Brevet FR2519898A1 — publié le 19830722

La présente invention concerne un ensemble de moulage d'éléments en béton armé précontraint, notamment de traverses, et un procédé de fabrication de ces éléments. Bien que l'on se référera dans la présente description au moulage de traverses, il est bien entendu que cette application ne revêt aucun caractère limitatif, et que l'ensemble et le procédé de moulage selon l'invention, peuvent être appliqués à la fabrication d'une grande variété d'éléments en béton armé précontraint. Il existe plusieurs méthodes connues pour le moulage des traverses La première de ces méthodes consiste à employer'un moule élaboré permettant la mise en place et le positionnement d'un certain nombre de fils disposés longitudinalement et formant armatures pour le béton Ces fils sont mis sous tension et noyés dans le béton coulé dans le moule Le séchage du béton est ensuite réalisé par étuvage du moule pendant un temps assez long, de l'ordre d'une douzaine d'heures Enfin, les armatures sont détendues et la traverse séparée du moule; pour opérer cette séparation, il est nécessaire de tronçonner les armatures emprisonnées dans le béton sans pour autant en- dommager le moule qui les retient également Outre ce démontage délicat, cette solution présente l'inconvénient d'exiger des investissements assez lourds: le coût d'un moule individuel est en effet élevé, et il est nécessaire d'en disposer d'un nombre important, même pour des cadences de production réduites, en raison de la rotation très faible des moules: l'étuvage dans les moules amène en effet une immobilisation de ceux-ci pendant une longue durée, et pour la fabrication d'une seule traverse. On a alors proposé une seconde méthode, dite du "long banc", o des armatures de très grande longueur sont tendues et placées à l'intérieur d'un moule unique également de très grande longueur, ou, de préférence, à l'intérieur d'une série de moules individuels alignés bout à bout Après coulage du béton, l'ensemble est étuvé sur place (il n'est en effet pas possible de le déplacer en raison de ses dimensions) et, après séchage et retrait des moules, la pièce unique obtenue est sectionnée en une série de traverses individuelles Si cette solution élimine une partie des inconvénients de la méthode précé- dente, en permettant en une seule opération la réalisation de plusieurs traverses (généralement 5 à 10), on conçoit- aisément qu'elle exige des installations très importantes, tant par leurs dimensions que du fait de la complexité de leur mise en oeuvre: manipulation et mise en tension d'armatures de grande longueur, alignement rigoureux des moules individuels et positionnement par rapport aux armatures, étuvage homogène sur place: démoulage délicat (la possibilité de retournement n'existe pas, à la diffé- rence d'un moule individuel), enfin sectionnement précis des traverses Du fait de son ampleur, une telle installa- tion ne se justifie que dans le cas de séries de fabri- cation importantes, et de longue durée, permettant un amortissement à long terme. On a également proposé l'emploi de roues portant à leur périphérie les moules disposés dans une direction axiale. Le manque de souplesse des procédés précédents aeneure cependant. Au contraire, l'invention propose un nouveau procédé de moulage, et un ensemble pour mettre en oeuvre ce procédé, qui élimine les inconvénients précédents en auto- risant-un démoulage immédiat de la traverse aussitôt après vibrage du béton, tout en laissant en tension les armatures jusqu'à séchage complet de la traverse. L'ensemble de moulage comporte un cadre individuel de précontrainte, permettant la mise en tension d'armatures longitudinales entre deux flasques maintenus à distance par des longerons; ce cadre coopère de façon étanche avec une empreinte individuelle, de manière que leur ensemble forme un moule recevant le béton coulé, l'empreinte étant séparable de ce cadre sans détente des armatures. Pour utiliser cet ensemble, le procédé consiste à: monter les armatures dans le cadre nu; mettre sous tension ces armatures; mettre en place le cadre ainsi préparé sur l'empreinte; couler le béton dans le moule constitué par la réunion du cadre et de l'empreinte, vibrer et damer le béton dans le moule; retirer l'empreinte; étuver le béton; détendre les armatures après séchage du béton; enfin, séparer le cadre et la traverse achevée. On peut ainsi récupérer aussitôt l'empreinte et la réutiliser pour le moulage d'une autre traverse, pendant que la première traverse commence à sécher Si l'on sait que le prix d'une empreinte peut être de l'ordre de huit fois celui d'un cadre de précontrainte, on conçoit aisément l'abaissement des coûts de fabrication possible grâce au procédé selon l'invention, qui assure une rotation rapide des empreintes L'immobilisation des cadres pendant toute la durée du cycle reste indispensable pour maintenir la précontrainte jusqu'à séchage complet, mais ces éléments à rotation lente sont des éléments de moindre valeur. De plus, la mise en oeuvre de l'invention ne nécessite que des installations de taille réduite, les différentes opérations n'étant guère plus complexes que celles correspondant à la fabrication en moules individuels. Le procédé est donc particulièrement bien adapté aux implantations réalisées en vue de petites ou myennes séries il ne nécessite pas un personnel trop qualifié, et n'uti- lise, à l'exception des cadres et des empreintes, que du matériel classique. Toutes les possibilités offertes par la méthode des moules individuels sont conservées, notamment la possibilité de démoulage par retournement du moule. Un avantage supplémentaire du démoulage immédiat est de permettre un séchage plus efficace, car l'étuvage est effectué directement au contact de la traverse, et non avec celle-ci placée dans le moule. Il est particulièrement avantageux de procéder à cet étuvage au moyen d'une dalle chauffante, par exemple à chauffage électrique. Pour ce faire, on retourne le moule avant de retirer l'empreinte, de manière à faire reposer la face supérieure de la masse de béton sur la dalle chauffante permettant l'étuvage; on juxtapose de cette manière une pluralité de cadres et on les recouvre d'une bâche iso- lante permettant l'étuvage dans un volume clos; ce volume est défini par les côtés du cadre, la bâche, et la surface de la dalle chauffante Le cadre, en plus de son rôle de maintien de la précontrainte, fait donc fonction, associé à la bâche, d'étuve individuelle confinant l'air chaud autour de la traverse, sur toutes ses faces. Pour permettre à l'ensemble selon l'invention de remplir parfaitement son rôle de moule, une coopération étanche entre le cadre et l'empreinte est nécessaire pour éviter tout écoulement du béton liquide avant sa prise. A cette fin, chaque flasque du cadre est pourvu, sur sa face intérieure, d'un bossage dont le profil, associé au profil intérieur de chaque longeron, est homologue du profil de la section de l'empreinte à son extrémité, de manière que la mise en place du cadre sur l'empreinte assure simultanément le positionnement relatif de ces deux pièces et leur étanchéité; celle-ci est réalisée par le simple contact des surfaces homologues. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux figures annexées, o la figure 1 est une vue perspective du cadre et de l'empreinte avant leur assemblage, -15 la figure 2 est une vue en bout du cadre et de l'empreinte, selon la ligne II-II de la figure l; * la figure 3 est une élévation, en coupe, d'une extrémité du cadre, selon la ligne III-III de la figure 2, la figure 4 est une vue en plan de la même extrémité du cadre, selon la ligne IV-IV de la figure 2, la figure 5 est une vue schématique, en plan, d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, montrant notamment la circulation des empreintes, des cadres et des traverses, et l'implan- tation des différents postes de travail correspondant à chacune des étapes du procédé. La figure l montre l'empreinte 100 et le cadre de précontrainte 200, ces deux éléments étant séparés mais superposés en regard l'un de l'autre dans une posi- tion préalable à leur emboîtement. L'empreinte 100 présente une surface intérieure formant moule proprement dit, et dont la forme corres- pond à celle devant être donnée à la traverse Ce moule proprement dit est renforcé et soutenu par deux parois latérales 120 portées par un socle 130 Les deux extré- mités 140 de l'empreinte sont ouvertes; elles présentent chacune une surface d'extrémité 141 destinée à recevoir un élément correspondant du cadre assurant la fermeture étanche du moule L'empreinte comporte également, à sa partie inférieure, des évidements transversaux 150 permettant, par exemple, l'introduction de la fourche d'un chariot élévateur ou autre appareil de manutention; cette manutention est également facilitée par la présence de tourillons tels que 160, disposés à l'intérieur de l'em- preinte (et donc accessibles seulement lorsque celle-ci est retournée et ne repose pas sur son socle} pour ne pas gêner la mise en place du cadre de précontrainte. Ce cadre 200 est constitué de deux longerons 210 reliant deux flasques d'extrémité 220 Ces flasques 220 comportent chacun une série d'alésages tels que 230 (sur l'exemple représenté, il a étéprévusept de ces alé- sages): les armatures (non représentées) sont placées. entre les alésages en vis-à-vis de chaque flasque, et tendues au moyen de dispositifs disposés sur la face extérieure des flasques, tels que par exemple des nez de vissage, selon une technique connue La force considérable de tension des armatures, qui tirent l'un vers l'autre les deux flasques, oblige à disposer de profilés 210 suffi- samment résistants pour éviter tout flambage et toute torsion du cadre Ces profilés peuvent être par exemple des UAP dimensionnés de manière adéquate Chaque flasque comporte également, pour la manutention du cadre, un tou- rillon 240 et des trous borgnes 250 disposés sur la face extérieure Enfin, pour permettre la mise en place et assurer l'étanchéité du cadre sur l'empreinte, chaque flasque est muni, sur sa face intérieure, d'un bossage 221 dont le profil est homologue de celui de la surface d'extrémité 141 de l'empreinte. La coopération des deux éléments est plus explicite sur la figure 2, o l'on voit le profil 222 du bossage 221, correspondant au fond et aux côtés de la surface d'extrémité 141 de l'empreinte 100 Par ailleurs, la surface intérieure 211 du longeron 210 est homologue de la surface extérieure 121 de la paroi laté- rale 120 de l'empreinte, et la face inférieure 212 de ce même longeron correspond à la face supérieure 131 du socle 130 Ainsi, la simple mise en place du cadre 200 sur l'empreinte 100 assure le positionnement rigoureux de ces deux éléments etl'étanchéité du moule, réalisée par le seul contact des faces correspon- dantes. Pour parfaire ce contact pendant toute la durée des opérations de coulage et de damage du béton, o celui- ci est encore frais, on assujettit ensemble le cadre et l'empreinte, par exemple au moyen de mâchoires de clip- sage hydraulique appuyées entre la face supérieure 213 de chaque longeron et la face inférieure 132 du socle de l'empreinte. Les figures 3 et 4 montrent plus précisément la structure de chaque flasque 220 Ceux-ci sont fixés rigidement aux extrémités des longerons 210, par exemple par soudage Le flasque 220 et son bossage 221 sont traversés par les alésages 230 pour le passage et la mise en tension des armatures Certains de ces alésages com- portent, sur la face extérieure, un lamage 231 permettant de dissimuler les pièces de retenue des armatures. Comme on peut le voir notamment figures l et 2, les alésages pourvus d'un lamage sur l'un des flasques n'en sont pas pourvus sur le flasque opposé, et inversement. De cette façon, on peut répartir les nez de vissage sur les deux flasques et disposer ainsi d'un espacement suffisant autour de chaque nez, en dépit du faible espace- ment subsistant entre les axes des alésages. Sur les figures 3 et 4, on peut également voir le tourillon 240: et les trous borgnes 250 permettant la manipulation De préférence, les tourillons, qui sont orientés axialement, sont disposés en partie inférieure du flasque, de manière à permettre le retournement de l'ensemble, autour d'un axe passant par ces tourillons; il suffit pour cela que cet axe passe en dessous du centre de gravité de l'ensemble formé par l'empreinte, le cadre, et la masse de béton. La figure 5 est un plan d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé, qui montre en particulier la circulation des empreintes, des cadres et des traverses, et l'implantation des différents postes correspondant à chacune des étapes du procédé C'est en référence à cette figure qu'on va maintenant décrire le déroulement de la fabrication d'une traverse. La description de cette installation n'est donnée qu'à titre d'illustration pour la mise en oeuvre du procédé, et ne possède aucun caractère limitatif; de nombreux autres types d'installation pourraient être envisagés pour la mise en oeuvre du procédé et conformé- ment à l'esprit de l'invention. L'installation comporte tout d'abord des postes de montage des armatures dans les cadres (par exemple deux, référencés 300 sur la figure 5) A ces postes, les armatures sont installées à l'intérieur du cadre, et les pièces de mise en tension qui les retiennent sont posi- tionnées. Les cadres 201 ainsi préparés sont ensuite amenés à des postes de mise sous tension 310, pourvus des sécurités appropriées Cette mise en tension est effectuée par serrage des nez de vissage situés de part et d'autre des cadres. Les cadres 202 ainsi préparés et mis sous tension sont ensuite acheminés à un poste 320 de remon- tage des empreintes dans les cadres, ainsi que de graissage des empreintes pour faciliter leur démoulage ultérieur On notera que, dans l'exemple décrit, l'ensemble formé par le cadre et l'empreinte est dans une position retournée par rapport à celle représentée sur la figure 1, c'est-à-dire avec l'ouverture (la face supérieure) de l'empreinte dirigée vers le bas Comme on le verra en effet, c'est dans cette position que se trouve l'em- preinte après démoulage Ce sont précisément des empreintes provenant d'un poste de démoulage qui sont amenées, par exemple par un chariot 501, jusqu'au poste de montage 320; l'empreinte retournée est alors simplement posée sur le cadre -; comme on l'a vu précédemment, les profils res- pectifs de l'empreinte et du cadre permettent un posi- tionnement parfait des deux éléments par simple contact. L'ensemble de moulage (cadre et empreinte réunis) passe ensuite dans un poste 330 de retournement à 1800, de manière que le moule présente son ouverture dirigée vers le haut Le moule est alors prêt à recevoir le béton liquide. 19898 Le remplissage de moule se fait à un poste 340 de moulage, alimenté en béton liquide préalablement préparé par un malaxeur 350 Ce poste de moulage est d'un type comparable à celui décrit dans le brevet N O 72 20628, au nom de la Demanderesse On notera particulièrement que, pendant cette opération ainsi que pendant la suivante, le cadre et l'empreinte sont maintenus fermement ensemble au moyen de mâchoires de clipsage hydraulique, de manière à parfaire l'étanchéité, assurée par simple contact comme il a été indiqué précédemment. Le moule rempli est ensuite disposé sur une table vibrante 360 qui assure le damage du béton Cette table vibrante est similaire à celle décrite dans le brevet n O 79 10058, également au nom de la Demanderesse. Les moules pleins, damés, sont ensuite évacués par un chariot 502 vers l'une des aires de stockage et d'étuvage 370 Sur la figure 5 il a été représenté cinq de ces aires, toutes identiques Les moules y sont juxtaposés côte à côte. Le démoulage est effectué par un ensemble 380 de démoulage, voisin de celui décrit dans le brevet n' 72 21991, toujours au nom de la Demande- resse Le démoulage est effectué après retournement des cadres La traverse en béton repose donc face supérieure posée sur la dalle chauffante, et il est alors aisé de retirer l'empreinte hors du cadre sans déplacer ce dernier ni la traverse Les empreintes retireessont ensuite ramenés au poste 320 de remontage sur les cadres, par exemple au moyen d'un chariot 503. On remarquera que, même après retrait des em- preintes, les cadres restent juxtaposés, l'ensemble formé du cadre et de l'empreinte réunis n'oc Cupant pas plus il de place en largeur que le cadre seul Il n'est donc pas nécessaire de déplacer les cadres après retournement, et l'ensemble des opérations peut se réaliser au même emplace- ment de l'aire de stockage Un dérouleur de bâche 390, monté sur un pont roulant 400, recouvre ensuite toutesles traverses démoulées situées sur une même aire de stockage d'une bâche qui va permettre l'étuvage en atmosphère confinée; les aires de stockage 370 sont en effet constituées de dalles chauffantes, le chauffage étant de préférence assuré par des moyens électriques. Une fois l'étuvage réalisé (une dizaine d'heures), un chariot 504 évacue les cadres étuvés, de préférence deux par deux (les cadres sont effet allégés du fait du retrait des empreintes) Ces cadres, qui retiennent les traverses sèches, sont amenés vers des lignes 410 de mise en attente de détente des armatures, cette opération étant effectuée par des postes référencés 420 Les cadres sont ensuite séparés des traverses terminées à des postes 430 o les extrémités des armatures, emprisonnées dans le béton, sont tronçonnées Les cadres vides 203 sont ensuite ramenés vers les postes 300 de montage des arma- tures, pour une nouvelle utilisation. Pour leur part, les traverses sont stockées sur une ligne 440 de finition avant d'être empaquetées à un poste 450, d'o elles seront évacuées vers un parc de dépôt au moyen d'un chariot élévateur 505 ^ Bien entendu, la présente description, tant de l'ensemble de moulage que du procédé et de l'installation permettant sa mise en oeuvre, sont donnés à titre purement indicatif, et d'autres modes de réalisation et de mise en oeuvre, ou variantes, sont envisageables sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Ensemble de moulage de traverses en béton armé précontraint, caractérisé en ce qu'il comporte: un cadre individuel de précontrainte ( 200), permettant la mise en tension d'armatures longitudinales entre deux flasques ( 220) maintenus à distance par des longe- rons ( 210), une empreinte individûelle( 100), coopérant de façon étanche avec le cadre de manière que leur ensemble forme un moule recevant le béton coulé, cette empreinte étant séparable du cadre sans détente des armatures. 2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque flasque est pourvu, sur sa face intérieure, d'un bossage ( 221) dont le profil, associé au profil inté- rieur ( 211, 212) de chaque longeron, est homologue du profil ( 141, 121, 131) de la section de l'empreinte à son extrémité, de manière que la mise en place du cadre sur l'empreinte assure simultanément le positionnement relatif de ces deux pièces et leur étanchéité. 3 Ensemble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les flasques comportent, sur leur face extérieure, des moyens d'accrochage permettant la préhension et la manutention du cadre seul, ou de l'ensemble formé par le cadre et l'empreinte. 4 Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'accrochage comportent des tou- rillons ( 240) orientés axialement et disposés en partie inférieure du flasque, de manière à permettre le retourne- ment de l'ensemble, par gravité, autour d'un axe passant par ces tourillons. 5 Ensemble selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'empreinte comporte, à sa partie inférieure, des évidements transversaux ( 150) permettant l'introduction de la fourche d'un chariot élévateur ou autre appareil de manutention de l'empreinte. 6 Procédé de fabrication de traverses en béton armé précontraint, utilisant l'ensemble de moulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes montage des armatures dans le cadre nu, mise sous tension des armatures, mise en place du cadre ainsi préparé sur l'empreinte, coulage du béton dans le moule constitué par le cadre et l'empreinte réunis, vibrage et damage du béton dans le moule, retrait de l'empreinte, étuvage du béton, détente des armatures, après séchage du béton, séparation du cadre et de la traverse achevée. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte, avant retrait de l'empreinte, une étape de retournement du moule, de manière à faire reposer la face supérieure de la masse de béton sur une dalle chauffante pour étuvage. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, après retournement et retrait de l'empreinte, une pluralité de cadres sont juxtaposés et recouverts d'une bâche isolante permettant l'étuvage dans un volume clos; ce volume étant défini par les côtés du cadre, la bâche, et la surface de la dalle chauffante. 9 Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le cadre et l'empreinte, après avoir été réunis, sont maintenus ensemble par des mâchoires de clipsage hydraulique pendant toute la durée des étapes de coulage et de damage du béton.