Brevet FR2539229A1 — publié le 19840713

La présente invention concerne un moule de compactage pour essais de matériaux,notamment pour Ba mécanique des sols et les revêtements routiers. Pour déterminer les propriétés mécaniques des sols,et en particulier leur capacité de portance,on soumet des échantillons de sol a des essais dans des conditions bien déterminées de compacité,de teneur en eau,de chargement, etc. Ainsi,on peut citer entre autres -l'essai Proctor qui a pour but de définir la stabilisa tion mécanique d'un sol,en particulier de déterminer la courbe densité de sol/teneur en eau pour des échantillons formés par compactage en différentes couches; -l'essai CBR où on détermine l'indice portant californien en réalisant un essai de poinçonnement dans des conditions bien déterminées de compacité9 d'humidité et de chargement, cet essai pouvant être effectué de trois fanons différentes: sur des échantillons compactés en laboratoire,avec ou sans imbibition; sur échantillons intacts prélevés en place, avec la teneur en eau naturelle ou après imbibition;ou baen directement sur le terrain,à la teneur en eau naturelle ou après immersion. wltessai Marshall,qui sert à étudier la composition de mélanges bitumineux préparés à chaud avec des agrégats en vue de définir les épaisseurs de revêtements routiers en fonction des conditions d'exploitation prévues. Dans ces essais,on doit compacter les échantillons dans des moules ayant des structures et des dimensions ben définies, Dan les réalisations eonnuespees moules sont fa- briqués en acier moule ou en fonte et ils comportent des dispositifs d'assemblage et blocage de leurs composants qui sont onéreux å mettre en ceuvre. En outre,ils nécessitent de fixer ultérieurement sur les pie ces tubulaires des éléments de fixation ou autres,ces adaptations provoquant des déformations qui doivent etre reprises par des opérations d'usinage également coûteuses. Lt invention a pour but de remédier aux inconvénients de réalisation connues à l'aide d'un moule comportant des composants pouvant être usinés aux tolérances requises sans risque de déformations ultérieures par fixation additionnelle d'éléments soudes et pouvant etre bloqués dans différentes positions de service par des dispositifs à fonctions multiples et de manipulation simple Le moule de compactage de matériau,comprenant une plaque de base5un corps tubulaire,une hausse tubulaire placée supérieurement dans le prolongement du corps et des dispositifs de blocage ou serrage placés à l' l'extérieur du moule,est caractérisé en ce que les dispositifs de blocage sont fixes par une partie extrêm ême à a la plaque de base et comportent à l'autre partie extrême des moyens de serrage coopérant par conjugaison de forces et de formes aveo des moyens d'accrochage prévus respectivement sur le corps de moule et la hausse afin d'assurer,en restant dans la même position de fixation sur la plaque de base,d'une part le blocage de l'ensemble hausse-corps sur la plaque de base en vue d'un compactage de l'échantillon d'essai et d'autre part,après un simple mouvement de translation, le blocage du corps de moule sur la plaque de base en vue d'un arase ment de l'échantillon. Selon d'autres particularités du moule conforme à l'invention; lesdits moyens d'accrochage prévus sur le corps et la hausse comprennent une gorge ménagée dans la surface extérieure du corps et une gorge ménagée dans la surface extérieure de la hausse chaque dispositif de blocage comprend::un goujon solidaire de la plaque de base,un écrou long pourvu une tête de manoeuvre et d'une tige creuse qui est filetée au moins à son extrémité inférieure pour venir se visser sur l'extrémité supérieure du goujon,et un étrier de serrage monté à rotation sur la tige de l'écrou et comportant deux branches sensiblement parallèles à la plaque de base et dont la branche supérieure peut s'engager par son extrémité libre dans l'une ou l'autre des gorges précitées tandis que sa branche inférieure est maintenue par la partie basse de la tige d'écrou en cours de serrage; -ledit goujon peut etre fixé dans un trou correspon dant de la plaque de base par vissage,collage ou soudage;; -la gorge ménagée dans la surface extérieure cylindri- que de la hausse comporte un flanc inférieur de profil conir- que incliné vers le haut à partir du fond de la gorge et la branche supérieure de l' l'étrier de serrage comporte une surface inférieure ayant un profil incliné capable de coopté rer avec celui du flanc inférieur de la gorge de hausse9 -la gorge ménagée dans le corps de moule a une section en U à flancs droits ou obliques; il est prévu des dispositifs de blocage placés dans des positions diamétralement opposées par rapport au corps de moule;; le centrage du corps de moule dans la position de compactage ou d'arasement est assuré dDune part par les deux dispositifs de serrage précités et d'autre part,par des goupilles cylindriques fixées dans la plaque de base de façon que son centre soit sItué dans le plan médiateur entre les deux dispositifs de serrage en un point tenant compte du rayon de corps de moule ;; -l'étrier comporte,en vue en plan,un profil dépouillé à lobes pour permettre son dégagement d d'un quart de tour après desserrage de l'écrou et la manutention du moule9 le corps de moule est une pièce tubulaire cylindrique métallique,usinées aux tolérances voulues et dans la périphérie extérieure de laquelle est ménagée ladite gorge, placée de préférence en son milieu,pour permettre un retour nement du corps de moule en cours d'usage, et ledit corps comporte à chaque extrémité un épaulement servant à recevoir l'épaulement correspondant de la hausse; ; -lorsqu'il est utilisé, pour un compactage avec imbibition de l'échantillon par la base de moule9 la plaque de base est formee de deux parties, à savoir d'une part un anneau périphérique en métal pour la fixation des gou jons des dispositifs de blocage et pour soutenir le corps de moule et en outre.le disque d'espacement servant au compactage de l'échantillon,et d'autre part une plaque centrale rapportée,perforée en correspondance aux condituons d'imbibition et s'appuyant sur ledit anneau de façon à former le fond de moule; -la plaque centrale rapportée est moulée avec ses perforations,et est par exemple en matière plastique. D'autres avantages et caractéristiques de l'inven- tion seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion,donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig.1 est une vue en coupe verticale d'un exemple de réalisation du moule selon l'invention,adapté pour un essai du type Proctor; Fig.2 est une vue en plan de la structure de la figure 1; Fig.3 est une vue an coupe verticale d'un exemple de réalisation de moule, adapte poue un essai CBR; Fig.4 est une vue en plan de la structure de la figure 3; Fig.5 est une vue en coupe verticale d'un exemple de réalisation de moule, adapté pour un essai Marshall. Sur la figure 1, l'exemple de réalisation de moule, servant a l'exécution d'essais du type Proctor,comprend essentiellement un corps tubulaire l,une hausse tubulaire 2 placée supérieurement dans le prolongement du corps,une plaque de base 3 soutenant l'ensemble corps-hausse et des dispositifs de blocage 4,4',placés à l'extérieur du moule, dont l'axe est parallèle à celui du moule et qui sont fi- xés sur la plaque de base Dans l'essai Proctor,l'échantillon se compose de différentes couches d'un sol à éprouver,qui sot super- posées dans le moule au fur et à mesure du conpactagee Pour cette opération,il est nécessaire de bloquer solide- ment l'ensemble corps-hausse sur la plaque de base, ce blocage étant réalisé conformément à l'invention par les moyens qui vont etre décrits dans la suite, ces mêmes moyens permettant,dans l'opération ultérieure d'arasement d'échantillon, où la hausse est enlevée et où 11 échantillon est arase suivant le plan horizontal 10 de délimitation supérieure de moule,de maintenir uniquement le corps de moule (l) appliqué contre la plaque de base (3) dans cette opération. Il est prévu deux dispositifs de blocage 4,4' placés à l'extérieur du moule, leurs axes étant parallèles à celui du moule. Les deux dispositifs étant îdentiques7un seul sera décrit dans la suite,les désignations de deux composants correspondants des deux dispositifs étant différenciées l'une de l'autre sur les dessins simplement par adjonction de l'indice "prime" à la référence numérique commune Chaque dispositif de blocage comprend trois parties essentielles:: -un goujon 5 qui est vissé par sa partie filetée inférieure 7 dans un trou correspondant 9 de la plaque de base 39 -un écrou long Il qun est creux et qui comporte une tête 12 et une tige 13,cet écrou étant vissé à l'aide d'une partie filetée 15 de sa tige sur l'extrémité supérieure filetée 6 du goujon 5, -un étrier de serrage 16 comportant une branche supérieure 17 et une branche inférieure 18,cet étrier étant monté de fanon tournante sur la tige 13 de l'écrou ll,sur laquelle il est maintenu par une rondelle 20 Un doigt 19 empêche l'écrou 11 de se désolidariser de l'étrier 16. Pour assurer le blocage de l'ensemble hausse-corps, cet étrier est engagé par sa branche supérieure 17 dans une gorge 2l ménagée dans la hausse 2. Du fait que,dans lBopé= ration de compactage,l'ensemble hausse-corps est soumis à des efforts de percussion et de tassement,il est nécessaire que cette branche supérieure 17 de l'étrier soit solidement maintenue dans la gorge etipour cette raison,les deux parties sont pourvues de moyens assurant l'accrochage voulu, Ainsi,le flanc inférieur 23 de la gorge 21 de la hausse est pourvu d'un profil conique incliné vers le haut à partir du fond de gorge et la branche supérieure 17 de l'étrier de serrage comporte une surface Inférieure ayant un profil Incliné pouvant coopérer avec celui du flanc inférieur de la gorge de hausse. Lors du serrage, ces deux surfaces inclinées viennent s'appliquer étroitement l'une contre l'autre et en outre,la branche inférieure de l'étrier est maintenue par la partie basse de la tige d'écrou en cours de serrage. Lorsque l'opération de compactage de l'échantillon est terminée, il faut araser la surface de l'échantillon en correspondance au plan 10 de séparation de la hausse et du corps de moule. Pour enlever la hausse,il suffit de desserrer l'écrou 11 et de Paire tourner d'un quart de tour l'étrier. Pour permettre la manutention,l'étrier est pourvu, en vue en plan,d'un profil dépouillé à lobes, comme indiqué en 16A, 16B, 16C pour le dispositif 4 et en 16'A, 16'B,16'C pour le dispositif 4'. Pour l'opération d'arasement de l'échantillon,il faut cependant maintenir en position le corps de moule lo Pour cela il faut faire passer les dispositifs de serrage de la position haute représentée à gauche sur la figure pu 1 jusque dans la positon basse représentée à droite sur la même figure.Pour produire cette translation,on continue à visser vers le bas l'écrou 11 sur le goujon 5.Pour accélérer cette opération de transfert,le goujon 5 comporte,entre les deux parties filetées haute 6 et basse 7,une partie décolletée 8 qui permet à l'ensemble étrierecrou,une fois qu'il a franchi la partie filetée haute 6 de descendre par gravité jusque sur la partie filetée basse 7 du goujon. L'étrier est alors tourné d'un quart de tour en sens inverse de manière que sa branche supérieure 17 vienne s'engager dans la gorge 24 du corps de moule 1. Du fait qu'il suffît d'assurer un maintien en position dans l'opération d'arasement, cette gorge est pourvue d'un profil en U normal,dont les flancs sont orientés perpendiculairement à l'axe X-X du moule. Le blocage du corps de moule 1 contre la plaque de base 3 s'effectue de la même manière que décrit ci-dessus,c'est-à-dire par vissage de l'écrou 11 sur la partie filetée basse 7 du goujon 5. Pour simplifier la fabrication du moule tout en permettant de tenir des tolérances requisesson réalise le corps de moule 1 et la hausse 2 par usinage d'un tube d'acier. En ce qui concerne le corps de moule" celui-ci comporte,en plus de la gorge périphérique 24 précitéefun épaulement supérieur 29 et un épaulement inférieur 28.Bien que cela ne soit pas limitatif de invention9 la gorge 24 est placée au centre du corps de manière que celui-ci puisse être utilisé de fanon réversible et recevoir l'épaulement correspondant de la hausse contre l'épaulement 28 ou 29. La plaque de base 3 est réalisée en acier et sa face supérieure est dressée de manière à permettre une applica- tion parfaite du corps de moule. Elle est pourvue des trous 9s90 de réception des goujons 5,5',les centres de ces trous étant reliés sur la figure 2 par une droite Y-Y qui doit passer par le centre O du moule0 Pour assurer le centrage du moule dans sa position de compactage et d'arasement d'échantillon,il est prévu dans la plaque de base 3 trois goupilles de centrage,telles que 31,dont liasse est placé dans le plan médiateur. entre les dispositifs de blocage 4,4',c'est-à-dire sur la droite X-X et dont le centre est espacé du point O cl g 'une distance qui est en relation avec le rayon du corps de moule. Ainsi sur la figure,on a représente la goupille 31 dans une position ou a surface verti- cale de l'épaulement inférieur 28 du corps de moule 1 vient s'appliquer contre elle dans la condition de centrage du moule0 Egalement il est à noter que la fixation des goujons 5,,5' dans les trous 9,9' de la plaque de base peut entre effectuée soit pas vissage simple avec blocage par un contre écrou,comme indiqué dans le mode de réalisation des figures 3 et 4 qui sera décrit dans la suite,soit par collage,soit par soudage,soit par toutes combinaisons d'autres moyens approprlés,à condition que la plaque de base 5 ne soit pas déformée après son dressage. On va maintenant décrire l'exemple de réalisation des figures 3 et 4,qui concerne une adaptation du moule conforme à l'invention à l'essai CBR,ou de détermination de l'indice portant californien0 Le moule utilisé a de plus grandes dimensions que pour l'essai Proctor normal et il doit permettre de réaliser d'une part des essais de densité (teneur en eau) et d'autre part des essais de gonflement où -on plonge l'ensemble du moule dans l'eau,l'eau remontrant à travers la plaque de base perforée. Le moule comporte un corps et une hausse et, pour le compactage, on met au fond un disque d'espacement, une fois le compactage fini,on arase puis on retourne le moule, on enlève le disque d'espacement et on fixe le tout en intercalant un papier filtre sur le fond. Cet agencement-i connu de moule est perfectionné,confor- mement à la présente invention,de la manière suivante;on utilise une plaque de fond qui est réalisés en deux parties, comme le montrent les figures 3 et 4 à savoir un anneau porteur 103A et une plaque centrale 103B en matière plastique, cette plaque étant perforée de trous 133 conformément aux conditions d'essais. La plaque s'appuie contre l'anneau par l'intermédiaire d'un épaulement 134 et elle est reliée à l'anneau de façon à former un ensemble unitaire,par exemple par collage,sertissage ou emmanchement à force. Pour le compactage,le disque d'espacement,formé d'un métal tel que du duralium,est placé en fond de moule de manière a s'appliques contre l'anneau métallique 103A qui déborde légèrement à l'intérieur de la cavité de moule et qui peut ainsi absorber la charge exercée en cours de compactage. Après compactage,on retourne le moule,on enlève le disque d'espacement et on replace l'ensemble formé par l'anneau l03A et la plaque perforée en matière plastique 103B. Une telle structure est bien moins conteuse que le fond classi- que constitué par un disque massif perfore Les autres composants du moule des figures 3 et 4 sont conformes à ce qui a été représenté sur les figures 1 et 2,les conditions de blocage de la hausse et du corps de moule étant les memes. Sur la figure 5, on a représenté un exemple de réalisation du moule selon l'invention,permettant l'exécution de l'essai Marshall. Cet essai sert à étudier la composition des mélanges bitumineuss préparés à chaud avec des agrégats. En outre,il permet de réaliser un controle continu,rapide et efficace des enrobés en cours de fabrication et de mise en oeuvre. Le moule comprend des composants semblables à ceux des modes de réalisation des figures 1, 2 et 3,4 qui ont été désignés par les memes références que sur la figure l,augmentées de 200.Les différences sont les suivantes. Du fait que le corps de moule 20l n'a pas à etre utilisé séparément de la hausse 202,celle-ci est seule à comporter une gorge 221, comportant un flanc inférieur conique 223 avec lequel coopè. re le dispositif de blocage correspondant 204, En outre,la plaque de base 203 comporte une surépaisseur, indiquée en 203A sur la figure 5,comme cela est classique dans les moules pour leessai Marshall. En outre,on a mis en évidence sur la figure des gorges périphériques 232t 9 232",232"' qui sont prévues pour éviter que le moule glisse lors de sa manutention avec des gants, car on fait l'essai à chaud (60 ). Il est d'ailleurs évident qu'on pourrait prévoir dans le meme but toutes autres irré- gularités de surface. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux exemples décrits et réalisés et que d'autres modifica tions peuvent y etre apportées sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Moule de compactage de matériaux utilisable dans des appareils d'essais, comprenant une plaque de base (3), un corps tubulaire (1), une hausse tubulaire (2) placée supérieurement dans le prolongement du corps, et des dispositifs de blocage- ou serrage (4;4') placés à l'extérieur du moule, ledit moule étant caractérisé en ce que les dispositifs de blocage (4;;4') sont fixés par une partie extrême (5 b 5') a la plaque de base (3) et comportent à l'autre partie extrême des moyens de serrage (11,16 9 11',16') coopérant par conjugaison de forces et de formes avec des moyens d'accrochage (21,24) prévus respectivement sur le corps de moule (1) et la hausse (2) afin d'assurer, en restant dans la même position de fixation sur la plaque de base, d'une part le blocage de l'ensemble hausse-corps sur la plaque de base en vue d'un compactage de l'échantillon d'essai et d autre part, apès un simple mouve- ment de translation, le blocage du corps de moule sur la plaque de base en vue d'un arasement de l'échantillon. 2. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accrochage prévus sur le corps et la hausse comprennent une gorge (24) ménagée dans la la surface extérieure du corps (1) et une gorge (21) ménagée dans la surface extérieure de la hausse (2). 3. Moule selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque dispositif de blocage (4 ; 4') comprend : - un goujon (5 ; 5') solidaire de la plaque de base, - un écrou long (11 , 11') pourvu d'une tete de manoeuvre (12 ; 12s) et d'une tige creuse (13 ; 13'), la tige étant filetée au moins a son extrémité inférieure pour venir se visser sur l'extrémité supérieure (6 ; 6') du goujon, - un étrier de serrage (16 ; 16') monté a rotation sur la tige (13 ; 13') de l'écrou et comportant deux branches (17,18 ; 17',18') sen-siblement parallèles à la plaque de base (3) et dont la branche supérieure (17 9 17') peut s'engager par son extrémité libre dans l'une ou l'autre des gorges prEci- -tées (21,24)tandis que sa branche inférieure (18;18') est maintenue par la partie basse de la tige d'écrou. 4.Moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que ledit goujon (5; 5')peut être fixé dans un trou correspondant (9;91)de la plaque de base (3)par vissage, collage ou soudage. 5.Moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que la gorge (21)ménagée dans la surface extérieure cylindrique de la hausse 12)comporte un flanc inférieur (23)de profil conique incliné vers le haut à partir du fond de gorge et en ce que la branche supérieure (17;17)de l'étrier de serrage (16;16')comporte une surface inférieure (27;;27')ayant un profil incliné capable de cooperer avec celui du flanc inférieur de la gorge de hausse0 é.Moule selon 10 une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que la gorge (24)ménagée dans le corps de moule (1) a une section en U à flancs (25,26) droits ou obliques 7.Moule selon une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce qu9il est prévu deux dispositifs de blocage (4;4')placés dans les positions diamétralement opposées par rapport au corps de moule (1). 8.Moule selon 19 une quelconque des revendications 1 à 7,caracctérisé en ce que le centrage du corps de moule dans la position de compactage ou d'arasement est assuré d'une part par les des dispositifs de serrage précités (4;4') et d'autre part par des goupilles cylindriques (31)fixées dans la plaque de base de façon que son centre soit situé dans le plan médiateur entre les deux dispositifs de serrage en un point tenant compte du rayon de corps de moule0 9.Moule selon 19 une quelconque des revendications 1 à 8 s caractérisé en ce que l'étrier comporte,en vue an plan,un profil dépouillé à lobes (16A;16B;16C;;16'A,16'B, 16'C)pour permettre son dégagement d'un quart de tour après desserrage de l'écrou (11) et la manutention du moule0 lO.Moule selon l'une quelco/nque des revendications 1 à 9,caractérisé en ce que le corps de moule (1) est une pièce tubulaire cylindrique métallique,usinée aux tol-érances voulues et dans la périphérie extérieure de laquelle est ménagée ladite gorge (24),placée de préférence en son milieu, pour permettre un retournement du corps de moule en cours d'usage, et en ce que ledit corps comporte à chaque extrémité un épaulement servant à recevoir l'épaulement correspondant de la hausse (2). 11.Moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,caractérisé en ce que, lorsqu'il est utilisé pour un compaci:age avec imbibition de l'échantillon par la base du moulesla plaque de base (103)est formée de deux parties: : -un anneau périphérique (103A)en métal pour la fixation des goujons (5;5') des dispositifs de blocage (4;4')et pour soutenir le corps de moule (1) et en outre un disque métallique d'espacement servant au compactage de l'échantillon, et une plaque centrale rapportée (103B),perforée en correspondance aux conditions d'imbibition et s'appuyant sur ledit anneau de façon a former le fond de de moule0 12.Moule selon la revendication 11,caractérisé en ce que la plaque centrale rapportée (103B)est moulée avec ses perforations et est par exemple en matière plastique. 13.Application du moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 12,pour des essais de mécanique des sols et de revetements routiers.