Brevet FR2607746A1 — publié le 19880610

La présente invention concerne la fabrication d'articles ou de produits et de structures pour le génie civil et a, notamment, pour objet un dispositif de mou- lage des produits en fibrobéton. Il est avantageux d'appliquer la présente in- vention dans différents domaines du génie industriel et civil pour mouler des articles à parois minces jusqu'à mm d'épaisseur en fibrobéton caractérisés par une haute résistance tels que: plateaux, coffrages non dé- montables, articles de pavage, revêtements et structures de protection, auvents, panneaux de cloison et panneaux de plancher, éléments décoratifs, blocs de ventilation, etc. La fabrication de différents articles à pa- rois minces en fibrobéton, ceest-à-dire, en béton ren- forcé avec des fibres dispersées, est devenue, à l'heure actuelle, un problème important à la suite d'un élargis- sement considérable du domaine de son emploi. Quoique les compositions des mélanges des fibrobétons soient as- sez perfectionnées et se présentent en une vaste diver- sité, la technologie de moulage et, par conséquent, les dispositifs pour leur mise en oeuvre ne sont pas suffi- samment étudiés. Dans le but d'obtenir des articles à parois minces caractérisés par de hautes propriétés phy- siques et mécaniques, il est indispensable d'assurer le renforcement avec des fibres d'une manière régulière et intégrale en les dispersant suivant tout le volume de l'article en utilisant des mélanges rigides, c'est-à-di- re des mélanges ayant un faible rapport eau-ciment. Il convient de noter que les fibres de même que les grains d'un agrégat, par exemple du sable, doivent être enve- loppés d'un lait de ciment. Les méthodes ordinaires traditionnelles s'avèrent inefficaces au moulage des ar- ticles à parois minces à partir des mélanges rigides à cause de l'agglomération du mélange en mottes qui com- promet l'intégrité du renforcement et baisse la robus- tesse de l'article. On connalt des dispositifs de moulage d'arti- cles en fibrobêton constitués par un plateau et un méca- nisme de travail composé de buses à travers lesquelles on refoule (pulvérise) des liants (ciment, gypse), un agrégat, de l'eau et des fibres. Tous ces composants sont pulvérisés en couches sur un plateau jusqu'à l'ob- tention d'un article d'une épaisseur désirée. Les inconvénients de ces dispositifs résident en une mauvaise aptitude à la fabrication, un bas rende- ment et une robustesse médiocre des articles moulés du fait que la pulvérisation nécessite une quantité élevée d'eau et en ce qu'ils n'assurent pas l'obtenion de la répartition régulière des fibres dans un article et une densité uniforme d'un article. En outre, les fibres ne sont pas enveloppées, en mesure suffisante, du lait de ciment, et il est pratiquement impossible de produire des articles d'une épaisseur régulière. On connatt aussi un dispositif pour le mou- lage d'articles en béton comportant, montés successive- ment sur un portique, une trémie avec un alimentateur, un organe de travail pour le distributeur de mélange, réalisé sous forme d'un mécanisme à vis transporteuse et un rouleau compacteur. Le mécanisme à vis transpor- teuse est destiné à étaler un mélange sur le plateau et est monté dans le plan horizontal en amont du rouleau (brevet d'invention des Etats-Unis d'Amérique N 3541931 Cl. Int. EO1 C 19/22). L'inconvénient majeur de ce dispositif rési- de en ce qu'en cas de moulage d'articles à parois min- ces en fibrobéton, le mécanisne à vis transporteuse ne peut pas répartir régulièrement le mélange de fibrobé- ton suivant toute "la largeur du plateau, ayant pour ré- sultat la formation de mottes du mélange et une mauvai- se intégrité du renforcement par les fibres, ce qui sup- prime pratiquement la possibilité de la production d'ar- ticles à parois minces en fibrobéton. En outre, le mou- lage des articles nécessite une consommation élevée des composants de départ d'un mélange (ciment, fibres), ce qui conduit à l'augmentation du prix de revient des articles. On s'est donc proposé de mettre au point un tel dispositif pour le moulage d'articles en fibrobé- ton, dans lequel l'organe de travail effectuant l'éta- lement du mélange du distributeur de mélange serait ré- alisé selon une telle conception qu'il permettrait d'assurer un étalement régulier d'un mélange rigide sur un plateau. Le problème, ainsi posé, est résolu à l'aide d'un dispositif de moulage d'articles en fibrobéton comportant un plateau et un portique, montés de manière à pouvoir se déplacer l'un par rapport à l'autre, le portique portant montés sur lui successivement au-des- sus du plateau un distributeur de mélange avec un orga- ne de travail effectuant l'étalement du mélange, et un rouleau compacteur, caractérisé selon l'invention en ce que l'organe de travail réalisant l'étalement du mélan- ge du distributeur de mélange est constitué par des spi- rales hélicoïdales rotatives, réalisées à partir de bar- res avec un pas et un diamètre identiques, montés dans le plan vertical suivant toute la longueur du rouleau compacteur à une distance égale entre"leurs axes verti- caux, cette distance étant inférieure à leur diamètre et avec un espacement par rapport au plateau. L'organe de travail réalisé selon la concep- tion revendiquée ameublit, répartit régulièrement le mé- lange suivant toute la largeur du plateau et l'étale à une épaisseur imposée, La conception et la disposition des spirales hélicoïdales de l'organe de travail permet- tent de supprimer l'enroulement des fibres sur les spi- rales et la formation de mottes dans le mélange, ce qui assure, à son tour, l'homogénéité du mélange et élève sensiblement la robustesse d'un article moulé grace à l'intégrité du renforcement de la dispersion, En outre, le prix de revient des articles moulés à l'aide du dispositif revendiqué se trouve di- minué grâce à l'utilisation de mélanges rigides conte- nant une quantité requise minimale de ciment et de fi- bres. os05 Selon une variante préférée de réalisation de l'invention, le pas d'une spire de chaque spirale hélicoldale constitue 3 à 10 fois le diamètre de sa barre. Le choix du pas des spirales dans ces limites assure les conditions les plus efficaces du fonctionne- ment de l'organe de travail. La diminution du pas des spirales peut entraîner le coincement des spirales alors que l'augmentation du pas des spirales l'organe de tra- vail n'assure pas la distribution effective du mélange sur le plateau. Il est avantageux que le diamètre de chaque spirale hélicoïdale constitue 1 à 2 fois la longueur d'une fibre. La diminution du diamètre de la spirale hélicoïdale peut aboutir à des endommagements mécani- ques des fibres, ce qui baisse la qualité d'un article moulé, et aussi à l'enroulement des fibres sur les spi- rales, ce qui empêche de répartir d'une manière réguliè- re le mélange sur le plateau et, par conséquent, d'assu- rer l'homogénéité et l'intégrité du moulage. L'augmenta- tion du diamètre des spirales conduit à un éparpillement du mélange en désordre sur le plateau ou au-delà de ses limites. Selon l'une des variantes de l'invention, la distance entre les axes longitudinaux des spirales héli- co-dales voisines constitue 0,6 à 0,8 fois leur diamètre. Si l'on augmente cette distance, le mélange se répartit sur le plateau d'une manière irrégulière. La diminution de cette distance entre les axes des spi- rales aboutit au coincement des spirales hélicoidales et & l'endommagement des fibres. Selon l'un des modes de réalisation, le dispo- sitif est équipé d'un rouleau auxiliaire, pourvu de cou- teaux circulaires-montés sur le portique en aval du rou- 2607746 leau compacteur formé avec des gorges circulaires perpen- diculaires à son axe longitudinal, un nombre de spirales hélicoïdales de l'organe de travail du distributeur de mélange étant réalisé avec une longueur inférieure à celle des autres spirales alors que chaque spirale héli- coïdale raccourcie, la gorge circulaire et le couteau circulaire sont disposés successivement l'un après l'au- tre dans le plan vertical, La présence d'un rouleau auxiliaire et l'uti- lisation d'un rouleau compacteur, pourvu de gorges cir- culaires, permettent de mouler des articles à parois minces avec des nervures et des saillies d'ancrage, par exemple en forme de queues d'aronde nécessaires à éle- ver la sécurité de 1' adhésion des articles à parois minces par exemple de panneaux utilisés pour le revête- ment de bâtiments et d'ouvrages. De plus, la présence de nervures et de saillies d'ancrage élève la rigidité des articles. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec réfé- rences aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la Figure 1 est une vue générale d'un dispositif (vue de côté); - la Figure 2 montre une paire de spirales voisines de l'organe de travail du distributeur de mélange; - la Figure 3 est une vue générale d'un dispositif de moulage d'articles avec des nervures (Vue de côté); - la Figure 4 montre un organe de travail du dis- tributeur de mélange montré sur la Figure 3; - la Figure 5 montre un rouleau compacteur du dis- positif montré sur la Figure 3; - la Figure 6 montre un rouleau Auxiliaire du dis- positif montré sur la Figure 3. A titre d'exemple, on décrit des dispositifs pour le moulage d'un article en forme d'une tble mince en fibrobéton jusqu'à 10 mm d'épaisseur. EXEMPLE 1 Le dispositif est constitué par un bâti (Fi- gure 1) sur lequel est monté un plateau 2 et un organe d'entratnement 3 du distributeur de mélange 4 monté sur un portique 5 et constitué pur une trémie 6 pourvue d'une fermeture 7 et d'un alimentateur 8, un vibrateur 9 disposé sur la trémie 6 et un organe de travail 10 pour l'étalement réalisé sous forme d'une rangée de spirales hélicoïdales rotatives II. En aval du distri- buteur de mélange 4, sur le portique 5, est monté un mécanisme compacteur 12 constitué par un rouleau cylin- drique compacteur 13 pourvu d'un organe d'entralnement 14, un vibrateur 15 et un régulateur 16 de la position du rouleau 13. Le mélange 17, utilisé pour le moulage d'un article, se trouve sur le plateau 2. L'organe de tra- vail 10 est pouvu d'un organe d'entralnement 18 et est monté verticalement en aval de la trémie 6 devant le rouleau compacteur 13 suivant toute la longueur de ce dernier. Toutes les spirales hélicoidales II (Figure 2) sont réalisées avec un pas "H" et un diamètre "D" égaux et montés à une distance égale "1", mesurée entre leurs axes verticaux dans chaque paire voisine et infé- rieure à leur diamètre "D", Les spirales hélicoidales II doivent être montées dans un plan vertical au-dessus du plateau 2 avec un espacement imposé qui dépend de l'épaisseur dé- sirée de l'article à. mouler. Le pas "H" de la spire de chaque spirale II égale 3 à 10 fois le diamètre "d" de sa barre et son diamètre doit être choisi dans les limites de 1 à 2 fois la longueur des fibres. La distance 1 est choisie dans des limites de 0,6 à 0,8 fois le diamètre D des spirales hélicoïdales II. Le dispositif revendiqué fonctionne de la manière suivante. On positionne au-dessus du plateau 2 'Figu- re 1) les spirales hélicoïdales II ainsi que le rouleau 13 à l'aide d'un régulateur 16 en conformité avec l'é- paisseur voulue d'un article à mouler. La trémie 6 du distributeur de mélange 4 est remplie d'un mélange 18 fini de fibrobéton conte- nant une quantité minimale d'eau. Ensuite, on met en marche l'organe d'entrai- nement du distributeur de mélange 4 qui commence à se déplacer vers le plateau 2 et dès qu'il a atteint le bord du plateau 2, la fermeture 7 de la trémie 6 s'ou- vre et l'alimentateur 8, le vibrateur 9 de la trémie 6 et l'organe d'entraînement 18 de l'organe de travail 10 du distributeur de mélange 4 entrent en action. Pendant que le distributeur de mélange 4 continue à se déplacer, le mélange 17 est amené en continu vers le plateau 2. L'organe de travail 10 du distributeur de mélange 4 dis- posé verticalement suivant toute la largeur d'un article à mouler, ameublit, répartit et étale régulièrement le mélange sur le plateau 2 en assurant une épaisseur re- quise. Lorsque le rouleau 13 est venu en contact avec le mélange 17 se trouvant sur le plateau 2, on met en marche l'organe d'entraînement 14 du rouleau 13 et le vibrateur 15. En tournant dans le sens inverse par rapport au déplacement du plateau 2, le rouleau 13 com- pacte le mélange et aplanit la surface de l'article à mouler. Le portique 5 continue à se déplacer jusqu'à ce que le rouleau 13 compacte toute la surface de l'arti- cle moulé. Ensuite, tous les mécanismes glu dispositif sont débranchés dans le même ordre. On dépose du bati le plateau 2 avec l'article moulé, ramène le portique dans sa position de départ et tout le processus peut recommencer. Le vibrateur 9 sert a prévenir la formation de la stagnation du mélange dans la trémie 6 pendant que le mélange 17 est transporté par exemple vers un transporteur à bande, Dans ce cas, le portique 5 portant le dis- tributeur de mélange 4 et le mécanisme de compactage 12 se déplace par rapport au plateau fixe 2. Toutefois, dans les autres variantes de réalisation de la présen- te invention, le plateau 2 peut se déplacer alors que le distributeur de mélange 4 et le mécanisme de compac- tage 12 peuvent rester immobiles. Pour fabriquer des articles avec une surface décorative, on fait appel à un rouleau 13, dont la sur- face est cannelée ou bien on moule l'article en orien- tant sa face frontale vers le bas. Dans ce cas, on a recours à des matrices qui peuvent occuper, en fonction de l'intention de l'architecture, soit tout le plateau 2 ou bien seulement une partie de celui-ci. En vue de produire des articles avec une surface curviligne, on utilise un plateau 2 curviligne. EXEMPLE 2 A titre d'exemple on décrit un dispositif de moulage représenté sur la Figure 3, pour le moulage d'un article en forme d'une tôle mince en fibrobéton ayant des nervures d'ancrage en forme de queues d'aronde, destinée à être utilisée, par exemple, en tant que cof- frage non démontable pour la construction des bâtiments en béton monolithe. A la différence du dispositif représenté sur la Figure 1, ce dispositif comporte un rouleau auxiliai- re 19 avec un vibrateur 20 et un régulateur 21 de la-po- sition du rouleau 19 monté en aval du mécanisme de com- pactage 12. Plusieurs spirales hélicoldales 11 sont rac- courcies (sur la Figure 4, chaque troisième spirale est raccourcie) dans le but de former des nervures 22 du mé- lange 17. Des gorges circulaires 23 sont pratiquées sur le rouleau compacteur 13 et des couteaux circulaires 24 (Figure 6) sont montés sur le rouleau auxiliaire 19. Chaque spirale raccourcie II, la gorge circulaire 23 et le couteau circulaire 24 sont disposés successivement l'un après l'autre dans un plan vertical. L'espacement entre les spirales raccourcies II et le plateau 2 correspond à la hauteur des nervures à former 22. Le fonctionnement du dispositif représenté sur la Figure 3 est analogue à celui du dispositif re- présenté sur la Figure 1. On remplit la trémie 6 du distributeur de mélange 4 d'un mélange fini de fibrobéton 17 contenant une quantité minimale d'eau. On met en marche 1torgane d'entralnement 3 du distributeur de mélange 4 qui com- mence à se déplacer vers le plateau 2 et après qu'il s'est rapproché du bord du plateau 2, la fermeture 7 de la trémie 6 s'ouvre, l'alimentateur 8, le vibrateur 9 et l'organe de travail 10 du distributeur de mélange 4 entrent en action. Le mélange 17 est amené vers le pla- teau 2. L'organe de travail 10 ameublit, répartit et étale régulièrement le mélange sur le plateau 2 en assu- rant une épaisseur imposée. Des saillies de mélange se forment aux endroits o les spirales II sont raccourcies pendant le passage desdites spirales et sont destinées à la formation des nervures 22. Dès que le rouleau 13 a été entré en contact avec le mélange 17 sur le plateau 2, l'organe d'entrai- nement 14 du rouleau 13 et les vibrateurs 15 et 20 en- trent en action. Le rouleau compacteup 13 compacte le mélange et aplanit la surface de l'article moulé. Les nervures 22 sont formées SUr la surface de l'article moulé a l'aide des gorges circulaires 23, Le rouleau auxiliaire 19, pourvu des couteaux circulaires 24, pas- se et forme définitivement l'article avec les nervures 22 en queue d'aronde. L'article moulé fini est transporté ensemble avec le plateau 2 vers l'opération de séchage et on pose un nouveau plateau 2, La composition de tous les articles fabri- qués était la suivante 41,7 % de ciment d'une résistance de 40 à 50 MPa, 41,7 % d'agglomérat, sable de quartz, 2 % de fibres de verre résistant à l'alcali, de à 50 mm de longueur, 14,6 % d'eau, Un mètre carré des plateaux de 2000 mm de longueur, de 2000 mm de largeur et de 10 mm d'épais- seur soumis aux essais de flexion par une charge ré- gulière supporte la charge allant jusqu'à 800 kg, La productivité de ce dispositif est de cinq fois supérieure à celle du dispositif qui moule les articles en fibrobéton par pulvérisation du mélange sur le plateau 2 et l'assortiment des articles est sen- siblement plus vaste, ce dispositif donne la possibi- lité de produire des articles et structures qui ne peu- vent pas être fabriqués par pulvérisation. La consommation de ciment pour le moulage d'un article dans le dispositif revendiqué est réduite au minimum tandis que dans le dispositif fabriquant des articles par pulvérisation du mélange, la consom- mation de ciment dépend des processus technologiques et dépasse notablement cette consommation minimale qui est indispensable pour obtenir un article d'une résis- tance imposée. 11 U(0 REVENDICATIONS 1. Dispositif de moulage d'articles en fibro- béton comportant un plateau (2) et un portique (6), mon- tésde manière à pouvoir se déplacer l'un par rapport à l'autre, le portique (5) portant monté successivement au-dessus du plateau (2) un distributeur de mélange (4) avec un organe de travail (10), et un rouleau compacteur (13), caractérisé en ce que l'organe de travail (10) pour l'étalement du mélange du distributeur de mélange (4) est constitué par une rangée de barres rotatives (11) en forme de spirales hélicoïdales avec un pas (H) et un diamètre (D) égaux, montés dans le plan vertical suivant toute la longueur du rouleau compacteur (13) à une distance égale (1) entre les axes verticaux et in- férieurs à leur diamètre (D), avec un espacement par rapport au plateau (2). 2. Dispositif de moulage d'articles en fibro- béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pas (H) de la spire de chaque spirale hélicoïdale (II) égale 3 à 10 fois le diamètre (d) de sa barre. 3. Dispositif de moulage d'articles en fibro- béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre (D) de chaque spirale hélicoïdale (II) éga- le 1 à 2 fois la longueur des fibres. 4. Dispositif de moulage d'articles en fibro- béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance (1) entre les axes verticaux des spirales hélicoïdales voisines (11) égale 0, 6 à 0,8 fois leur diamètre (D). 5. Dispositif de moulage d'articles en fibro- béton selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est muni d'un rouleau auxiliaire (19) avec des couteaux circulaires (24) montés en aval du rouleau com- pacteur (13) formé avec des gorges circulaires (23) per- pendiculaires à son axe longitudinal, plusieurs spirales hélicoïdales (11) étant réalisées avec une longueur in- férieure à celle des autres spirales et en ce que chaque 12 2607746 spirale hélicoïdale raccourcie (11), la gorge circulaire (23) et le couteau circulaire (24) sont disposes succes- sivement l'un après l'autre dans un plan vertical.