dans l'art, ces
couleurs ne sortent plus du cylindre soit par gravité, soit avec l'aide d'une
2o pompe, dans le temps requis. Dans ce cas, soit le lot de couleur liquide
est
retourné au fournisseur pour être reliquéfié, soit ce lot de couleur visqueuse
est
dilué avec de l'eau pour le rendre fluide. Or, l'ajout d'eau supplémentaire
n'est,
en général, pas souhaitable dans le mélange du béton à colorer, comme les
agrégats et le sable en apportent souvent déjà assez.
Les systèmes de dosage automatique, selon l'art présent, reçoivent les
couleurs
liquides, principalement dans des cylindres, d'une manière quantifiée soit par
volume, soit par poids. En général, pour verser la couleur liquide dans le
béton,
une pompe et/ou de l'air comprimé transfert la couleur liquide par des tuyaux
du
so cylindre de dosage dans le malaxeur. Aprés le versement de la couleur
liquide
dans le béton à colorer, il reste des quantités importantes et variables de
couleurs) dans les cylindres, la pompe et les tuyaux habituellement utilisés.
En
. ~ ~i ~i . ~ I
CA 02389885 2002-06-19
4
conséquence, soit que les différents lots de béton ne sont pas colorés
uniformément, soit qu'il faut laver les cylindres de dosage, la pompe et les
tuyaux avec une quantité d'eau importante pour transporter toute la couleur
requise dans le béton à colorer. Une autre raison pour l'ajout d'eau est la
s réduction de la viscosité des couleurs liquides afin qu'elles sortent
librement des
cylindre de pesage et de dosage.
Or, le béton ne tolère qu'une certaine quantité d'eau pour se solidifier et
pour
être mis en forme selon les règles de l'art. En général, pour des bétons dits
~o secs, la quantité d'eau ne doit pas dépasser 45% en poids par rapport à la
quantité du ciment utilisée et, se trouve préférablement entre 30% et 38%.
D'ailleurs, les sables et les agrégats utilisés contiennent souvent déjà des
quantités d'eau très proches des limites acceptables.
is Dans les systèmes de couleurs liquides connu dans l'art, l'obligation de
rincer
les cylindres qui reçoivent les couleurs liquides rend aussi difficile un
changement de couleurs. C'est pourquoi, ces appareils sont en général
composés de différents cylindres, un pour chaque couleur utilisée, afin de
pouvoir changer de couleur sans utiliser trop d'eau pour le rinçage, ce qui
est
2o inacceptable pour le béton.
C'est pourquoi de nombreux producteurs de béton coloré ont dû abandonner
l'utilisation de couleurs liquides aqueuses, parce que trop souvent,
l'humidité
déjà présente dans les sables et agrégats empêchait d'utiliser de l'eau pour
le
Zs rinçage des système de couleurs liquides, ce qui était pourtant nécessaire
pour
colorer de manière régulière et contrôlée
Pour cette raison, l'utilisation de ces couleurs liquides pour la coloration
de
béton fut donc considérablement réduite, et substituée par l'utilisation de
3o granules secs de pigment avec des système de dosage automatique, qui
s'avèrent être tous deux beaucoup plus onéreux que les systèmes poudres et
liquides .
CA 02389885 2002-06-19
s
La coloration du béton par des pigments sous forme de granules fait maintenant
partie de l'état de la technique.
Dans la plupart des cas, ces granules sont formés en produisant d'abord la
s couleur liquide, c'est-à-dire une suspension aqueuse et pompable à partir
des
pigments pulvérulents. Dans un procédé de production supplémentaire et cher,
ces couleurs liquides sont atomisées pour former de petites gouttelettes, qui
sont séchées et forment des micro granules.
io Quoique, pendant la mise en suspension, c'est-à-dire la production d'une
couleur liquide, ces pigments puissent être dispersés pour le développement
parfait de leurs forces colorantes, cet état de dispersion se perd plus ou
moins
pendant le processus de séchage et, pendant la coloration du béton, rend la
dispersion de ces pigments sous forme de granules plus difficile que sous
forme
is de couleurs liquides.
De plus, comparé aux couleurs liquides, sa granulation exige des frais
additionnels et importants pour l'atomisation et le séchage, surtout des frais
d'énergie et de main d'oeuvre et des frais importants d'investissement pour
les
2o tours d'essorrage et les sécheurs atomiseurs.
Les similis granules produits par agglomération et/ou compaction n'ont pas
trouvé une grande popularité en raison d'un taux élevé de poussière, de leur
extrëme sensibilité à l'humidité ainsi qu'à cause des difficultés de transport
2s pneumatique dans des systèmes courants de dosage pour granules.
Les granules actuellement utilisés sont décrits dans le brevet européen EP-A-0
268 645 et dans son équivalent américain, US 4,946,505, ainsi qu'au Canada
CA 1,291,849. Ils décrivent la coloration de béton avec des pigments granulés
3o contenant obligatoirement, un ou plusieurs liants, favorisant la dispersion
des
pigments dans le béton, pour compenser en partie la perte de force colorante
par la granulation.
~ ~ ~~'~. E ~I I I
CA 02389885 2002-06-19
6
Comme tous ces liants dans les granules mentionnés sont facilement solubles
dans l'eau, l'impact de l'humidité atmosphérique est critique. En particulier
dans
les usines de béton, à proximité des chambres à vapeur, l'humidité dissout ces
s liants ce qui provoque une agglomération importante de ces granules, et
donne
lieu à la formation subséquente de boules et même de blocs de pigment assez
durs pour bloquer les systèmes de dosage et de transport pneumatique pendant
le stockage de ces granulés et leur utilisation.
io Selon les brevets DE 43 36 613-C1 et US 5,484,481 appartenant à Bayer AG,
Leverkusen DE, on peut produire et utiliser des granules pour la coloration du
béton, en préparant un mélange de différents pigments inorganiques avec au
moins un liant, qui, dans la plupart des cas, est déjà mentionné dans le
brevet
US 4,946,505, en formant une poudre cohésive, qui sera compactée sous
is certaines conditions de pression contralée, pour produire des flocons, qui
par la
suite sont broyés et granulés par agglomération.
Les désavantages associés à ces granulés résident dans leur haute instabilité
mécanique ainsi que dans la formation de produits pulvérulents et de
poussière:
2o Les granulés obtenus selon ce procédé ne coulent pas toujours librement et
ils
ne se prétent donc pas à un dosage automatique dans des systèmes courants
et simples.
De plus, les granules de pigments obtenus selon ce procédé compliqué ne
2s présentent aucun avantage par rapport aux granules obtenus par le procédé
divulgué dans le brevet US 4,496,505.
Les granules décrits dans le brevet canadien CA 2,263,667 ont aussi trouvé une
application industrielle importante. Ce brevet décrit la production et
l'utilisation
so de granules de pigment pour colorer le béton avec des granules produits par
atomisation et stabilisés par des résines insolubles dans le béton. Quoique
ces
granules ne soient plus sensibles à l'humidité, leur utilisation requiert des
~',i 'I I
CA 02389885 2002-06-19
7
malaxeurs de béton avec une bonne force de broyage et de dispersion pour
développer toute la force colorante des pigments utilisés.
Malgré leurs avantages sur les autres granules mentionnés, ces granules
s entraînent, comme les autres, des frais de granulation, d'énergie et
d'investissement lourds.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
io En analysant l'art antérieur en matière de coloration du béton, soit avec
des
poudres, soit avec des couleurs liquides, soit avec des granules, il est
évident et
souhaitable d'utiliser les couleurs sous forme de liquides pour la coloration
de
béton en raison des avantages suivants:
- les gains en force colorante;
ts - la facilité de dispersion;
- l'économie des coûts de production comparés aux granules;
leur facilité de manipulation automatique.
Les inventeurs ont relevé le défi de concevoir un nouveau système de
coloration
2o de béton, innovateur et économique comparé à tout autre système de
coloration connu.
La présente invention vise donc la mise à en oeuvre d'un procédé amélioré,
simple et moderne, de coloration de béton d'une manière automatique,
2s caractérisé en ce que le procédé utilise:
- un système de coloration de béton comprenant des couleurs
liquides, potentiellement visqueuses; et
- un système de dosage genre seringue, système qui évite les
inconvénients énoncés en ce qui concerne l'utilisation de
3o poudres, et/ou de granules et/ou de système pour couleurs
liquides connu dans l'art.
I l'1 ~
CA 02389885 2002-06-19
ô
Ce procédé permet d'éviter l'ajout d'une quantité d'eau de rinçage indésirable
dans le béton par le versement quantitatif de la couleur du cylindre de dosage
dans le malaxeur de béton et par ce fait permet l'utilisation des couleurs
liquides
ou même visqueuses et ainsi sauvegarde les avantages des couleurs liquides,
s c'est à dire, leur grand pouvoir colorant; la facilité de dispersion;
l'amélioration
de l'hygiène du milieu de travail; des coûts de production significativement
moindres comparés aux coûts des granules; et la manipulation simple de ces
couleurs par pompes et tuyaux dans un système de dosage simple, genre
seringue.
io
Un premier objet de l'invention réside donc dans un procédé de coloration de
béton, dans lequel une ou plusieurs couleurs liquides etlou visqueuses sont
dosées à l'aide d'un système de dosage genre seringue quantitativement et
directement dans le malaxeur de béton ou dans le sable et/ou dans les agrégats
is utilisés pour la fabrication d'un lot de béton, avant leur transport dans
le
malaxeur de béton. Le béton est ensuite coloré, selon les méthodes de l'art,
par
malaxage et dispersion des composants du béton et des couleurs.
Un autre objet de l'invention réside dans un système de dosage genre seringue
2o pour la coloration de béton, caractérisé en ce qu'il comprend:
- un cylindre comprenant:
- un intérieur;
- une partie inférieure; et
2s - une partie supérieure;
- au moins une ouverture pour ajouter une quantité de couleur
liquide à l'intérieur du cylindre;
- un moyen pour déterminer quantitativement la quantité de
couleur liquide ajouté à l'intérieur du cylindre;
so - un piston mobile situé à l'intérieur du cylindre;
- un moyen pour actionner le piston mobile; et
r ' 1 ~ ~¿. t AI
CA 02389885 2002-06-19
9
- une ouverture située sur une partie inférieure du cylindre
permettant une expulsion de la couleur liquide présente à
l'intérieure du cylindre suite à un mouvement du piston mobile
de la partie supérieure du cylindre vers la partie inférieure.
s
Dans le cadre de la présente invention, le terme "béton" est relatif à la
matière
première, contenant entre autre, avant sa mise en réaction chimique: du ciment
ou d'autres liants hydrauliques, et/ou des cendres volantes, des silicates,
des
sables et/ou des agrégats, de l'eau et d'autres composants, pour, par exemple,
io la fabrication de parpaings, de plaques, de tuiles, de pavés, de pavés
autobloquants, de murs de soutènement et pour la réalisation de liaison en
béton. Mais le terme "béton" englobe aussi les mortiers à base de ciment, les
composés en fibre de ciment et autres articles contenant à l'origine du ciment
et/ou des liants hydrauliques.
is
Dans le cadre de la présente invention, on entend par "couleurs liquides ou
même visqueuses" des suspensions de pigments en milieu aqueux avec ou
sans adjuvants tensioactifs et/ou résineux et une teneur en solides de plus de
30% par poids et pouvant atteindre des viscosités de plus de 1000 cPo.
2o Quoique connues dans l'art les couleurs dites visqueuses, c'est-à-dire
hautes
en concentration de pigment et ayant une viscosité au dessus de 1000 cPo, ne
sont pas utilisées pour la coloration de béton, à cause d'un manque de système
de dosage et d'une manipulation difficile, quoique souhaitable en raison de
leur
faible concentration en eau.
2s
L'expression "pigments" désigne des colorants inorganiques et /ou organiques,
y compris les pigments blancs, comme par exemple le dioxyde de titane, les
divers oxydes de fer rouges, jaunes, bruns, noirs et leurs mélanges, les noirs
de
carbone, l'oxyde de chrome, de manganèse et /ou les spinelles de cobalt et
3o autres, et, comme pigments organiques, les pigments métallo-organiques, des
phthalocyanines, des jaunes benzidines et autres pigments organiques .
9 ~ ~L~. t ~,,.i.
CA 02389885 2002-06-19
1~
De façon préférentielle, les couleurs liquides et/ou visqueuses peuvent aussi
contenir des adjuvants pour béton, comme ils sont énumérés, par exemple,
dans le Annual Book of ASTM (American Society for Testing and Materials)
Standard Volume 04.02 (1998), Standard Specification for Chemical Admixtures
s for Concrete ou des adjuvants qui sont énumérés dans la sixième édition
métrique Canadienne de l'Association Canadienne du Ciment Portland CPCA,
nommée Dosage et Contrôle des Mélanges de Béton (1995), Chapitre 7, en
quantité requise par la recette du lot de béton à fabriquer. Le système peut
aussi servir pour doser les dits adjuvants liquides, mais sans avantages
io spéciaux pour des adjuvants de basse viscosité.
Dans le cadre de la présente invention, l'expression "système de dosage genre
seringue" signifie tout appareil qui peut recevoir, d'une manière quantifiée,
une
ou plusieurs couleurs liquides et peut les verser quantitativement dans un
is malaxeur à béton avant, pendant ou après que les autres composants du béton
soient ajoutés et malaxés pour en faire du béton. La ou les couleurs) liquides
et/ou visqueuses peuvent aussi être versées dans le sable et/ou les agrégats
utilisés pour produire le lot de béton à colorer avant qu'ils soient
transportés
dans le malaxeur du béton.
Le système de dosage genre seringue permet l'injection des couleurs
mentionnées d'une manière quantitative dans le béton. Les restes de couleur,
qui demeurent collés au mur du système de dosage sont en quantité tellement
petite, qu'ils n'impactent pas visiblement la coloration de béton en cours,
même
2s s'il y a un changement de couleur, du noir au jaune, par exemple.
Cette amélioration du procédé de coloration de béton élimine les désavantages
des systèmes de couleurs liquides de l'art courant en abolissant la nécessité
d'ajouter de l'eau supplémentaire en quantités significatives pour vider et/ou
3o rincer un système de dosage. Ainsi, le système de dosage genre seringue et
le
procédé de coloration de béton selon la présente invention, en font le
meilleur
procédé disponible.
CA 02389885 2002-06-19
11
Le système de dosage genre seringue sert donc à verser les couleurs dans le
béton d'une manière quantitative, de façon à ce que les restes de couleurs,
qui
restent collés sur la paroi du dit système de dosage sont en quantité
tellement
petite, n'impactent pas la coloration de béton en cours et n'impacte pas non
plus
s la couleur suivante, s'il y a changement de couleur pour le lot de béton
suivant.
S'il y a changement de couleur, du noir au jaune par exemple, les restes de
couleurs sont insuffisants, dans la plupart des cas, pour avoir une influence
significative sur la couleur du béton à colorer.
to Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on suspend un cylindre
genre seringue, d'un volume suffisant pour recevoir les couleurs liquides
et/ou
visqueuses, par une ou plusieurs cellules de pesage au dessus du malaxeur à
béton. La couleur peut ëtre aussi quantifiée par une mesure volumétrique, un
débit mètre ou, par exemple, par une sonde d'ultrason. Ce cylindre est équipé,
is préférablement dans sa partie basse pour limiter la contamination, d'autant
de
vannes qu'il y a de couleurs, par exemple 6 vannes pour 6 couleurs. Ces
vannes s'ouvrent et se referment pour faire entrer la couleur respective en
quantité nécessaire dans le cylindre. La couleur est transportée d'un
récipient
de couleur liquide et/ou visqueuse par pompe, tuyaux etlou gravité dans le
2o cylindre en quantité contrôlée par la cellule de pesage ou une mesure du
volume par ouverture ou fermeture de la vanne respective. Ä la place d'une
couleur liquide, un adjuvant liquide pour béton peut aussi être dosé.
Avec plusieurs vannes il est possible d'ajouter facilement plusieurs couleurs,
zs une après l'autre, dans ce cylindre, pour synthétiser de façon
reproductible
plusieurs gammes de couleurs. !_e bas du cylindre est équipé d'une vanne qui
s'ouvre dans le malaxeur à béton, dans les agrégats etlou dans le sable
utilisé
pour le lot de béton à colorer.
so Dans le haut du cylindre, genre seringue, se trouve un piston, qui frotte
les murs
du cylindre, comme dans une seringue.
CA 02389885 2002-06-19
12
Une fois que la bonne quantité de(s) couleurs) dosés dans le cylindre et une
fois qu'un signal est donné par le système de contrôle du malaxeur à béton, la
vanne au bas du cylindre s'ouvre pour permettre l'expulsion de la couleur
liquide
et/ou visqueuse dans le malaxeur à béton, dans tes agrégats et/ou dans le
s sable utilisé pour le lot de béton à colorer. L'expulsion de la couleur
liquide et/ou
visqueuse est facilitée, même provoquée en présence de couleurs hautement
visqueuses, par le mouvement du piston, qui se trouve en haut du cylindre de
dosage et qui se déplace vers le bas en pressant la couleur liquide, selon le
même principe qu'une seringue, quantitativement du cylindre au malaxeur à
io béton, dans les agrégats et/ou dans le sable utilisé pour le lot de béton à
colorer.
L'actionnement du piston peut être réalisé de différentes manières, soit par
poussée d'air comprimé dans la partie sèche du piston, soit par poussée
is mécanique d'un arbre de cylindre pneumatique ou hydraulique situé à
l'extérieur
du piston muni d'une vis rotative compte tours.
Comme dans une seringue, le piston libère, avec l'aide d'un O-ring ou d'un
instrument similaire par son mouvement de haut en bas les murs intérieurs du
2o cylindre de la couleur qui s'y est collée. Une fois arrivé au fond du
cylindre, le
piston a nettoyé le cylindre et la couleur liquide et/ou visqueuse a
complètement
quitté le cylindre et est utilisée au maximum pour colorer le béton. En fait,
la
seule couleur qui reste dans le cylindre est celle qui est collée dans la
tuyauterie
de la valve de sortie et des valves d'apport de colorant liquide situées au
bas du
2s piston. Ces résidus sont en quantité si négligeables qu'ils n'ont pas
d'impact
significatif sur la couleur en cours etlou sur la couleur suivante, même s'il
y a un
changement de couleur. Si dans certains cas très limités, ce résidu est
indésirable, une quantité minime d'eau, prédéterminée et mesurée pour n'avoir
aucun impact sur la chimie du béton concerné, peut être dosée, soit par une
3o vanne d'eau, soit au milieu du piston, soit au bas du cylindre, soit par
une vanne
déjà utilisée pour l'apport de couleurs liquides.
' ~L"liÉ ~~I I
CA 02389885 2002-06-19
13
Une fois, la couleur injectée dans le béton, le piston remonte et la vanne en
bas
se ferme en même temps ou après, et le cylindre est prêt pour le prochain
cycle
de coloration soit avec la même couleur liquide ou visqueuse, soit avec
d'autres
couleurs liquides.
s
Comme le système est clos, il n'y a pas de danger que les couleurs liquides
et/ou visqueuses sèchent et bloquent le processus de dosage. Comme
d'habitude, les couleurs liquides etlou visqueuses connues dans l'art sont
stabilisées contre la formation de dép8t à l'aide d'agents thixotropiques, et
le
1o système de coloration, de la pompe au cylindre peut rester inactif pendant
longtemps et être remis en marche sans problèmes.
Si des couleurs non stabilisées sont utilisées, le tuyau qui amène la couleur
au
cylindre de dosage, peut être prolongé pour retourner la couleur dans son
1s système de stockage afin de garantir une consistance régulière des couleurs
liquides et/ou visqueuses utilisées.
L'utilisation d'un tel procédé de coloration de béton selon la présente
invention
est avantageux pour les raisons suivantes:
20 - on utilise toute la force colorante des pigments liquides
puisque ceux-ci sont prédispersés;
- le temps de dispersion des pigments dans le béton est
minimisé ;
- ils demandent donc moins de temps de malaxage
2s ~mparativement aux pigments sous forme de poudre et/ou de
granules, permettant ainsi une cadence de production de
béton coloré en série plus élevée;
- on évite l'eau de rinçage ainsi que les inconvénients reliés aux
systèmes de couleurs liquides présents;
30 - un utilise le même cylindre soit pour des couleurs différentes
soit pour synthétiser ses propres couleurs; et
i
CA 02389885 2002-06-19
14
- le système est très simple et très économique
comparativement aux systèmes connus dans l'art.
Cette amélioration du procédé de coloration de béton est avantageuse,
s comparativement aux systèmes de poudre et granules puisqu'elle permet
également d'éliminer les désavantages des systèmes de couleurs liquides
connus dans l'art en abolissant la nécessité d'ajouter de l'eau supplémentaire
en quantités significatives, pour diminuer la viscosité des couleurs
visqueuses,
pour vider et/ou rincer les systèmes de dosage connu dans l'art. II s'agit
donc du
1o meilleur procédé disponible.
L'invention et son fonctionnement seront mieux compris à la lecture de la
description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré de celle-ci et de
quelques variantes, ladite description étant faite en référant aux dessins
1s annexés.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES FIGURES
Figure 1a est une coupe transversale du système de dosage genre seringue
ao selon la présente invention, illustrant le système lorsque le piston est
levé.
Figure 1 b est une coupe transversale du système de dosage genre seringue
selon la présente invention, illustrant le système lorsque le piston est
abaissé.
2s Figure 2 est une vue de perspective du système de dosage selon la présente
invention, illustrant une injection de couleur dans un malaxeur à béton.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRENTIELS
En se référant aux figures 1 a et 1 b, (appareil selon la présente invention
consiste en un système de dosage (1 ) comprenant un cylindre (3) fait en métal
CA 02389885 2002-06-19
IS
ou en plastique. Le cylindre (3) qui peut étre fermé dans sa partie supérieure
(7)
comprend un piston (5) situé à l'intérieur, le piston étant monté sur un
dispositif
(9) permettant de mesurer un volume correspondant à ia quantité de couleur
liquide requise, normalement entre 10 et 25 litres. Le système de dosage (1 )
est
s suspendu, protégé des vibrations, avec l'aide d'un crochet (11 ), de façon
préférentielle à une (ou plusieurs) celluie(s) de pesage (non montrée) au
dessus
d'un malaxeur à béton (également non illustré). La protection contre les
vibrations peut se faire par des tranquilisateurs, absorbeurs de choc et/ou
des
dispositifs similaires.
io
Le piston mobile (5), qui se retrouve à l'intérieur du cylindre (3), adhère à
la
paroi du cylindre (1 ), comme dans une seringue. Au centre de la partie
inférieure du cylindre (15), se trouve une vanne de sortie (17). Cette vanne
de
sortie (17), préférablement actionnée par le système de contrôle du malaxeur,
is laisse la couleur liquide et /ou visqueuse se déverser dans le malaxeur à
béton.
Dans la partie inférieure du cylindre (15), à l'extérieur, se trouve une vanne
d'entrée de couleur (19) pour faire entrer la ou les couleurs liquides et ou
visqueuses dans le cylindre. selon un autre mode de réalisation de (invention,
il
zo se trouve plus qu'une vanne à cet endroit.
L'ouverture et la fermeture de cette vanne (19) est contrôlée par un PLC et/ou
un ordinateur, qui ouvre la vanne d'entrée de couleur (19), quand l'entrée
d'une
couleur est requise, et ferme la vanne d'entrée de couleur (19), dès que la
2s cellule de pesage, ou tout autre moyen de mesure, indique que la quantité
de
couleur liquide et/ou visqueuse requise a été atteinte. Avec ce système de
contr8le, une ou plusieurs couleurs liquides et/ou visqueuses peuvent être
dosées dans le même cylindre, pour synthétiser, par exemple, des teintes
spéciales â partir de quelques couleurs liquides et/ou visqueuses de base.
Dès que le malaxeur à béton, ou toute autre mécanisme, requiert l'ajout de la
couleur, la vanne de sortie (17) située dans la partie inférieure du cylindre
(15)
s'ouvre, et en même temps, ou un peu après, le piston (5) se met en marche et
CA 02389885 2002-06-19
16
descend dans le cylindre (3) jusqu'en bas. Cette action du piston entrafie le
flux
de la couleur liquide et/ou visqueuse et l'expulse hors du cylindre (3), dans
le
malaxeur à béton, le sable ou les agrégats. En même temps, le piston (5)
nettoie la paroi du cylindre (13) en frottant et poussant la couleur liquide
s attachée aux parois du cylindre jusqu'en bas à (aide d'un O-ring (21 ). Le O-
ring
(21 ) pouvant être fait de caoutchouc, Teflon~ ou tout autre matériau
équivalent,
y compris des métaux. Ainsi, les parois du cylindre (13) sont essuyées de haut
en bas par le O-ring (21 ) ou autre pièce équivalente vers la vanne de sortie
(17)
du cylindre (3) afin d'expulser la couleur de façon quasi complète. Ainsi, la
1o couleur liquide et/ou visqueuse présente dans le cylindre (3) est propulsée
quantitativement dans le malaxeur à béton. Une fois le cylindre (3) vidé, le
piston (5) remonte, la vanne de sortie (17) se referme et le cylindre (3) est
prét
pour le prochain cycle de coloration.
1s Selon un autre mode de réalisation, quand la vanne de sortie (17) se
referme, le
disque du piston (23) reste dans ia partie inférieure du cylindre (15). Pour
le
prochain cycle de coloration, la vanne d'entrée de couleur (19) s'ouvre,
accompagnée d'un mouvement du piston (5) vers la partie supérieure du
cylindre (7) actionné par un moteur quelconque (non illustré). Ce mouvement
2o vertical du piston (5) crée un vide dans le cylindre (3) et entrafie ainsi
l'entrée
de la couleur liquide. Ce mode de réalisation est préféré surtout pour
l'utilisation
de couleurs liquides très visqueuses
Pour l'entretien et le nettoyage du système de dosage (1 ), on peut aussi
as installer un accès d'eau dans la partie inférieure du cylindre (15). On
peut aussi
utiliser une de la vanne d'entrée de couleur (19) pour faire entrer de l'eau,
une
vanne à trois voies est aussi possible. II est avantageux de monter les vannes
de manière à ce qu'elles se vident par gravité dans le cylindre (3), une fois
fermées.
La où les vannes d'entrée de couleur (19) sont connectées à des tuyaux (non
illustrés) qui amènent la couleur liquide et/ou visqueuse par des tuyaux
flexibles,
pour neutraliser ou minimiser l'impact sur le pesage. II est avantageux pour
les
s é ~~n~! t di
CA 02389885 2002-06-19
17
tuyaux de couleur d'arriver dans la partie supérieure du cylindre (7). Ceci
diminue les risques de dép8ts de pigment à l'intérieur de la tuyauterie et
facilite
la vidange. Le transport de la couleur dans le cylindre (3) de dosage peut se
faire par pompe et/ou par gravité, potentiellement amélioré par la succion
s générée par le mouvement du piston (5). Il peut être avantageux d'utiliser
des
pompes à double membrane actionnées par de l'air comprimé. L'utilisation de
ce type de pompes permet d'exercer le contrôle du remplissage du cylindre (3)
avec de la couleur liquide et/ou visqueuse exclusivement par l'actionnement
seul des vannes d'entrée. Quand la vanne se referme, ces pompes s'arrêtent
1o par l'action de la contre-pression qui se produit dans la tuyauterie après
la
fermeture de vanne. Quand les vannes s'ouvrent, la chute de pression par la
vidange de la couleur dans le cylindre remet ia pompe en action. Pour diminuer
l'impact des pulsions causées par la pompe, on peut installer un
tranquüisateur
dans la tuyauterie de couleur.
La Figure 2 permet d'apprécier le positionnement du système de dosage (1 )
selon la présente invention par rapport au malaxeur à béton (27). De plus, ie
mouvement du piston (5) dans le cylindre vers la partie inférieure de celui-ci
(15)
est appréciable en jugeant de (expulsion de couleur liquide etlou visqueuse
2o provenant de la vanne de sortie (17).
Selon un autre mode de réalisation de (invention, le mouvement du piston (5)
de haut en bas et de bas en haut dans le cylindre (3) peut se faire à l'aide
d'air
comprimé, appliqué par des vannes situées soit dans la parte supérieure (,
soit
2s en bas du cylindre (3), au dessous et au dessus du piston (5), en poussant
le
piston (5) dans ta direction voulue. II est possible que le piston (5) soit
actionné
avec l'aide d'un moteur électrique ou actionné par de l'air comprimé, via un
arbre qui se trouve au dessus du cylindre (3) et est connecté au piston (5) et
au
moteur (non illustré).
II va de soi que de nombreuses modifications ou variantes pourraient ëtre
ajoutées à ce qui vient d'être décrit et illustré sans sortir du cadre de la
présente
invention telle que définie dans les revendications annexées.
