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WO 2006/125920 PCT/FR2006/001193
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Centrale de préparation du béton
La présente invention concerne un dispositif ainsi qu'un procédé de
préparation du béton.
Le béton est réalisé en général à partir des composants suivants :
,- des agrégats, comprenant du sable et du gravier, dont les
granulométries sont variables suivant les qualités du béton recherchées,
- du ciment,
- un ou plusieurs adjuvants éventuels,
- de l'eau.
Afin de réaliser la préparation du béton, il est connu d'utiliser une
centrale de préparation installée sur le site du chantier ou le béton est
destiné à
être utilisé.
Cette centrale comprend
- des stockages de sable et de gravier, associés à un rayon de
prélèvement des agrégats de chaque stockage,
- au moins un silo de stockage du ciment,
- éventuellement un autre silo destiné à recevoir des cendres
volante ou du filler à ajouter au mélange,
- éventuellement un autre stockage d'adjuvant liquide.
Au moment de l'utilisation, le béton est préparé en mélangeant les
composants avec de l'eau.
II est impératif de mesurer et de consigner chaque jour le taux
d'humidité du sable afin de déduire l'eau incorporée au béton, pour maintenir
le
rapport Eau / Ciment en dessous d'une valeur déterminée, par exemple de
0,60 pour un type de ciment C25/30.
Cette limite est imposée de façon réglementaire pour permettre de
contrôler la plasticité du béton.
Le mélange étant réalisé sur le site de la centrale, il est nécessaire
de piloter et de consigner de nombreux paramètres relatifs à ce mélange, ainsi
que la quantité d'eau et la puissance absorbée du malaxeur au moyen d'un
automate évolué fournissant également des données temporelles relatives au
temps de malaxage.
Le contrôle d'une telle centrale doit être réalisé par un personnel
qualifié, comme l'impose la réglementation.
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Ce type d'installation génère de plus un encombrement très
important du fait de la présence des stockages. D'autre part, ces stockages
doivent être protégés de l'humidité, ce qui complique leur entretien.
Selon une autre méthode connue, le béton est préparé dans une
centrale distante du site du chantier, et apporté sur le site du chantier par
des
camions dits camions toupies .
Cette seconde solution impose des contraintes logistiques
importantes, car le délai d'utilisation du béton compris dans la toupie est
limité,
et l'organisation des travaux sur le chantier est conditionnée par l'arrivée
des
camions.
La présente invention a pour objet de permettre la préparation du
béton sur le site du chantier, à la demande, et en limitant la place occupée
par
la centrale de préparation.
A cet effet, la présente invention porte sur une centrale de
préparation du béton, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- des moyens de stockage de type silo, comprenant au moins un
compartiment destiné à recevoir un mélange d'agrégat, de ciment et d'un ou
plusieurs adjuvant éventuels,
- des moyens de remplissage de l'au moins un compartiment du
silo,
- des moyens de réception du mélange provenant d'un moyen
d'approvisionnement, notamment constitué par un camion-benne, et alimentant
les moyens de remplissage,
- des moyens de prélèvement du mélange contenu dans le silo, et
- des moyens de malaxage du mélange avec de l'eau en vue de
préparer le béton,
les moyens de prélèvement du mélange étant disposés de façon
répartie sur la section de l'au moins un compartiment.
Ces dispositions permettent de limiter l'encombrement par la
présence d'un seul silo, sans tas d'agrégats. Ce dispositif ne nécessite pas
l'intervention d'un opérateur qualifié sur le chantier car le mélange est déjà
effectué.
En outre, la présente invention a également pour objet de limiter les
phénomènes de ségrégation des agrégats.
Le phénomène de ségrégation est un phénomène de migration,
dans un mélange d'agrégats, des agrégats de plus grande taille vers la
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périphérie du silo. Cette migration est du à la formation d'un cône lors du
remplissage par le haut et d'un cône inversé lors du prélèvement du mélange
vers le bas.
Les agrégats de grande taille sont ainsi entraînés sur la périphérie
du silo et seront donc prélevés en dernier. Lors du prélèvement de la fin du
silo, le pourcentage de agrégats de grande taille, c'est-à-dire des graviers,
augmente considérablement et crée ainsi ce qu'on appelle une ségrégation,
donc un mélange non homogène par rapport au début du silo.
Les dispositions de la présente invention permettent d'éviter ce
phénomène, inhérent à l'utilisation d'un mélange, par un prélèvement adapté
sur toute la section du silo.
Avantageusement, les moyens de remplissage réalisent le
remplissage de façon répartie sur la section du silo.
Ces dispositions permettent également de limiter le phénomène de
ségrégation.
Selon un mode de réalisation, les moyens de remplissage
comportent une chaîne élévatrice et un élément tournant muni à son extrémité
d'une vrille.
Avantageusement, le silo comporte au moins deux compartiments
destinés respectivement à recevoir un mélange d'un premier et d'un second
type.
Selon une possibilité, les moyens de prélèvement du mélange
contenu dans le silo, comportent un ensemble d'ouverture réparties au niveau
de la paroi inférieure d'au moins un compartiment sur la section de celui-ci,
notamment au fond d'alvéoles coniques.
Selon une autre possibilité, les moyens de prélèvement comportent
un ensemble d'ouvertures disposés sur les côtés d'un compartiment à
plusieurs hauteurs différentes sur une ou plusieurs faces, avec des moyens
d'obturation commandés par niveau suivant la hauteur du mélange à l'intérieur
du compartiment.
Selon encore une autre possibilité, les moyens de prélèvement
comportent une vis sans fin.
Avantageusement, la vis sans fin est protégée sur sa partie
supérieure par une tôle d'obturation ajourée.
La présente invention porte également sur un procédé de
préparation du béton, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant
à:
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- sécher des agrégats de type sable et gravier,
- mélanger les agrégats séchés avec du ciment et au moins un
adjuvant éventuel,
- remplir au moins un compartiment d'un silo avec le mélange en
répartissant le mélange sur la section du silo,
- prélever le mélange dans le silo répartissant le prélèvement du
mélange sur la section du compartiment du silo,
- malaxer le mélange avec de l'eau pour la préparation du béton.
Selon une possibilité, le séchage des agrégats est réalisé par
ruissellement pour obtenir un premier type de mélange, dont la teneur en eau
est comprise entre 0, 5 et 2%.
Selon une autre possibilité, le séchage des agrégats est réalisé par
chauffage pour obtenir un second type de mélange, dont la teneur en eau est
inférieure à 0, 5%.
Avantageusement, deux compartiments du silo sont remplis avec
des mélanges du premier et du second type, le malaxage du mélange du
premier et du second type avec de l'eau étant réalisé alternativement.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la
description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant
à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation d'un
dispositif
selon l'invention.
La figure 1 est une vue de côté schématique d'une centrale de
chantier selon un premier mode de réalisation.
La figure 2 est une vue en coupe schématique d'un compartiment
d'un silo de la centrale de figure 1 illustrant le remplissage de celui-ci.
La figure 3 est une vue en coupe horizontale du silo de la centrale
de figure 1, selon une variante de réalisation.
La figure 4 est une vue en coupe transversale de la trémie de
réception de la centrale de figure 1.
La figure 5 est une vue schématique, en coupe transversale, d'un
compartiment du silo et des moyens de prélèvement selon un second mode de
réalisation.
La figure 6 est une vue schématique, en coupe transversale, d'un
compartiment du silo et des moyens de prélèvement selon un troisième mode
de réalisation.
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La figure 7 est vue une schématique, en coupe transversale, selon
un plan perpendiculaire au plan de la figure 6.
Le mélange utilisé dans le dispositif selon l'invention comprend:
- des agrégats, comprenant du sable et du gravier, dont les
5 granulométries sont variables suivant les qualités du béton recherchées,
- du ciment,
- un ou plusieurs adjuvants éventuels,
Afin de réaliser ce mélange des composants du béton, il est
nécessaire, en fonction des conditions climatiques et du type de gravier
utilisé,
de sécher les agrégats qui peuvent être humides et provoquer la prise du
mélange, sur un site de préparation du mélange.
A cet effet, les agrégats peuvent être séchés simplement par
gravité, ou encore par chauffage dans un tambour sécheur, avec par exemple
une vis d'avance pour convoyer le gravier.
Dans le cas du séchage des agrégats par gravité, il est nécessaire
dans un premier temps de stocker les agrégats afin d'éliminer au maximum
l'humidité contenue dans les sables et les graviers. En laissant à l'abri de
l'humidité un tas d'agrégats, l'humidité ruisselle, le tas s'assèche.
I1 est envisageable également pour obtenir un même résultat
d'utiliser la force centrifuge au lieu de la gravité.
Dans le cas du séchage des agrégats par chauffage dans un
tambour sécheur, par exemple du type utilisé pour les enrobés de chaussée,
des agrégats étant dépourvus d'humidité sont obtenus. Ce mode de séchage
génère un surcoût et une élévation de la température des agrégats qui peut
nuire à la prise du béton par temps chaud, lorsque la température extérieure
est supérieure à 15 C.
En conséquence, une étape supplémentaire peut être prévue, au
cours de laquelle les agrégats sont stockés au sol tout en étant ventilés afin
de
refroidir leur température.
Les deux types de séchages exposés ci-dessus permettent donc
d'obtenir deux types d'agrégats :
- les agrégats de premier type séchés par gravité ou force
centrifuge, sans d'échauffement dont la teneur en eau est comprise entre 1 et
1,5%.
- les agrégats de second type chauffés, permettant de former un
mélange sensiblement sec.
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Les agrégats du premier type, forment avec du ciment et des
adjuvants éventuels un mélange devant être utilisé dans un délai de l'ordre
d'une journée, pour éviter la prise.
Les agrégats du second type permettent de former un mélange
capable de se conserver plusieurs jours dans les silos sur chantier.
Le mélange du premier type réalisé à partir d'agrégat du premier
type peut représenter jusqu'à 90% des quantités utilisées par jour sur un
chantier, le mélange de second type réalisé à partir d'agrégat du second type
constituant le complément.
11 est ainsi possible d'envisager un ravitaillement journalier de
mélange du premier type, destiné à être consommé intégralement dans la
journée, et un ravitaillement occasionnel de mélange du second type
permettant de réaliser l'appoint et d'adapter la production de béton.
Par exemple, si un chantier consomme un jour donné 55 m3 de
béton, 50m3 de ce béton sont préparés avec un mélange du premier type et
les 5m3 complémentaires seront produits en dernier avec un mélange du
second type.
Les proportions de mélange du premier et du second type peuvent
varier également en fonction de la température. En effet, pour une température
extérieure inférieure à 5 C, l'élévation de la température d'un mélange du
second type lors du séchage est favorable à une prise plus rapide et une
augmentation de la montée de la résistance au jeune âge facilitant le
décoffrage à 12h.
Les proportions de mélange du premier et du second type peuvent
varier également en fonction des conditions économiques. En effet, pour une
température supérieure à 15 C, il peut être nécessaire, d'ajouter un adjuvant
retardant la prise du à la présence d'eau résiduelle au mélange du premier
type.
Lorsque le coût de revient de cette opération est supérieure au coût
du séchage, le pourcentage de mélange du premier type est diminué, voire
supprimé, seul du mélange du second type étant utilisé.
Les deux types de mélanges décrits ci-dessus peuvent être
réalisés dans une centrale de fabrication du mélange sec.
Le procédé utilisé permet un transport par des camions bennes, et
ne nécessite pas de camion de type camion toupie .
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Ces camions bennes devront bien entendu être bâchés afin de
protéger leur chargement de la pluie. Afin d'éliminer toute humidité
résiduelle
dans la benne, il peut être envisagé un soufflage d'air chaud avant
chargement.
Sur le site du chantier, une centrale de préparation 2 selon
l'invention est prévue qui comporte :
- un silo 3 de réception du mélange, ce silo comprenant deux
compartiments 4, 5, séparés par un trait fort sur la figure 3, destinés
respectivement à recevoir un mélange du premier ou du second type.
- des moyens de remplissage 6 des compartiments 4, 5 du silo.
- une trémie de réception 7 du mélange déversé depuis un camion
benne 8 et alimentant les moyens de remplissage 6,
- des moyens de prélèvement du mélange 9 contenu dans le silo,
- des moyens de malaxage 10 du mélange sec avec de l'eau.
A titre d'exemple :
- les dimensions de la section horizontale du silo 3 peuvent être de
3,5m sur 2,5m ou 3m, soit une surface de l'ordre de 8 à 10m2 au sol. Une
largeur de 2,5m ou 3m de large conditionne les transports au gabarit routier
ou
au convoi exceptionnel de première catégorie, et
- la hauteur totale du sïlo peut être de 12 à 15m, identique à la
hauteur des centrales chantier de l'art antérieur, comprenant des pieds 12
d'une taille de 3m et les compartiments 4, 5 situés au dessus des pieds 12.
Le stock de béton ainsi contenu est donc de l'ordre de 60 à 80m3.
Les moyens de remplissage 6 comportent une chaîne élévatrice à
godets 13 disposée le long du silo 3, s'étendant sensiblement du sol jusqu'au
dessus des compartiment 4, 5, et un élément tournant muni à son extrémité
d'une vrille 14, au niveau de l'extrémité supérieure de la chaîne, constituant
un
moyen d'homogénéisation du mélange, dans le but d'éviter le phénomène de
ségrégation.
Chaque compartiment 4, 5 est ainsi rechargé par le haut, de façon
homogène, en couches C1, C2, C3 sensiblement planes successives, sans
formation d'un cône marqué.
Sur la partie haute du silo 3, il est possible d'adjoindre un filtre
dépoussiérant non représenté activé lors du remplissage.
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Afin de réduire l'encombrement sur chantier, les nuisances sonores
et l'émission de poussières, il est possible, selon une variante représentée
sur
la figure 3, d'encastrer la chaîne élévatrice 13 dans le carénage du silo 3.
Selon une autre variante, afin de faciliter le transport, les pieds 12
sont démontables et la chaîne à godets 13 peut être rabattue entièrement dans
le carénage du silo 3.
La trémie de réception 7 du mélange déversé depuis un camion
benne 8 et alimentant les moyens de remplissage 6, est de façon avantageuse,
d'une hauteur inférieure à 1 m pour faciliter le déchargement des camions.
La largeur des camions étant en général de 2,5m, la trémie
réceptrice pourra être par exemple large de 3,5 m et comporter des moyens de
recentrage 16 du mélange vers un orifice 17 de chargement de la chaîne
élévatrice.
Les moyens de recentrage 16 du mélange peuvent être constitués
par exemple par une vis sans fin à pas inverse, comme représenté sur la
figure 4.
Afin de faciliter le transfert du camion 8 à la trémie de réception 7,
la hauteur de la trémie peut être augmentée en surélevant le camion par une
rampe d'accès.
Lors du déchargement transférant le mélange du camion dans la
trémie 7, un système de couverture non représenté de la trémie de réception 7
assurera la mise hors d'eau de celle-ci.
Selon un premier mode de réalisation, les moyens de prélèvement
du mélange 9 contenu dans le silo 3, comportent un ensemble d'ouvertures 18
réparties au niveau de la paroi inférieure 19 d'un compartiment 4, 5 sur la
section de celui-ci, au fond d'alvéoles coniques.
Cette disposition permet de prélever en partie inférieure du
compartiment 4, 5 de petites doses en des points répartis de la section du
compartiment 4, 5, de façon consécutive et répétitive successivement sur
chacune des ouvertures 18 de prélèvement afin de faire descendre
régulièrement le niveau du mélange.
Ainsi, aucun cône de mélange de se forme comme dans les
trémies de l'art antérieur, ce qui permet d'éviter les phénomènes de
ségrégation.
Les moyens de malaxage 10 du mélange sec avec de l'eau
comportent une trémie peseuse 20 permettant de récupérer le mélange sec
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extrait d'un compartiment 4, 5 du silo 3 par les moyens de prélèvement 9, la
trémie étant située sous les ouvertures 18.
Les moyens de pesage 22 associés à la trémie 20 peuvent être
d'une précision limitée, car l'indication du poids ne sert qu'à déterminer la
quantité d'eau à ajouter au mélange pour obtenir du béton, en fonction de la
plasticité désirée.
Cette quantité d'eau sera fonction de l'humidité résiduelle dans le
mélange, qui est :
- sensiblement nulle dans le cas d'un mélange du second type, et
- de l'ordre de 1 à 1,5% dans le cas d'un mélange du premier type.
Les moyens de malaxage 10 comprennent également un
malaxeur 23 relié à la sortie de la trémie peseuse 20, dans lequel est
introduit
le mélange pesé en quantité, avec de l'eau provenant d'une arrivée d'eau 24
associés à des moyens de contrôle 25, prenant en compte des données des
moyens de pesage 22.
Le malaxeur 23 peut être, selon des variantes, une bétonnière, un
malaxeur à arbre horizontal, à arbre vertical, avec un train valseur ou deux,
arbres horizontaux.
La quantité d'eau adéquate donnera la plasticité voulue et
correspondant à la formule définie.
Selon un second mode de réalisation, représenté sur la figure 5, les
moyens de prélèvement 26 comportent un ensemble d'ouvertures de prise de
matériaux sur les côtés du compartiment 4, 5 à plusieurs hauteurs différentes
sur une ou plusieurs faces, avec des moyens d'obturation commandés par
niveau suivant la hauteur du mélange à l'intérieur du silo 3.
Selon un troisième mode de réalisation, représenté sur la figure 6,
des moyens de prélèvement 28 comportent une vis sans fin 29,
avantageusement protégée sur sa partie supérieure par une tôle
d'obturation 30 ajourée afin de limiter la charge sur la vis et créer ainsi
trois ou
quatre points d'alimentation de cette vis par les ouvertures 32 de la tôle.
Comme il va se soi, l'invention ne se limite pas aux formes de
réalisation préférentielles décrites ci-dessus, à titre d'exemples non
limitatif ;
elle en embrasse au contraire toutes les variantes.
