Brevet FR2595383A1 — publié le 19870911

Atelier de reconditionnement d'une chaussée " La présente invention concerne un atelier de reconditionnement d'une chaussée. Le développement très important de la circula- tion routière, en particulier celui des véhicules lourds tels que les camions, les problèmes de mise hors gel du réseau routier etc.., nécessitent un renforcement des chaussées. Or, diverses solutions envisagées jusqu'à présent ne constituent que des solutions partielles destinées à prolonger de quelques années la durée d'uti- lisation de certaines voies routières, sans pour autant en assurer un renforcement approprié. Pour remédier à ces inconvénients, on a cherché à mettre au point des dispositifs de reconditionnement permettant de renforcer efficacement les chaussées pour une période très longue, et ce, pour un prix de revient limité, nettement inférieur dans la plupart des cas au coût de travaux d'entretien provisoires. Le brevet français n 85 12 724 décrit un tel dispositif qui se déplace sur la chaussée à recondi- tionner et y répartit une couche de liant, notamment de ciment et d'eau, puis, l'attaque sur une épaisseur pré- déterminée, pour la fragmenter et la concasser en agrégats avant de l'homogénéiser et de la malaxer, et enfin de la redistribuer sur la chaussée. Ce dispositif est constitué par un véhicule autotracté comportant, dans le sens d'avancement, un doseur à ciment, un rotor de fraisage disposé dans une chambre de décohésion pour attaquer la chaussée à traiter, une grille de calibrage et un rotor de malaxage. Malgré ces avantages certains, cette machine n'a pas donné, à l'usage, les résultats excomptés, en particulier parce qu'elle n'offre pas des possibilités de réglage suffisantes de la quantité de ciment répartie sur la largeur de la chaussée avant la mise en oeuvre du rotor de fraisage. Un réglage précis de cette quantité (donc de la masse de ciment réparti par unité de surface) est en effet indispensable pour obtenir, en fin de traitement, une chaussée reconditionnée satisfaisante, c'est-à-dire homogène, stable, résistante et surtout insensible au gel. La présente invention se propose donc d'améliorer les dispositifsde reconditionnement de chaussée existant en mettant au point un atelier permettant de régler parfaitement la quantité de ciment (ou autre liant hydrau- lique ou bitumineux) délivrée par le doseur à ciment, en fonction des caractéristiques propres de la chaussée à traiter, et aussi de la vitesse de déplacement du véhicule sur la chaussée. A cet effet, la présente invention concerne un atelier de reconditionnement d'une chaussée du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, un premier châssis monté sur des roues susceptible de se déplacer par translation le long de la chaussée et portant le doseur à ciment, associé à un réservoir à ciment, un réservoir à eau relié à une pompe doseuse, un moteur de commande du doseur à ciment et de la pompe doseuse, ainsi qu'une centrale de commande comportant un calculateur sensible à la vitesse d'avancement du premier chassis et commandant, en retour, les quantités de ciment et d'eau respectivement délivrées pour un mètre carré de chaussée par le doseur à ciment et la pompe doseuse pour les faire correspondre à des valeurs de consigne prédé- terminées, et d'autre part, un second châssis suivant le premier, s'appuyant sur des organes roulant par l'inter- médiaire de vérins de nivellement et portant le rotor de fraisage, la grille de calibrage et le rotor de malaxage. Le "dédoublement" de l'atelier en deux châssis distincts permet de mieux contrôler la quantité de ciment déversée par le doseur à ciment. Bien entendu, et comme il a déjà été indiqué, les termes "ciment" et "eau" doivent être considérés dans un sens très général et, peuvent en fait désigner tous les liants hydrauliques ou bitumineux pouvant être utilisés pour le reconditionnement des chaussées; en effet, le doseur à ciment et la pompe doseuse conformes à l'invention peuvent, aussi bien, doser du ciment, de la chaux, du laitier, des cendres volantes ou autres pulvérulents. Il est également possible de doser un liant bitumineux de régénération ou encore une émulsion. La machine conforme à l'invention permet donc une économie financière et énergétique considérable du fait du réemploi des matériaux de l'ancienne chaussée, évitant, par suite, le coot d'un double transport, c'est- à-dire celui de l'évacuation de l'ancienne chaussée et l'amenée de matériau pour la reconstitution de la chaussée, ainsi que la gêne apportée par ce double transport; l'invention permet, en effet, une réduction considérable de la durée de l'intervention sur la chaussée. Selon une autre caractéristique de l'invention, le doseur a ciment est constitué par un rotor d'entraine- ment monté dans un tube et sur la périphérie duquel sont soudées des barres longitudinales équidistantes délimi- tant, entre-elles des alvéoles de dosage. Pour que l'atelier donne entière satisfac- tion, il est bien entendu indispensable que le doseur à ciment distribue le ciment sur toute la largeur de travail; à cet effet, il est prévu un système de trappe permettant l'ajustement de la largeur de distribution à la largeur de travail. I1 est, par ailleurs, nécessaire que le jeu entre le rotor et le tube soit minimum pour éviter tout écoulement non contrôlé du ciment. Selon une autre caractéristique de l'invention, le réservoir à ciment et le réservoir à eau sont munis de sondes de niveau coopérant avec la centrale de commande pour arrêter la mise en oeuvre du dispositif en cas de manque d'eau ou de ciment. Il est également intéressant que le réservoir à ciment soit muni d'une sonde de niveau qui informe, en permanence, l'utilisateur du niveau de ce réservoir. Selon une autre caractéristique de l'invention, le rotor de fraisage est constitué par un tube d'entraîne- ment disposé sensiblement transversalement par rapport à la direction d'avancement et sur lequel est soudée une spire, ce rotor comportant deux séries de dents, notamment en carbure, dont l'une est soudée sur la périphérie du tube tandis que l'autre est soudée à l'extérieur de la spire. Pour obtenir un résultat satisfaisant, il est nécessaire que la spire ait une largeur correspondant à la largeur de travail, et soit constituée en une tôle très résistante. De façon connue en elle-même, ce rotor de frai- sage est disposé dans une chambre de décohésion munie de lames de décohésion qui limitent le passage entre le rotor et le carter, de manière à permettre le concassage des matériaux les plus tendres. De façon préférentielle, la chambre de décohésion comporte, dans sa partie avant, des injecteurs d'eau suscep- tibles d'ajouter une quantité d'eau prédéterminée après le mélange du ciment et des agrégats. Donc, conformément à l'invention, les spires du rotor de fraisage malaxent fortement l'ensemble agrégats/ciment/eau tout en ramenant ces matériaux dans l'axe de la machine. Comme dans les machines de l'art antérieur, la chambre de décohésion est pourvue, à sa partie arrière, d'une grille de calibrage sur laquelle sont projetés les matériaux traités par le rotor de fraisage; cette grille est constituée d'un ensemble de barreaux approximativement verticaux ou légèrement déformés en forme de V ouvert, dont l'écartement est fonction des matériaux traités; cette grille sert à arrêter les éléments trop gros qui, en tombant au fond du carter, sont repris par le rotor de fraisage. Cette grille de calibrage est suivie, toujours dans le sens de déplacement de la machine, d'un rotor de malaxage constitué par des bras montés sur un arbre d'entraînement carré parallèlement au rotor de frais- age; la fonction de ce second rotor est double: d'une part, il aide au dégagement de la grille de calibrage, et de ce fait, contribue au calibrage des agrégats, et, d'autre part, il homogénéise les agrégats en brassant les maté- riaux en sortie de la grille de calibrage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'atelier comporte un arbre de malaxage à vitesse varia- ble, d'axe longitudinal parallèle à la direction de déplacement et monté en arrière du rotor de malaxage, cet arbre malaxeur comportant des bras mélangeurs munis, à leur extrémité, de palettes interchangeables, et consti- tuant une spire susceptible d'évacuer en les mélangeant les agrégats provenant du rotor de malaxage vers l'arrière du dispositif. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'atelier comporte une vis de répartition d'axe transversal par rapport à la direction de déplacement et montée en ar- rière du rotor mélangeur, pour étaler les agrégats provenant de ce dernier, cette vis de répartition coopérant avec une lame de nivellement de hauteur variable permettant de régler la hauteur des agrégats redistribués sur la chaussée. Selon l'invention, la commande de la vis de répar- tition, de la lame de nivellement et le contrôle de la vi- tesse du rotor mélangeur sont effectués depuis le sol par l'opérateur qui contrôle l'avancement de l'ensemble de l'atelier. Par ailleurs, et pour améliorer les performances de l'atelier conforme à l'invention, il est possible de pré- voir un système de nivellement automatique garantissant-la profondeur de passe, la quantité du profil en long du fond de forme fraisé et la pente de ce dernier. Selon une autre caractéristique de l'invention, le rotor mélangeur, la vis de répartition et la lame de nivellement constituent un ensemble monté sur un chariot susceptible d'être déplacé longitudinalement pour permettre d'accéder à la grille de calibrage et au rotor de malaxage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le tube qui reçoit le rotor muni de barres s'ouvre rapidement pour accéder aux alvéoles de dosage afin de nettoyer régu- lièrement-ces dernières et garantir une régularité du dosage. Un accès facile de ces éléments est en effet indis- pensable à la bonne marche de l'atelier conforme à l'invention. Les caractéristiques de l'atelier de reconditionne- ment d'une chaussée qui fait l'objet de l'invention seront décrits plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble de côté du dispositif de reconditionnement, - la figure 2 est une vue de côté du second châssis, Selon-la figure 1, l'atelier conforme à l'invention - 2595383 est destiné à effectuer le reconditionnement d'une chaussée 1. Cet atelier est, dans son ensemble, mobile dans un sens d'avancement représenté par la flèche A; il se compose d'un premier châssis 2 monté sur des roues 20 ainsi que d'un second châssis 3 suivant le premier châssis 2 dans le sens d'avancement A qui s'appuie sur des organes rou- lants 30 par l'intermédiaire de vérins de nivellement 31. Conformément à la figure, le premier châssis 2 se compose d'un semiremorque à trois essieux 21 attelé à un tracteur 20; se configuration pourrait, bien entendu, être différente sans pour cela sortir du cadre de l'in- vention. le second châssis 3 fait, quant à lui, partie intégrante d'un véhicule automoteur comportant un moteur 32 et une cabine de pilotage 33. Selon la figure 1, le rôle du premier châssis 2 est de distribuer avec un dosage précis sur la totalité de la largeur de travail de la chaussée 1, une couche 4 de liant, représentée en hachurés et de doser l'eau (ou autre liant hydrocarboné) pour l'injecter dans le carter du rotor du châssis 3. Le rôle du second châssis 3 est-d'attaquer la chaussée 1 revêtu de la couche de ciment 4 sur une hauteur h déterminée par la position des vérins de nivellement 31, et de la fragmenter et de la concasser en agrégats avant de l'homogénéiser et de la malaxer, et enfin de la redis- tribuer sur la chaussée 1 en une couche d'épaisseur prédé- terminée H. Selon la figure, le premier châssis 2 comporte un réservoir à eau 5 d'une contenance moyenne de 15 m3 et un réservoir à ciment 6 d'une contenance moyenne de 20 t. Le réservoir à eau 6 est associé à une pompe doseuse 50 représentée schématiquement sur la figure 1 contrôlée par un débit-mètre non représenté et susceptible de commander l'envoi selon la flèche a d'une quantité d'eau déterminée dans la chambre de décohésion 11. Le réservoir à ciment 6 coopère avec un doseur à ciment 60 monté à sa partie inférieure et susceptible de distribuer, selon la flèche b, une quantité prédéter- minée de ciment sur la couche 4; ce doseur à ciment est constitué par un rotor d'entraînement 61 monté dans un tube 62 et portant, sur sa périphérie, des barres longi- tudinales équidistantes 63 qui délimitent, entre-elles, des alvéoles de dosage; l'ensemble ainsi constitué est construit de façon très rigide pour garantir le volume des alvéoles. Le tube 62 possède un sytème d'ouverture rapide permettant le nettoyage des alvéoles composées par les barres 63 soudées sur le rotor 61. De plus, il est nécessaire que l'ensemble constitué. par le rotor 61 et les barres longitudinales 63 soit monté dans le tube 62 avec un jeu minimum pour éviter tout écoulement incontrôlé de ciment. Le doseur à ciment 60 est alimenté en ciment par gravité et par lit fluidisé; le volume important du réservoir à ciment 6 permet la détente de l'air qui a servi au transport du ciment dans ce réservoir, sans perturber le remplissage régulier des alvéoles délimitées par le rotor 61 et les barres longitudinales 63. Les rotations du rotor 61 et de la pompe doseu- se 50 sont commandées à partir d'un moteur de commande non représenté; ce moteur est relié à une centrale de commande 7 comportant un calculateur sensible à la vitesse d'avancement du premier châssis 2 et commandant, en retour, les quantités de ciment et d'eau respective- ment délivrées pour un mètre carré de chaussée 1 selon la couche 4 pour les faire correspondre à des valeurs de consigne prédéterminées. La centrale de commande 7 permet donc, à l'opérateur de mattriser la composition exacte de la couche 4 et ce quelle que soit la vitesse de déplacement du premier chassis. Par ailleurs, le réservoir d'eau 5 et le réser- voir de ciment 6 comportent, tous deux, des sondes de niveau bas, reliées à la centrale de commande 7 pour arrêter le dispositif en cas de manque d'eau ou de ciment; il est, par ailleurs, prévu dans le réservoir à ciment 6 une sonde de niveau susceptible de renseigner continuelle- ment l'opérateur sur l'état de remplissage de ce réservoir. Selon la figure 2, le second châssis 3 comporte les éléments suivants, placés les uns derrière les autres dans le sens d'avancement: - un rotor de fraisage 10 disposé dans une chambre de décohésion 11, - une grille de calibrage 12 disposée en arrière de la chambre de décohésion 11, - un rotor de malaxage 13, - un rotor mélangeur 14, - une vis de répartition 15, - une lame de nivellement 16. Le rotor de fraisage 10 est constitué par un tube d'entraînement 17 disposé perpendiculairement à la d.rection d'avancement A, et sur lequel est soudée une spire 18 en tôle très rigide; ce rotor 10 est muni de deux séries de dents en carbure, à savoir une série 19 soudée sur le tube et une série 23 soudée à l'extérieur de la spire 19. L'ensemble du rotor ainsi défini est mobile en rotation dans un carter 24 délimitant la chambre de décohésion ll; cette dernière comporte des lames de décohésion 25 qui limitent l'espace libre existant entre le carter 24et la spire 18, et par suite, permettent la décohésion des matériaux les plus tendres. Le rôle du rotor 10 est le suivant: lorsque le second châssis 3 se déplace selon la flèche A, les dents 19, 23 du rotor 10 viennent attaquer la chaussée 1 recou- verte par la couche 4 sur une hauteur h prédéterminée par la position des vérins de nivellement 31; les dents fraisent et décohésionnent alors la chaussée, les maté- riaux et le ciment sur cette hauteur h; ensuite, la spire 18 du rotor 10 ramène les matériaux dans l'axe de la machine et malaxent fortement l'ensemble agrégats, ciment et eau. Pour améliorer ce malaxage, et de façon non représentée, il est possible de prévoir une addition d'eau supplémentaire à la partie avant de la chambre de décohé- sion 11. Au cours de leur traitement dans la chambre de décohésion 11, les agrégats provenant de la chaussée 1 sont projetés sur la grille de calibrage 12 fixée à la partie arrière de la chambre Il; cette grille est constituée de barreaux approximativement verticaux fixés à une certaine distance les uns par rapport aux autres: elle arrête les gros éléments qui, en tombant au fond du carter 24, sont repris par le rotor de fraisage 10. La distance existant entre les barreaux de la grille 12 est réglable pour permettre de s'adapter aux différents maté- riaux. Cette grille 12 est, d'une façon connue en elle- même, suivie du rotor de malaxage 13 parallèle au rotor de fraisage 10 et constitué par des bras 26 montés sur un arbre d'entraînement carré 27. La configuration des bras 26 est choisie de manière telle qu'ils passent entre les barreaux constituant la grille de calibrage 12 au cours de leur rotation. La fonction de ce rotor de malaxage est double d'une part, il aide au dégagement de la grille de calibrage 12 et, de ce fait, contribue au calibrage des agrégats, et d'autre part, il homogénéise ces derniers en brassant les matériaux sortant de la grille 12. Le rotor de malaxage 13 est suivi par et alimente ll le rotor mélangeur 14 qui est constitué par un arbre 28, longitudinal par rapport à la direction de déplacement A, sur lequel sont montés des bras 29 munis de palettes interchangeables 34; la disposition des bras 29 est telle que ceux-ci constituent une spire qui, tout en malaxant fortement les agrégats, les évacue vers l'arrière du dis- positif, dans la direction opposée à la flèche A. La vitesse de rotation de l'arbre 28 qui est commandée par un moteur annexe, non représenté, peut être réglée dans certaines limites pour pouvoir s'adapter aux caractéris- tiques du matériau à traiter. Les matériaux évacués par le rotor mélangeur 14 sont repris par une vis de répartition 15 d'axe 35, transversal par rapport à la direction de déplacement; cette vis 15 qui est commandée par un moteur hydraulique non représenté étale les matériaux qui lui sont fournis sur la chaussée 1, selon une hauteur H définie par une lame de nivellement réglable en hauteur. La commande de la vis transversale 15, de la lame de nivellement 16 et le contrêle de la vitesse de l'arbre 28 du rotor mélangeur 14 sont effectués depuis le sol par un opérateur. Par ailleurs, et de façon non représentée sur la figure, le rotor mélangeur 14, la vis de répartition 15 et la lame de nivellement 16 constituent un ensemble monté sur un chariot susceptible d'être déplacé longitu- dinalement pour permettre d'accéder à la grille de cali- brage 12 et au rotor de malaxage 13 et de nettoyer ces derniers. R E V E N D I-C A T I 0 N S 1 ) Atelier de reconditionnement d'une chaussée (1) susceptible de se déplacer sur cette dernière et d'y répartir une couche de liant (4), notam- ment de ciment, puis de l'attaquer sur une épaisseur (h) prédéterminée pour la fragmenter et la concasser en agré- gat avant de l'homogénéiser et de la malaxer, et enfin de la redistribuer sur la chaussée (1), dispositif comportant, dans le sens d'avancement du dispositif, un doseur à ciment (60), un rotor de fraisage (10) disposé dans une chambre de décohésion (11) pour attaquer la chaussée (1) à traiter, une grille de calibrage (12) et un rotor de malaxage (13), dispositif caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, un premier châssis (2) monté sur des roues (20) suscepti- ble de se déplacer par translation le long de. la chaussée (1) et portant le doseur à ciment (60) associé à un réser- voir à ciment (6), un réservoir à eau (5) relié-à une pompe doseuse (50), un moteur de commande du doseur à ciment (60) et de la pompe doseuse (50) ainsi qu'une cen- traie de commande (7) comportant un calculateur sensible à la vitesse d'avancement du premier châssis (2) et com- mandant en retour les quantités de ciment et d'eau respec- tivement délivrées pour un mètre carré de chaussée (1), par le doseur à ciment (60) et la pompe doseuse (50) pour les faire correspondre à des valeurs de consigne prédé- terminées, et, d'autre part, un second châssis (3) suivant le premier (2) s'appuyant sur des organes roulants (30) par l'intermédiaire de vérins de nivellement (31) et portant le rotor de fraisage (10), la grille de calibrage (12) ainsi que le rotor de malaxage (13). 2 ) Atelier selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le doseur à ciment (60) est constitué par un rotor d'entratnement (61) monté dans un tube (62) et sur la périphérie duquel sont soudées des barres longitudinales (63) équidistantes, délimitant entre-elles des alvéoles de dosage. 3 ) Atelier selon l'une quelconque des reven- dications let 2, caractérisé en ce que le réservoir à ciment (6) et le réservoir à eau (5) sont munis de sondes de niveau coopérant avec la centrale de commande (7) pour arrêter la mise en oeuvre du dispositif en cas de manque d'eau ou de ciment. 4 ) Atelier selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que le rotor de fraisa- ge (10) est constitué par un tube d'entraînement (17) disposé sensiblement transversalement par rapport à la direc- tion d'avancement (A) et sur lequel est soudée une spire (18), ce rotor (10) comportant deux séries de dents, notamment en carbure, dont l'une (19) est soudée sur la périphérie du tube (17) tandis que l'autre (23) est soudée à l'extérieur de la spire (18). ) Atelier selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un rotor mélangeur à vitesse variable (14) d'axe (28) longitudinal par rapport à la direction de déplacement (A) et monté en arrière du rotor de malaxage (13), ce rotor mélangeur (14) comportant des bras mélangeurs (29) munis à leur extrémité de palettes interchangeables (34) et constituant une spire susceptible d'évacuer en les mélangeant les agrégats prove- ant du rotor de malaxage (13) vers l'arrière du dispositif. 6 ) Atelier selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une vis de répartition (15) d'axe (35) transversal par rapport à la direction de déplacement et montée en arrière du rotor mélangeur (14) pour étaler les agrégats provenant de ce dernier, cette vis de répartition (15) coopérant avec une lame de nivellement (16) de hauteur variable permettant de régler la hauteur d'agrégats redistribués sur la chaussée (1). 7 ) Atelier selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que le rotor mélangeur (14), la vis de répartition (15) et la lame de nivellement (16) constituent un ensemble monté sur un chariot suscep- tible d'être déplacé longitudinalement pour. permettre d'accéder à la grille de calibrage (12) et au rotor de malaxage (13). 8 ) Atelier selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que le tube (62) qui reçoit le rotor (61) muni des barres (63), s'ouvre rapidement pour accéder aux alvéoles de dosage, afin de nettoyer régulièrement ces dernières et garantir une régularité du dosage.