Brevet FR2201266A1 — publié le 19740426

La présente invention concerne un granulat léger, très ses tant, de forme polyédrique, pour ccnstituer des revetemelìts de routes et de chaussées. Les rev8temenJs de routes sont en général constitués par des granulats de pierres concassées, enrobés dans un liant bitumineux ou dans du ciment. Les spécifications exigées des revtements routiers deviennent de plus en plus sévère à mesure qutaugmentent le nombre, la vitesse et la charge des véhicules, surtout pour les sections de chaussées les plus critiques du point de vue de la sécurité : virages, carrefours, aires de freinage aux sorties d'autoroutes. I1 serait possible de faire un progrès certain en matière de chausses résistant au glissement si lton disposait de granulats ayant à la fois, 1 ) une forme très anguleuse, de préférence le forme de tétraèdres réguliers, 2 ) une résistance mécanique très élevée pour que cette angularité se conserve longtemps, malgré les chocs et frottements intenses subis en service, et 3 ) une bonne résistance au polissage, de sorte qutilsrestent rugueux s'ils viennent à s'user. Les granulats utilisés ou envisagés sont en général constitués de matériaux fragiles, tels que des roches ou des céramiques, par conséquent leur résistance au choc ne saurait être parfaitement satisfaisante. L'emploi des matières plastiques ne résout pas mieux le problème à cause de la faible résistance au frottement. L'emploi de métaux à la fois résistants mécaniquement et assez bon marché, tels que la fonte, présente au moins trois inconvénients: le codt de ces matériaux à l'unité de volume, leur facilité de polissage, et la masse unitaire des grains, susceptibles de devenir de dangereux projectiles, s'ils sont à la fois anguleux et lourds. Divers procédés ont été décrits pour réaliser de la fonte allégée, mais ils ne sont pas transposables à la fabrication, dans des conditions économiques, de grains de forme géométrique définie, notamment tétraèdrique, de dimensions voisines de I à 2 cm. On a trouvé que le problème particulier de la réalisation de tétraèdres en fonte de faible poids et résistant au polissage, adaptés aux besoins des revêtements routiers, pouvait être résolu d'une façon spécifique. Cette manière spécifique d'alléger des tétraèdres en fonte consiste à évider le centre ou les faces du tétraèdre, ou à y remplacer la fonte par un matériau léger. Dans un tel tétraèdre, les sommets et les arêtes, qui sont exposés aux chocs et aux frottements, sont en fonte massive, et ont donc Lne très haute résistan- ce. Par contre, les faces ou le centre peuvent être E-vidés ou sventu- ellement fragiles sans que cela réduise la résistance du granulat. Les produits ainsi obtenus répondent très bien à l'objectif dtun bon revêtement routier puisque en plus de leur angularité et de leur forte résistance mécanique, ils résistent bien au polissage du rait de leur caractère hétorogène : en cas d'usure, on ne rencontre que de petites surfaces de métal poli. Une telle conception de l'allè gement a l'avantage de concilier les propriétés du produit fini décrites ci-dessus avec une relative facilité de réalisation. Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que leurs avantages, ap parartront de fac on plus détaillée dans la description ci-après de diverses formes de réalisation envisagées, en référence au dessin en annexe, sur lequel - la figure 1 représente un tétraèdre - la figure 2a représente une première forme de structure de tétraèdre allégé - la figure 2b représente une seconde forme de structure de tétraèdre allégé - la figure a représente un prerier procédé de fabrication d'un tétraèdre allégé - la fissure 3b représente un second prccédé de fabrication d'un tétraèdre allégé - la figure 4a est une coupe suivant la plan ADE d'une troisième forme de structure allégée - la figure Eb est une vue de face du meme tétraèdre allégé. Si l'on se reporte 2 la figure 1, on voit un tétraèdre régulier ADCD, dans lequel a été tracé le plan médian ADE passant par l'a 8te AD, qui contient le centre G du tétraèdre. On obtient un premier groupe de produits en fonte allégée en réalisant des tétraèdres à l'aide d'un noyau e matériaux très léger entouré de fonte. Cependant, la conception la plus simple qui con sisterait'à placer un noyau sphérique au centre G du tétraèdre, avec contact entre la surface de la sphère et les faces du tétraèdre, ne permet pas d'abaisser la masse volumique au-dessous de 5 g/cm3. En effet, le rapport entre les volumes de la sphère inscrite et du tétraèdre régulier est égal à )r /6 G = 0,303, tandis que la masse volumique de la fonte pure est voisine de 7 g/cm3. Une première façon de surmonter cette difficulté consiste à utiliser un noyau ayant la forme d'une sphère à pans coupés, c'està-dire une sphère de rayon supérieur à celui de la sphère inscrite, dont on a supprimé les 4 calottes déterminées par les intersections avec les faces du tétraèdre (fig. 2a). Une deuxième façon consiste à utiliser un noyau sphérique de rayon supérieur à celui de la sphère inscrite et à donner aux faces du tétraèdre une courbure convexe (fig 2b). Cette déformation du tétraèdre conserve néanmoins 1 t angularité du granulat tout en permettant d'augmenter la masse de matériaux léger enrobé dans la pyramide. Un premier exemple non limitatif de réalisation d'un tel tétra èdre allégé est décrit ci-dessous et illustré par la figure 3a. Un noyau léger en argile expansée 1 est placé dans la cavité tétraédrique d'un moule 3. I1 est tenu appuyé par un moyen 4a pour que l'arrivée de la fonte ne le soulève pas. On verse alors de la fonte liquide 5 autour du noyau, jusqu'au ras de la surface du moule. Après figeage, le tétraèdre peut être démoulé. Un deuxième exemple, illustré par la figure 3b, consiste à verser d'abord dans la cavité 2 du moule 3 la quantité voulue de fonte, à déposer le noyau 1 dessus, à enfoncer celui-ci au moyen d'un dispositif d'immersion tel qu'un poinçon dans la fonte liquide en exerçant une pression P normale au moule et à l'y tenir jusqu'au figeage de la fonte. Un troisième exemple consiste à verser d'abord dans la cavité du moule la quantité voulue de fonte comme dans le deuxième exemple et à déposer dessus un noyau léger fragile, notamment en roche calcaire tendre, mais dtun trop grand volume pour être contenu dans le moule sans déformation. Sous l'effet d'une forte pression, on enfonce le noyau dans la fonte et on le fragmente en le faisant entrer complètement dans le moule. De cette façon, le noyau occupe un volume plus important que la sphère inscrite. Plus généralement, moyennant un choix approprié des métaux et des noyaux légers, l'invention permet de réaliser des granulats composites très variés, en forme, en densité et en propriétés mécaniques. Ces tétraèdres en fonte à noyau incorporé peuvent étre réali sés automatiquement sur des machines dérivées des presses ou des lamineuses déjà utilisées en verrerie. Dans le cas illustré par la figure 3a, on distribue d'abord, dans un groupe de moules tétraèdriques disposés sur un plateau tournant, des noyaux légers. Ensuite un peigne vient bloquer les noyaux de tout ce groupe. Au poste suivant, on distribue dans chaque moule une goutte de fonte, assez chaude pour qulil en coule une partie audessous du noyau. Enfin, au poste suivant, la fonte est figée et l'on peut démouler les tétraèdres. Le cas illustré par la figure 3b peut être mécanisé avec une presse de verrerie peu modifiée. On effectue successivement : la distribution d'une goutte de fonte dans chaque moule, la distribution d'un noyau dans chaque moule, le pressage à l'aide d'un poin çon pour enfoncer les noyaux dans la fonte, enfin le démoulage. La meme suite d'opérations pourrait aussi entre réalisée avec un rouleau en rotation continue, au lieu d'un plateau tournant pas à pas, donc avec une machine dérivée de la lamineuse. Un rouleau gravé tiendrait lieu de moule, tandis que le contre-rouleau lisse tiendrait lieu de poinçon. On obtient un deuxième groupe de produits conformes au même principe en évidant tout ou partie des faces du tétraèdre, remplacées par des trièdres ou toute autre surface concave permEttant le démoulage. Les figures 4a et 4b schématisent un exemple non limitatif de conception de ces produits. Un premier exemple non limitatif de réalisation d'un tel tétraèdre consiste à verser une goutte de fonte liquide ou pâteuse dans un moule ayant la forme appropriée, et à presser éventuellement la fonte pour définir correctement les arêtes. Si l'on veut que les 4 faces soient évidées, le poinçon d'estampage doit avoir la forme appropriée. Un autre exemple consiste à prendre un moule réfractaixe pouvant résister à 13000C, à y placer une parcelle de fonte frcide ayant la masse voulue, et porter le tout à la température de fusion de la fonte. Comme les tétraèdres à noyaux légers, ces derniers tétraèdres à faces évidées peuvent etre fabrifiués automatiquement sur des sortes de presses ou de lamineuses. La principale différence par rapport aux dispositifs décrits ci-dessus est que l'on évite l'opération de di-atribution du~llcyau léger, son inclusion dans le tétraèdre de fonte au cours Je la coulée et son maintien en position jusXutà figeage de la fonte. Font égalel-lelt partie de la présente invention les granulats obtenus en combinant les deux fores de réalisation décrites cidessus, c'est-à-dire en plaçant un noyau, entier ou fragmenté, dans un tétraèdre dont les faces sont évidées par des surfaces prévues ou rapportées dans les moules. REVENDICATIONS 1)) Granulat synthéthique à haute résistance mécanique, de forme géo métriquement définie, caractérisé par le fait qu'il est constitué en un matériau allégé, composé d'une part en un métal à haute densi- té et d'autre part en un matériau léger. 2 ) Granulat synthétique selon la revendication 1, caractérisé en outre par le fait que le métal est de la fonte et que le matériau léser est constitué par un noyau en argile expansée. 3 ) Granulat synthétique selon la revendication 1, caractérisé en votre par le fait que sa forme géométrique est celle d'un tétraèdre régulier. 40) Granulat synthétique selon la revendication 1, caractérisé en outre par le fait que la région centrale est occupée par un noyau en matériau léger. 50) Granulat synthEtique selon la revendication 1, caractérisé en outre par le fait que le granulat est allégé par évidement de ses faces. 60) Granulat synthétique selon la revendication 4, caractérisé en outre par le fait que ses faces sont évidées. 70) Granulat synthétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que sa masse volumique apparente est infériEure à 5. 80) Granulat synthétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est utilisé comme granulat pour les revêtements routiers.