Brevet FR2572449A1 — publié le 19860502

Procédé et installation de mise en place d'un matériau particulaire renforcé par un élément linéaire continu. L'invention concerne un matériau de construction comprenant un ensemble de particules solides de forme ramassée renforcé par au moins un élément linéaire continu souple. Un tel matériau est notamment connu par le brevet européen EP-A-0017548 au nom du Demandeur. Les qualités de ce matériau ne sont plus à prouver. La seule difficulté vient des conditions de sa mise en oeuvre. Le but de l'invention est de concevoir un procédé et une installation pour la mise en place dudit matériau qui conduise à des applications facilement exploitables sur chantier. On a trouvé selon l'invention qu'un procédé efficace de mise en place consiste en ce qu'on met le matériau en place par surfaces élémentaires successives ; sur chaque surface élémentaire on disperse les particules et simultanément on dépose au moins un élément linéaire de manière à obtenir une répartition sensiblement homogène de I'élément linéaire au sein des particules. Avantageusement, on déplace lentement la surface élémentaire de mise en place de façon continue de manière à mettre en place une grande surface ou un volume de matériau. Avantageusement, on dépose simultanément sur la surface élémentaire plusieurs éléments linéaires continus qui s'entrecroisent. Avantageusement, les éléments linéaires continus s'entrecroisent sensiblement perpendiculairement. Avantageusement, les éléments linéaires continus s'entrecroisent sensiblement à 450 par rapport à la direction de déplacement de la surface élémentaire. Avantageusement, on dépose les éléments linéaires continus par projection. Avantageusement, on projette les éléments linéaires continus en les entrainant par des jets d'eau dans des éjecteurs. Avantageusement, les éjecteurs sont animés d'un mouvement oscillant de manière que les éléments linéaires continus projetés balayent la surface élémentaire. L'installation de mise en oeuvre du procédé comprend des moyens de mise en place du matériau par surface élémentaire successives, ces moyens comportant des moyens de dispersion des particules et des moyens pour déposer simultanément au moins un élément linéaire de manière à obtenir une répartition sensiblement homogène de l'élément linéaire au sein du matériau. Avantageusement, l'installation comprend des moyens de déplacement pour déplacer lentement la surface élémentaire de mise en place de façon continue de manière à mettre en place une grande surface ou un volume de matériau. Avantageusement, les moyens pour déposer les éléments linéaires continus comportent des éjecteurs par entratnement à l'eau, ces éjecteurs étant montés oscillants de manière que l'élément continu éjecté balaye la surface élémentaire où il est déposé. Avantageusement, l'installation comprend une rampe d'éjecteurs oscillants orientés perpendiculairement deux à deux. Le principe du brevet précité consiste en fait à disposer une certaine longueur de fil de titre donné par litre de sable avec une répartition aussi uniforme que possible de façon à conférer à la structure une stabilité maximale. On a découvert selon l'invention que pour une mise en oeuvre avantageuse, il convient - de répandre le sable en couches minces, peu inclinées sur le profil en long de l'ouvrage afin d'augmenter la résistance au cisaillement et d'y incorporer le fil de sorte qu'une sollicitation en flexion ou poinçonnement de la couche mobilise l'effet stabilisateur du fil avant que les déformations n'aient atteint des amplitudes dommageables pour la pérénnité de la structure. - de lier les couches entre elles par leur géométrie, ondulations, bosses, etc. et par un effet d'aiguilletage du fil obtenu hydrauliquement par l'impact du jet d'eau. - d'obtenir une densification du sable proche de l'optimum "Protor", et un état de tension de fils en place. Ces conditions peuvent être la conjonction du compactage hydraulique dû à l'apport d'eau d'éjection des fils et d'une action mécanique (rouleau vibrant). Compte tenu de ces sujétions et des essais préalables, le principe suivant de répandage du sable et de répartition du fil a donc été retenu. Le sable est dispersé de façon homogène sur une surface couvrant la largeur de la couche et environ 0,5m suivant l'axe longitudinal par un volet oscillant. Sur cette même surface les fils sont projetés au sol par une rampe d'éjecteurs à eau (30 pour une largeur de 3,5m). Les fils sont entrecroisés orthogonalement pour former un "tissage" dont la trame et la chaine sont inclinées à 45 degrés par rapport à l'axe de la couche. La conjonction de ces deux mouvements élémentaires assure un mélange en place et en continu du sable et du fil. - Pour que soient respectées les conditions de réalisation correcte du matériau, il faut que - la répartition transversale soit correcte.Ce qui implique la maîtrise de l'oscillation du projeteur (amplitude et diagramme des vitesses), - la dispersion longitudinale soit suffisante. La maille théorique (pour 100t/h et 0,1% de fil 280dtx) est de 7,25mm. La couche déposée au sol doit être d'épaisseur inférieure. Une abaque permet de déterminer la vitesse minimum du jet au sol donc la fréquence d'oscillation du volet. Cet ensemble, qui constitue le dispositif de fabrication en place du matériau est animé d'un mouvement alternatif suivant l'axe de la couche d'amplitude 1,2m environ donnant un biseau dont l'inclinaison sur l'horizontale n'excède pas 20 degrés. Le dispositif conforme à l'invention permet de répartir le fil dans la masse du sable suivant les critères énoncés cidessus.Comme on l'a vu, il est constitué d'éjecteurs à eau dont le principe est d'entraîner un ou plusieurs fils par deux jets d'eau parallèles. Un tube cylindro- conique assure le guidage, la directive et l'efficacité du tirage des fils. Ces éjecteurs sont animés d'un mouvement oscillatoire autour d'axes inclinés à 45 degrés par rapport à l'axe de fabrication et ce alternativement à droite puis à gauche. L'amplitude dépend de la largeur de la surface à couvrir, la fréquence est fonction de la vitesse d'éjection des fils. Pour qu'ils soient déposés tendus au sol la vitesse de déplacement du point d'impact doit etre au moins égale à la vitesse d'extraction. Les rotations des éjecteurs sont toutes en phase et obtenues à partir de renvois par biellettes et d'un système bielle manivelle mû par un moteur à vitesse variable. L'alimentation en eau filtrée à 100 microns est réalisée par des joints tournants servant de paliers pour la rotation des éjecteurs et refroidis à l'eau Suivant le mode de dispersion du sable utilisé, la rampe à fils peut osciller pour suivre le jet de sable. L'homogénéIté de dosage du fil impose soit une tension constante et uniforme à l'entrée des éjecteurs, soit une délivreur positif en aval de la rampe : dans ce dernier cas, la pression d'eau sera suffisante pour que les fils restent tendus en sortie du délivreur. Les fils sont protégés des actions du vent et de la poussière sur tout leur parcours, toutes les précautions sont prises pour minimiser les frottements et la résistane au dévidage du fil. Le nombre de bobinés à dévider simultanément dépend du dosage et du titre des fils. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante d'un mode particulier de réalisation de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés sur lesquels - - la figure 1 représente de façon schématique les moyens permettant de déposer le fil sur une surface élémentaire. - la figure 2 représente en vue de dessus un détail de l'agencement des éjecteurs de la rampe de la figure 1. - la figure 3 représente en vue de côté un détail de l'agencement des éjecteurs de la rampe de la figure 1. - la figure 4 montre le dessin formé par le dépôt du fil sur la surface élémentaire. - la figure 5 montre un exemple de réalisation des moyens de dispersion du sable sur la surface élémentaire. La figure 1 montre une rampe d'éjection schématique sous la référence 1 comportant par exemple une ligne de trente éjecteurs 2 dont un seul est représenté sur la figure. La rampe 1 est placée au dessus de la surface élémentaire qu'elle doit couvrir. On entend ici par élémentaire le fait que la dimension de balayage dans le sens de la double flèche 3 est très petit devant la longueur totale de l'ouvrage à faire (mesurée dans la même direction). Les éjecteurs 2 sont montés oscillants sur des axes 4 par des moyens détaillés plus loin, ces axes étant disposés horizontalement et sous 450 d'obliquité par rapport à la direction 3. Au cours de leurs oscillations qui peuvent par exemple être de plus ou moins 130 d'amplitude et de 10 à 25 Hz de fréquence, les éjecteurs déposent par projection au sol un fil, dont la référence 5 symbolise la trace (p.e. de 0,50m). Chaque éjecteur 2 est alimenté en fil simple ou multiple 6 à partir de bobines 7 disposées sur un cantre adapté. Les fils dévidés 8 voient leur tension réglée et équilibrée par des freins à fil réglables 9 avant d'être regroupés le cas échéant par un rassembleur 10. La tension du fil multiple peut être réglée par les freins à fil 11 et 12 réglables avant l'entratnement du fil par l'éjecteur 2. Le fil ressort de l'éjecteur par son guide 13. L'éjecteur 2 est alimenté en eau par une arrivée d'eau 14 raccordée dans un joint tournant 15 relié à une canaEisation d'eau sous pression. Le mouvement et la disposition des éjecteurs 2 vont être expliqués en liaison avec les figures 2 et 3. Une roue 16 entrain par un excentrique 17 une bielle 18 dont le maneton 19 est articulé sur une bielle 20 solidaire en rotation d'un arbre 21. La rotation régulière de la roue 16, par des organes moteurs non représentés entratne ainsi une oscillation de l'arbre 21. L'arbre 21 porte des supports 22,23 sur lesquels s'articule une extrémité de biellettes 24,25 dont l'autre extrémité est articulée sur des supports 26,27 liés au tube d'arrivée d'eau 14 de ltéjecteur, lequel tube est maintenu dans le joint tournant 15 et dans un palier 28 lié au bâti. On voit que les oscillations de l'arbre 21 se transmettent ainsi aux tubes 14 des éjecteurs. On remarque sur la figure 2 que les éjecteurs 2 sont placés alternativement en oblique à 45 de la direction 3. De manière à gagner de la place en largeur on dispose les éjecteurs 2 en deux rangées superposées : une rangée d'éjecteurs 2a orientés dans la même direction oblique, et une rangée 2b orientée dans l'autre direction. L'éjecteur 2 lui-même est d'un type connu en soi : il comporte un passage vertical pour le fil 6 et deux jets d'eau sous pression viennent le long du fil et presque parallèlement à lui l'entratner. L'ensemble fil + eau s'échappe par le guide conique puis cylindrique 13 d'une dizaine de centimètres. Le mouvement oscillant des éjecteurs permet de déposer les fils 6 (simultanément à la dispersion de sable) selon le schéma visible en figure 4. Pendant une première demi-période, les éjecteurs 2a déposent les fils selon les traces 29 tandis que les éjecteurs 2b déposent les fils selon les traces 30. A la période suivante, les éjecteurs 2a et 2b permettent de couvrir les traces 31 et 32. On voit que les traces 31 et 32 sont légèrement décalées par rapport aux traces 29 et 30 en raison de la légère progression de la machine dans la direction A. Ces mouvements oscillants conjugués continuent de telle sorte qu'on obtient un entrecroisement sensiblement orthogonal des fils déposés. Pendant ce temps la machine progresse selon un double mouvement : d'une part un mouvement alternatif de petite envergure suivant la direction A et la direction inverse ; d'autre part, une mouvement uniforme plus lent à grande échelle selon la direction A (ou la direction contraire). Ces mouvements peuvent être combinés à des mouvements latéraux, ou en hauteur. La figure 5 montre un exemple d'installation permettant d'obtenir la dispersion désirée de sable sur la surface élémentaire de travail. L'invention comprend - un volume tampon 33'suffisant pour permettre la rotation du ou des chargeurs 33. La hauteur maximum de cette trémie est limitée à 2,6m (compatibilité avec la plupart des engins). Son volume est de 4m3 afin de laisser 3minutes pour la rotation d'un chargeur, - un extracteur 34 pour délivrer le matériau et une bande transporteuse 35 pour l'amener à l'avant de l'engin. Cet extracteur a deux allures de fonctionnement, l'une à un débit supérieur au débit nominal, l'autre à un débit nettement inférieur de façon à assurer par une commande tout ou rien l'alimentation correcte de la trémie du doseur 36. Le tapis 35 est entratné par un moteur à deux vitesses et le débit maximum est réglé par un registre. - un doseur volumétrique 36 associé à un peson 37 pour assurer la régularité et le réglage du débit dans -une plage de 50 à 100tlh à 5% près. Le débit réel peut être contrôlé. Le réajustement se fait manuellement par commande de la vitesse du tapis du doseur. Le choix du débit d'alimentation est sélectionné en fonction du poids total du doseur. La goulotte de sortie du doseur doit délivrer un flux de sable dont les caractéristiques géométriques doivent être stables et si possible constantes sauf en ce qui concerne l'épaisseur, quel que soit le débit. La forme et le point d'incidence du flux de sable dans le doseur influent sur la régularité de la géométrie de la couche. - un projeteur 39 accélère la veine de sable et lui donne une vitesse horizontale d'environ 17m/s. Le projeteur est animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe vertical d'amplitude variable de façon à couvrir en permanence toute la largeur de la couche à réaliser. - un volet déviateur 40. Le jet de sable vient frapper une tôle oscillant autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe-de la couche. La combinaison de ce mouvement et de la rotation du projeteur permet d'obtenir la répartition du sable sur une surface rectangulaire élémentaire correspondant à la zone d'application du fil réalisant ainsi le mélange sable fil. Les fréquences relatives de ces deux mouvements déterminent la géométrie du profil de la couche. L'incidence au moment de l'impact et la forme de la tôle sont étudiées pour favoriser la régularité de la dispersion du sable en le freinant le moins possible (compactage dû à l'action mécanique du jet). - un chariot alternatif 41. Le volet déviateur 40 est monté sur ce support 41 animé d'un mouvement d'avant en arrière permettant de réaliser le matériau par couches élémentaires peu inclinées sur l'horizontale (maxi 15 degrés). Pour avoir une largeur d'épandage constante lorsque le chariot se rapproche du projeteur des indicateurs de position 42 augmentent son amplitude d'oscillation. La figure J; montre également bien que la surface élémentaire 43 est de préférence inclinée : par le mouvement alternatif mentionné plus haut (en direction A et en direction inverse), c'est toute la surface de biseau qui est mise en place. Par le mouvement général de progression uniforme, ctest le biseau de la couche qui progrese. Le mouvement d'avance de l'engin se superpose à ces mouvements de base. Dans un exemple particulier de réalisation, le fil est conditionné sous forme de bobines de 20kg livrées sur palettes. Sur la machine, les bobines seront réparties dans 2 cantres. Le volume nécessaire à chaque bobine pour assurer une dévidabilité correcte du fil est de 0,41x0,41,0,6m3. Sur toute la longueur du parcours le fil est protégé des poussières et des turbulences d'air. Le tirage et la répartition au sol des fils sont réalisées par une rampe de 30 éjecteurs à eau oscillants (amplitude au sol 0,5 à 0,6m, fréquence 25Hz) dans des plans verticaux inclinés à 45 degrés alternativement de part et d'autre par rapport à l'axe de la couche. Pour assurer l'uniformité et la constance du débit de fil il convient de disposer en amont des éjecteurs tous dispositifs nécessaires : régulateur de tension, de vitesse, indicateurs de présence de fil, sectionneur de fil par fusion, etc. Pour un poste de 6 heures de travail la longueur de couche fabriquée est de 240m pour une épaisseur de 0,45m en 4m de large et de 870m pour une épaisseur de 0,15m en 3m de large. Pour un débit de 100t/h de sable, si l'approvisionnement est effectué par chargeur (3 à 5t de capacité), il faut une rotation constante de l'engin en moins de 2 minutes ; ce qui suppose un stock de reprise à proximité immédiate du lieu de mise en oeuvre ou la présence de plusieurs chargeurs sur le chantier. Pour un dosage en fil de 0,1%, le débit est de 100kg/h (soit 600kg pour un poste de travail). Le fil utilisé faisant 280dtx, (28g au km), il faut dévider 3571km de fil par heure ; si la vitesse maximale admise pour l'éjection est de 16m/s il faut dévider simultanément 60 bobines ; l'autonomie en fil de l'engin sera donc de 1h30. Le débit d'un éjecteur pour une pression de 50 bars est de 1001/h ; si chaque éjecteur tire en moyenne 2 fils, il en faut 30 et le débit d'eau est de 30001/h, soit 20m3 par poste. REVENDICATIONS 1. Procédé de mise en place d'un matériau de construction comprenant un ensemble de particules solides de forme ramassée renforcé par au moins un élément linéaire continu souple, caractérisé en ce qu'on met le matériau en place par surfaces élémentaires successives, sur chaque surface élémentaire (43), on disperse les particules et simultanément on dépose au moins un élément linéaire (6) de manière à obtenir une répartition sensiblement homogène de l'élément linéaire au sein des particules. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quton déplace lentement la surface élémentaire (43) de mise en place de façon continue de manière à mettre en place une grande surface ou un volume de matériau. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'an dépose simultanément sur la surface élémentaire plusieurs éléments linéaires continus (6) qui s'entrecroisent. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments linéaires continus (6) s'entrecroisent sensiblement perpendiculairement. 5. Procédé selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que les éléments linéaires continus (6) s'entrecroisent o sensiblement à 45 par rapport à la direction de déplacement de la surface élémentaire. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on dépose les éléments linéaires continus (6) par projection. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on projette les éléments linéaires continus (6), en les entratnant par des jets d'eau dans des éjecteurs (2). 8. Procédé selon la revendication 6, les éjecteurs (2) sont animés d'un mouvement oscillant de manière que les éléments linéaires continus (6) projetés balayent la surface élémentaire (47). 9. Installation de mise en place d'un matériau de construction comprenant un ensemble de particules de forme ramassée renforcée par au moins un élément linéaire continu souple, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de mise en place du matériau par surface élémentaire successives, ces moyens comportant des moyens (33-42) de dispersion des particules et des moyens (1,2) pour déposer simultanément au moins un élément linéaire de maniere à obtenir une répartition sensiblement homogène de l'élément linéaire au sein du matériau. 10. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de déplacement pour déplacer lentement la surface élémentaire (43) de mise en place de façon continue de manière à mettre en place une grande surface ou un volume de matériau. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, les moyens pour déposer les éléments linéaires continus comportent des éjecteurs (2) par entratnement à l'eau, ces éjecteurs (2) étant montés oscillants de manière que l'élément continu éjecté (6) balaye la surface élémentaire où il est déposé. 12. Installation selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'elle comprend une rampe (1) d'éjecteurs oscillants (2a,2b) orientés perpendiculairement deux à deux.