Brevet FR2598348A1 — publié le 19871113

La présente invention a pour objet des installations et procédés correspondants pour la préfabrication de composants en béton armé permettant en particulier la production sur une même ligne de préfabrication, de composants successifs pouvant être différents pour répondre dans les délais les plus brefs à des besoins nombreux et variés. Elle s'applique plus particulièrement à la préfabrication de composants tels ceux faisant l'objet des demandes françaises 78/01.158 du 17 Janvier 1978 78/35.505 du 18 Décembre 1978 79/00.496 du 10 Janvier 1979 au nom du titulaire des présentes. Les composants décrits dans ces demandes sont généralement de grandes dimensions puisque la hauteur des panneaux de murs est sensiblement égale à celle de plancher à plancher, la longueur des panneaux de planchers est sensiblement la portée entre murs porteurs, celle des panneaux de couverture est sensiblement celle des pans de toiture correspondants. I1 est donc évident que tous les composants de tels types ou de tous autres types de grandes dimensions sont à choisir dans un catalogue varié compte tenu des rôles des composants (murs, planchers, couverture, longrines, linteaux, seuils, appuis, éléments d'angles, etc ...) des dimensions, des impératifs de résistance mécanique du fait des charges, etc ... Or il est évident également que même en faisant appel à une certaine normalisation par exemple dans les dimensions, le nombre de types de composants différents reste élevé. On conçoit donc aisément, même en se basant sur un stock qui ne doit pas être trop considérable, si l'on désire limiter les investissements, que l'on doive disposer de lignes de fabrication d'une très grande souplesse pour répondre à des commandes au fur et à mesure de leur arrivée, par une mise en fabrication du nombre voulu de composants de chaque type et ceci dans un ordre correspondant à celui des départs des livraisons successives, c'est-à-dire, à celui de la progression des divers chantiers. On conçoit, d'ailleurs, que les composants d'un bâtiment restreint tel qu'une petite maison individuelle puissent faire l'objet d'une livraison unique mais qu'il en va différemment pour des ensembles plus importants pour lesquels le planning des fabrications et des livraisons doit coïncider, au décalage dans le temps près, à celui du chantier de construction. Cet ordonnancement et cette planification sont des impératifs auxquels doit répondre avec diligence, efficacité et précision l'installation de préfabrication. Or les très nombreux types d'installations de préfabrication existantes sont généralement prévus pour la production soit en très grandes séries de composants de dimensions plus réduites que celles envisagées plus haut, soit en séries plus réduites de composants de grandes dimensions mais de types peu variés. Or les besoins résultant de la mise en oeuvre de composants tels ceux décrits dans les demandes antérieures ci-dessus mentionnées se traduisent par une aussi grande variété de problèmes dus à la variété des moules et des ferraillages, de leurs formes, de leurs dimensions, des composants qui en résultent, et bien entendu au cours de la fabrication, des conditions physiques, mécaniques et même chimiques que l'on rencontre lors du moulage, de l'étuvage et des diverses manutentions. Les installations conformes à l'invention et le procédé qu'elles mettent en oeuvre ont donc pour but de répondre à ces besoins variés à des prix de revient compétitifs. I1 faut donc à la fois réduire dans la mesure du possible les investissements, la consommation d'énergie et la main d'oeuvre, puisque les matières premières tant en quantité qu'en qualité sont imposées par les spécifications des commandes. Ces installations comprennent donc à partir d'un magasin de moules constamment réalimenté par ceux sortant de chaîne et recyclés, les moyens de manutention nécessaires pour les amener à un poste où le moule est huilé puis oU le ferraillage est sélectionné selon le moule et le composant et posé, puis à un poste de moulage où au moins une centrale à béton assure la coulée, avec vibrations éventuelles, du mélange correspondant en composition et en quantité aux caractéristiques de chaque composant et de son moule, les moules garnis étant ensuite déversés à un poste finissant par vibration et/ou talochage la mise en place du béton dans le moule, puis tranférés vers des lignes d'étuvage dans chacune desquelles les moules suivent un programme préétabli (vitesse d'avancement, profil de température dans l'espace et dans le temps essentiellement), pour parvenir finalement à au moins une partie de démoulage où les composants sont extraits par le haut et transportés vers le stockage et/ou l'expédition, les moules étant alors nettoyés et tirés pour recyclage au magasin de départ. L'étuve est de plus équipée des moyens de manutention, tant à l'entrée qu'à la sortie, nécessaires à la desserte des différentes lignes détuvage. De telles installations peuvent etre entièrement pilotées par un calculateur central dans lequel on introduit Zes commandes de composants (nombre, type, dimension, ferraillage, composition du béton, date et heure prévues pour la sortie d'usine), qui selectionne les moules, ferraillages, bétons et lignes d'étuvage, et assure le contrôle d'étuvage de chacune d'elles en différents points, essentiellement de leur longueur pour assurer le profil thermique voulu à chaque opération d'étuvage au cours de l'avance de chaque moule. Cette régulation peut donc grace au contrôle par des capteurs, tenir compte de l'exothermicité de la prise du béton et bien entendu de l'extraction et de l'élimination progressive de la. vapeur. Les installations conformes à l'invention mettent en oeuvre les phases successives correspondantes du procédé, ci-dessus énumérées à propos de chaque poste et qui seront détaillées dans la description qui va suivre. Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques et les avantages de la présente invention, on va en décrire un exemple de réalisation étant bien entendu que celui-ci n'est pas limitatif quant à son mode de mise en oeuvre et aux applications qu'on peut en faire. On se reportera à la figure unique qui représente très schématiquement en plan une installation conforme à la présente invention. On notera que pour assurer la meilleure qualité aux composants préfabriqués conformément à la présente invention et pour assurer une parfaite maîtrise du processus d'élaboration, il est nécessaire de partir de matières premières aussi peu humides que possible d'où le stockage du sable et du ciment en silos, des trémies étant prévues pour les agrégats avec les dispositifs nécessaires pour l'évacuation de leur eau avant transfert vers le malaxage. On notera de plus que la tendance vers des composants de grandes dimensions, mais aussi peu pesants que possible, conduit à des épaisseurs de voiles ou de dalles relativement fines ce qui va de pair avec un ferraillage léger et avec une granulométrie fine nécessitant une grande précision et la recherche d'une grande qualité dans la fabrication pour assurer une parfaite homogénéité au béton à tout moment du procédé et en tout point de chaque composant. Sur la figure on trouve donc un convoyeur 1 à agrégats alimentant ces trémies 2 équipées de dispositifs de reprise 3. Par ailleurs, est prévue en 4 l'alimentation en ciment des silos 5. De même, sont prévus des silos à sable 5' alimentés en 4'. Le transfert des produits de base vers les trémies de pesage de la plateforme de malaxage 6 est effectué de préférence par tapis pour agrégat et par vis pour le ciment, le sable étant transféré par tapis ou vis selon le cas. Les silos à sable et les trémies à agrégat sont équipés d'un système de pesage à compensation automatique d'erreur et d'un contrôle hygrométrique connecté au calculateur central pour définir la quantité d'eau nécessaire. Le silo à ciment est équipé d'un système de pesage et des moyens de fermeture étanche nécessaires pour assurer une humidité aussi faible que possible. Cés silos et trémies, qui peuvent être en nombre quelconque pour assurer l'alimentation selon les qualités et granulométries voulues, sont de préférence placés à un niveau supérieur au malaxeur 6. De même le réservoir d'eau 7 est de préférence situé au-dessus de ce même malaxeur. La meilleure précision des dosages automatiques permet d'assurer la meilleure qualité à chaque coulée selon les besoins propres à chaque composant à préfabriquer. L'eau est donc dosée sur ordre 'du calculateur, non représenté sur la figure. Les divers produits sont amenés au malaxeur suivant un ordre et en quantité programmés correspondant à chaque mélange prévu pour chaque constituant à préfabriquer. Cette amenée n'est déclenchée qu'une fois que le malaxeur vidé dans une des trémies 9,10 prévues pour assurer le transfert au poste de coulée. Sur la figure, on n'a représenté qu'un ensemble de malaxage 6 équipé de divers silos et trémies et d'une élimination de déchets 8. Il est évident que l'on peut en prévoir plusieurs alimentant une série de trémies de transfert et de coulée telles que 9 et 10 qui se déplacent par exemple sur rails pour venir se placer au-dessus du poste de coulée en 11 afin d'assurer le moulage. La coulée est commandée et contrôlée par le calculateur central qui vérifie énergie consommée et quantités de produits et de mélanges. Le moule peut être éventuellement vibré au cours de la coulée. Ces moules sont généralement métalliques, ce qui assure un bel aspect de surface aux composants une fois démoulés et évite les torsions qui se produisent avec des moules insuffisamment rigides et celles correspondantes des composants qui deviennent alors inutilisables. Sur la figure, on a illustré schématiquement les divers types de moules 13,14 de longueurs et de largeurs très différentes, les trémies de coulée telles que 9, 10 étant adaptées aux diverses familles de moules. Ces moules passent dans une zone d'égouttage 15 pour parvenir au poste d'un finissage 16 équipé de taloches 17 ; en 15 et/ou 16 peut être prévu un système de vibration. L'ensemble de finissage est de préférence monté sur chemin de roulement 18 pour s'affranchir si besoin est de l'avance automatique des moules et assurer un bon finissage manuel. Les moules arrivent successivement sur un chariot 19 de transfert circulant sur la voie 20 d'amenée vers un élévateur 21 mobile sur une voie 22 pour assurer l'entrée en étuve. Cet ensemble 21-22 peut être de type transstockeur. I1 est commandé par le calculateur central pour amener chaque moule devant l'une 24 des lignes (juxtaposées et superposées) de l'étude 23 correspondant au programme d'étuvage choisi et pouvant différer d'une ligne à l'autre si celles-ci sont thermiquement isolées et équipées des moyens de contrôle, de chauffage, de régulation et d'extraction nécessaires. Chaque ligne telle que 24 tout comme les lignes extérieures à l'étuve peuvent être de tout type classique, à chaîne, à grille, à tapis, à pousseur, avec avance continue ou pas à pas selon les besoins et les variantes de solutions retenues notamment dans la construction de l'étuve. L'étuvage lui-même est comme on l'a mentionné contrôlé et piloté dans le temps et dans l'espace. La solution techniquement la plus simple est le chauffage électrique le plus aisé à réguler et d'une souplesse permettant la commande indépendante de plusieurs lignes d'étuvage si besoin est. L'un des rôles de l'ensemble de calcul est d'assurer un étuvage de la meilleure qualité sans choc thermique en utilisant au mieux l'exothermicité de la prise du béton. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le chauffage est effectué au moyen de résistances électriques à ailettes et convection. L'étuve 23 est équipée des moyens d'isolation nécessaires pour limiter les déperditions d'énergie, notamment du côté de l'entrée et de la sortie. A cette sortie on note, avec un ensemble 21,22 équivalant à celui d'entrée pour défourner les moules et les amener sur la ligne de transport vers le poste 25 d'ouverture des moules dégageant les constituants préfabriqués pour démoulage en 27, un poste intermédiaire 26 pouvant être prévu pour toute intervention manuelle si besoin est. Les divers constituants (tels que schématiquement représentés en 28,29 correspondant aux moules 13,14) sont extraits à l'aide d'un monorail à ventouses 30 qui descend vers le poste 27 en passant au-dessus des postes tels que 25,26 situés en amont pour emporter ensuite les constituants via 31 vers stockage et enlèvement pour livraison. Ces moules récupérés en 27 sont placés sur un chariot transbordeur 19 sur rails 20 du même type que rencontré précédemment pour les amener d'un poste de nettoyage 32, et d'huilage 33 en vue du retour vers le magasin 36 équipé également d'un dispositif 37 de type transstockeur rangeant les moules aux différents niveaux de rangement. Ils en seront extraits par le même dispositif 37 pour être placés sur transporteur et être dirigés vers le poste de démoulage 11 après ferraillage en 34 et fermeture des moules en 35. Les moules peuvent en effet présenter des éléments tels que bords rabattables, noyaux, parties mobiles que l'on peut Enfermer en vue du moulage et "ouvrir" pour le démoulage. Il est évident que l'on peut concevoir des variantes aux dispositifs qui viennent d'être décrits et mettant en oeuvre les phases ou étapes successives de procédé énumérées, sans sortie du cadre de la présente invention. La caractéristique essentielle de cette dernière étant la souplesse et l'adaptabilité à des productions de composants très différents, cela entraîne ipso facto de nombreuses possibilités de variations techniques. Sur la figure on a représenté par exemple une circulation de moules selon un circuit sensiblement rectangulcire à deux transferts longitudinaux parallèles et deu transborderients latéraux, mais on peut bien entendu imaginer une chaîne de fabrication sur un circuit continu en bouche par exemple ce qui est possible notamment si on dispose d'une place suffisante. On peut également concevoir des postes de même type montés en parallèle par exemple pour augmenter la capacité de production. I1 est également évident que dans le présent exemple on s'est limité à un béton à composition classique et à des ferraillages également classiques, mais que l'on peut s'en écarter en utilisant des installations équivalentes voire identiques avec par exemple l'entrée dans la composition de matières diverses (plastiques, colorants, fibres de verre, agents et additifs divers), d'éléments mécaniques divers avec le ferraillage ou en tenant lieu, de tubes, conduites, écrans ou crochets de fixation et/ou de manutention, cales et noyaux destinés à être maintenus dans le composant préfabriqué ou à en être extrait après fabrication. En ce qui concerne le calculateur central, il peut être de tout type classique adéquat tel qu'un ordinateur. I1 possède en mémoire par exemple note des données propres à chaque type de composant : type de moule et de ferraillage, composition du béton, conditions d'étuvage (essentiellement température et humidité en fonction du temps). En se basant d'une part sur les données commerciales introduites à savoir les commandes successives avec les nombres et types de composants et dates et heures d'expédition à prévoir, et d'autre part sur les données issues des capteurs distribués dans l'installation (essentiellement de contrôle des températures et de l'humidité) et de la bonne exécution des opérations successives. Ce calculateur commande l'ensemble des choix (moules, ferraillages, composition, tri final des produits et des moules) et des conditions d'étuvage. Revendications 1. Procédé de préfabrication de composants en béton de grandes dimensions dans lequel des moules sont ferraillés, les matières premières mélangées et malaxées puis coulées dans les moules, ceux-ci étant étuvés pour assurer la prise du béton puis démoulés, caractérisés par le fait que s'appliquant à la préfabrication successive de composants (29) de types, de formes, de dimensions et de compositions différentes, les moules correspondant à chaque composant désiré sont prélevés (19) successivement ferraillés (35) et coulés (11) selon les caractéristiques de chaque composant et de son moule, et étuvés (23) sur des lignes propres à chaque type ou famille de types de moules, les diverses opérations étant contrôlées et commandées par un calculateur central qui assure de plus l'ordonnancement des fabrications. 2. Installations de préfabrication de composants en béton de grandes dimensions comprenant à partir d'un magasin de moule, au moins un poste de ferraillage, au moins un poste de coulée-moulage, au moins un poste de démoulage, caractérisées par le fait que les moules sont prélevés successivement du magasin (36) selon leurs type et selon les besoins en composants, amenés automatiquement et successivement à au moins un poste de ferraillage (35) où ils recoivent chacun le ferraillage correspondant au composant, puis à au moins un poste de coulée/moulage (11) où ils recoivent en quantité et en composition correspondant à chaque composant le mélange de béton, les moules étant ensuite séparés par type de composant ou par famille de types de composants pour faire suivre à chaque type ou famille une ligne d'étuvage (24), les moules issus de l'étuvage étant démoulés (25), les composants envoyés au stockage/expédition (31) les moules nettoyés (32) et renvoyés (20) au magasin, l'ensemble des opérations étant contrôlé, commandé et régulé par un calculateur central recevant les données de contrôle de capteurs disposés dans l'installation, les données relatives aux commandes de composants et possédant en mémoire pour chaque type de composant le moule, le ferraillage, la composition et les conditions d'étuvage correspondants.