Brevet FR2635712A1 — publié le 19900302

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour appliquer sur des tubes un revêtement en béton armé, notamment destiné à lester ces tubes. Le revêtement de tubes par du béton est couramment pratiqué, soit pour lester les tubes (par exemple lorsqu'on veut poser des tubes au fond de l'eau dans des installations marines offshore, ou en rivière ou en zones marécageuses), soit pour protéger les tubes contre les agressions mécaniques (par exemple lorqu'on veut poser des tubes enterrés en tranchées pour des adductions d'eau, ou des évacuations d'eau). Un revêtement en béton est souvent appliqué sur des tubes en acier, après leur protection par une couche primaire anticorrosion. Ce revêtement a couramment une épaisseur de quelques centimètres. Pour assurer à ce revêtement de béton une meilleure résistance, on sait le renforcer par une armature, qui peut être un simple treillis métallique. Cette armature maintient bien l'épaisseur de béton qu'elle entoure, et constitue un bon accrochage pour l'épaisseur de béton qui l'entoure. Elle permet au revêtement en béton de mieux résister aux efforts qu'il subit dans la manipulation et l'utilisation des tubes (flexion, chocs, ...). La fabrication de tubes ainsi revêtus de béton armé, telle qu'elle est réalisée jusqu'a présent, comporte la séquence d'opérations suivante - on applique du béton sur la paroi du tube, - on pose sur cette paroi en même temps que l'application du béton un treillis métallique qui constituera l'armature, - on enroule cette armature autour du tube, généralement selon une hélice, - on accroche cette armature en certains points de la surface du béton, - on attend la prise du béton - après durcissement du béton, on coupe les parties d'armature qui dépassent du béton aux extrémités du tube, - on retouche le béton aux extrémités du tube pour recouvrir les sections encore apparentes de l'armature. L'application du béton est facile à mécaniser, par projection, sur le tube, qui défile en tournant devant une tête de projection. Mais d'autres opérations sont généralement réalisées à la main ; c'est notamment le cas pour poser, accrocher, enrouler l'armature, puis pour couper les extrémités qui dépassent et retoucher le béton aux extrémités du tube. Ces opérations manuelles sont longues, pas toujours fiables, et coûteuses ; elles ne peuvent s'opérer qu'en discontinu. La séquence impose une interruption pour la prise du béton, avec une attente de l'ordre de un ou deux jours, avant la découpe des parties d'armature qui dépassent et les reprises manuelles du béton aux extrémités du tube ; cette attente impose en outre manipulations et stockage intermédiaire des tubes, eux aussi malcommodes, coûteux et générateurs d'avaries. Le but de la présente invention est de remédier à tous ces inconvénients par un procédé nouveau et efficace et des dispositifs adéquats à le mettre en oeuvre automatiquement. Suivant l'invention, le procédé pour appliquer sur des tubes un revêtement en béton armé, consistant å appliquer sur le tube muni d'une couche primaire anticorrosion du béton, et une armature, de façon que celle-ci soit enrobée dans le béton, est caractérisé en ce que l'armature est d'abord prédécoupée en tronçons dont la longueur et les formes des extrémités sont adaptées pour qu'elle puisse entourer complètement mais sans dépassement le tube & revetir,est ensuite préformée par cintrage au rayon de courbure convenable pour'le diamètre de la première couche de béton qu'elle est destinée å recouvrir, puis est amenée sur la surface de cette première couche de béton, sur laquelle elle s'enroule alors correctement autour du tube, après quoi la seconde couche de béton est appliquée sur l'armature ainsi mise en place. Ainsi, si la longueur d'armature nécessaire pour un tube est prédécoupée aux dimensions et aux formes convenables, il suffit de positionner l'armature correctement à l'extrémité du tube traitée en premier lieu, pour qu'aucune partie de l'armature ne dépasse du béton, aux deux extrémités du tube, après application de la seconde couche de béton. Et si l'armature ainsi prédécoupée, est en outre préformée par cintrage au rayon de courbure convenable, l'expérience montre qu'il suffit de l'amener au contact du tube (revêtu déjà de la première couche de béton) pour que la rotation du tube l'entraîne et l'enroule correctement autour de lui, sans qu'il y ait besoin de l'accrocher spécialement à la surface du béton, qui est d'ailleurs encore fraîche. L'énergie et la force de la projection du béton sur l'armature suffisent à jouer le rôle d'un tel accrochage, puis à maintenir en bonne place l'armature qui, préformée, s'enroule alors spontanément autour du tube selon l'hélice prévue, et est ainsi recouverte par le béton. Bien entendu, longueur et formes des extrémités du tronçon d'armature prédécoupé, et rayon de courbure du cintrage pour la préformer, doivent être réglés en fonction des caractéristiques du tube et de son revêtement : diamètre et longueur du tube, épaisseur de la première couche de béton. De même, la largeur de l'armature et sa vitesse de défilement lors de sa préparation et de son amenée sur le tube doivent être réglées convenablement en fonction des caractéristiques du mouvement hélicoïdal (translation et rotation) du tube. Par ailleurs, en réglant de façon convenable les temporisations entre le début de la projection de béton sur le tube, le moment où l'armature est amenée sur le tube, et la fin de la projection du béton, on contrôle l'épaisseur du béton et la position de l'armature au sein du béton. Ce contrôle est important, car l'armature ne doit pas avoir de contact avec le tube nu et sa protection primaire anticorrosion, et elle doit être recouverte par une épaisseur de béton suffisante. La prédécoupe de l'armature peut être réalisée par tous moyens connus. Un moyen préféré est le cisaillage de cette armature métallique par un dispositif à rouleaux munis de lames coupantes. Le préformage de l'armature selon le rayon due courbure convenable peut être réalisé par tous moyens connus.. Un moyen préféré est le cintrage par un dispositif à rouleaux. Les opérations successives du procédé sont toutes automatisables, à partir d'une amenée automatique des tubes l'un derrière l'autre, et d'une alimentation continue de l'armature sous la forme, par exemple, de bobines de treillis métallique. On peut ainsi mettre en oeuvre le procédé de façon continue sans opérations manuelles, sans interruption ni stockage intermédiaire, sans reprises aux extrémités des tubes. En outre, l'automatisation assure la fiabilité, notamment pour obtenir une épaisseur de béton homogène, y compris aux extrémités. L'invention comprend, outre le procédé qui vient d'être défini, le dispositif destiné à le mettre en oeuvre, en tout ou partie, la mise en oeuvre la plus complète consistant en une installation entièrement automatisée assurant l'ensemble des opérations. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 représente en perspective, avec arrachements, un tube entouré d'une armature en treillis métallique, - la figure 2 est une vue schématique en élévation et en coupe verticale d'un mode de réalisation d'un dispositif mettant en oeuvre l'invention, - la figure 3 est une vue en plan du dispositif, - les figures 3a, 3b et 3c sont des schémas montrant de façon plus détaillée comment fonctionne l'organe qui prédécoupe l'armature, - les figures 4a, 4b et 4c sont des schémas montrant de façon plus détaillée comment l'armature est amenée sur le tube, s'y enroule et y est recouverte par la seconde couche de béton, - la figure 5 est une vue en plan d'une installation complète de revêtement de tubes suivant l'invention. La figure 1 représente un tube 1, par exemple en acier, revêtu de la première couche de béton 2 sur laquelle l'armature 3, consistant en un treillis métallique, est enroulée en hélice. Cette armature 3 est elle-même recouverte par une seconde couche de béton 2a. Selon les procédés connus, il subsiste à chaque extrémité du tube 1, nécessairement une partie d'armature qui dépasse du béton, si l'armature 3 n'a pas été prédécoupée convenablement avant la projection de la seconde couche de béton 2a. Sur les figures 2 et 3 est représenté un dispositif mettant en oeuvre l'invention. L'armature 3 est alimentée à partir d'une bobine 4. Elle subit successivement les opérations : prédécoupe, préformage, amenée sur le tube 1, enroulage et recouvrement par la seconde couche de béton 2a. Le déplacement de l'armature 3 est entraîné par deux paires de rouleaux 5, 6 entraînés en rotation par des moteurs 5a, 6a, entre lesquels elle traverse l'organe de prédécoupe 7. Les vitesses des rouleaux d'entraînement 5 et 6 sont réglées de telle sorte que les rouleaux aval 6 tournent un peu plus vite que les rouleaux amont 5. Cela a pour effet que l'armature 3, tirée par les rouleaux aval 6, est maintenue tendue entre les rouleaux 5 et les rouleaux 6. C'est sur l'armature 3 ainsi tendue que va opérer l'organe de prédécoupe 7. Cet organe consiste en une paire de rouleaux 7 entraînés en rotation par un moteur 7a. Ces rouleaux 7 ont même diamètre et même vitesse de rotation : ils sont accouplés entre eux par des engrenages non représentés. Entre les rouleaux 8 et 6, l'armature 3 est guidée entre un guide plan fixe 6c et un rouleau guide 6b. L'espace libre entre les deux rouleaux 7 est réglable d'abord pour permettre le libre passage de l'armature 3, en fonction de son épaisseur, et aussi pour tenir compte des dimensions et de l'usure des lames de coupe 8 fixées sur les rouleaux 7. Les figures 3a, 3b et 3c montrent de façon plus détaillée comment fonctionne la coupe. En figure 3a, l'armature 3, tendue entre les rouleaux 5 et 6, passe librement entre les rouleaux 7. La figure 3b montre comment les lames de coupe 8, fixées sur les rouleaux 7, viennent au moment convenable, s'appliquer sur l'armature 3. Ces lames 8, légèrement décalées l'une par rapport à l'autre, pincent et cisaillent entre elles les fers de l'armature 3. Le fait que l'armature 3 soit tendue facilite le cisaillage. L'armature 3 étant alors coupée, la figure 3c montre le départ du tronçon d'armature aval, qui poursuit son déplacement, entraîné par les rouleaux en aval 6, et l'arrivée de la suite de l'armature 3 qui poursuit son déplacement, entraînée par les rouleaux en amont 5. Bien entendu, la vitesse de rotation des rouleaux de coupe 7 est réglée, par rapport à celle des rouleaux d'entraînement 5 et 6, de façon que les rouleaux de coupe 7 fassent un tour, et donc une coupe, chaque fois que les rouleaux d'entraînement 5 et 6 ont fait défiler un tronçon d'armature de la longueur voulue pour armer un tube 1. Par ailleurs, on voit bien que le choix de la position des lames de coupe 8 sur les rouleaux 7 permet d'obtenir la forme de découpe voulue aux extrémités de chaque tronçon d'armature. Cette découpe n'est pas obligatoirement perpendiculaire au plan de la figure, c'est-à-dire perpendiculaire a l'axe longitudinal (ou aux rives) de l'armature 3. Elle peut être biaisée, si on positionne convenablement sur chaque rouleau 7 plusieurs lames, chacune venant cisailler sur des fers longitudinaux de l'armature. Cette particularité permet d'ajuster au mieux l'armature aux extrémités des tubes, en fonction du pas de l'hélice d'enroulement. Le tronçon d'armature prédécoupé comme il vient d'être expliqué; va ensuite être préformé. A la sortie des rouleaux d'entraînement aval 6 (voir figure 1), l'armature 3 est contrainte à se cintrer par un (ou plusieurs) rouleau(x) de cintrage 9, qui la cintrent au rayon de courbure R correspondant à celui de la surface de la première couche de béton 2 appliquée sur le tube 1 (à la manière d'une machine à cintrer les tôles). Aussitôt après ce cintrage, l'armature est amenée sur le tube 1, qui a déjà sa première couche de revêtement en béton 2. Grâce au cintrage, l'armature 3 s'applique sur ce béton 2 et s'enroule correctement autour du tube 1. La projection du béton par la buse 10 recouvre aussitôt l'armature 3 et forme la deuxième couche de béton 2a. Les figures 4a, 4b et 4c montrent de façon plus détaillée cette phase finale des opérations. Bien entendu, la vitesse d'entraînement de l'armature 3 à travers tout le dispositif, par les rouleaux d'entraînement 5 et 6, est réglée de façon à correspondre à la vitesse périphérique de rotation du tube revêtu de la première couche de béton 2 de rayon R. Tout ce qui précède ne décrit que certains modes particuliers de réalisation de l'invention. Mais l'invention concerne, bien entendu, tous autres modes de réalisation du procédé. La figure 5 montre comment le procédé selon l'invention se prête bien à une fabrication d'ensemble automatisée. Cette figure représente un plan d'implantation d'une installation complète de revêtement de tubes. La ligne de fabrication progresse suivant l'axe X X'. Elle est alimentée par le côté en tubes nus 11, armatures 3 et béton. Les tubes nus 11, stockés sur un parc 12 (voir figure 5), sont chargés sur un convoyeur-vireur 13. Les traits obliques 14 représentent schématiquement des galets moteurs dont les axes horizontaux sont déviés par rapport à l'axe X-X' de la ligne de fabrication ; c'est un moyen connu permettant au convoyeur-vireur 13 d'imprimer au tube il à la fois une translation suivant la direction X-X' et une rotation autour de son axe,donc un mouvement hélicoidal. Mais bien entendu, tous autres moyens d'amenée des tubes 11 et de mise en mouvement hélicoidal sont possibles. L'armature 3, stockée sur un parc sous forme de bobines 4 de treillis métalliques, est amenée à un dispositif de préparation 23 tel que celui précédemment décrit et représenté sur la figure 2. Le béton, provenant d'une centrale à béton 32, est amené au dispositif 33 de projection sur le tube 11. Le tube nu Il défile, en tournant autour de son axe, devant les dispositifs 23 amenant l'armature et 33 projetant le béton. Leur disposition relative est telle que le tube il reçoit d'abord la première couche de béton 2, puis l'armature 3, puis la deuxième couche de béton 2a. Sur le plan de la figure 5, on remarque que, dans cette partie centrale de l'installation, le tube Il n'est plus mu par un convoyeur-vireur, mais par un autre moyen comportant des chariots 15 équipés de galets 16 dont les axes sont parallèles à XX'. Les chariots 15 assurent la translation et les galets 16 la rotation du tube 11. Ce système connu lui aussi, est préféré dans cette partie essentielle de l'installation car il permet un contrôle plus précis de la position et du mouvement hélicoïdal du tube. Enfin, après revêtement complet, le tube 11 revêtu quitte cette partie centrale et est amené vers un pont roulant 42 monté sur des rails 41 qui transporte le tube 11 revêtu vers une aire de stockage où il séjournera jusqu'à prise complète du béton. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour appliquer sur des tubes (1, 11) un revêtement en béton armé, consistant à appliquer sur le tube muni d'une couche primaire anticorrosion, du béton (2), une armature (3), de façon que celle-ci soit enrobée dans le béton, caractérisé en ce que l'armature (3) est d'abord prédécoupée en tronçons dont la longueur et les formes des extrémités sont convenables pour qu'elle puisse entourer complètement, mais sans dépassement le tube (1, 11) à revêtir, est ensuite préformée par cintrage au rayon de courbure convenable pour le diamètre de la première couche de béton (2) qu'elle est destinée à recouvrir,puis est amenée sur la surface de cette première couche de béton (2), sur laquelle elle s'enroule alors correctement autour du tube, après quoi la seconde couche de béton (2a) est appliquée sur l'armature (3) ainsi mise en place. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un organe pour prédécouper l'armature (3) constitué par deux rouleaux motorisés (7)- ayant même diamètre et même vitesse de rotation et laissant entre eux un espace libre dans lequel défile l'armature (3), chacun de ces deux rouleaux (7) portant des lames de coupe (8) fixées sur les rouleaux à des positions telles qu'à chaque tour des rouleaux, les lames (8) de l'un et l'autre rouleaux (7) se retrouvent voisins l'un de l'autre,pincent et cisaillent entre elles l'armature (3). 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des organes (5, 6) pour entraîner l'armature pour la faire défiler entre les rouleaux de prédécoupe réglés de façon à ce que l'armature (3) soit maintenue tendue pendant qu'elle est cisaillée. 4. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les lames (8) équipant les rouleaux de prédécoupe (7) sont positionnées sur ces rouleaux, de telle sorte qu'à chacune de ses extrémités, l'armature (3) soit coupée en biais par rapport à sa largeur, l!angle de ce biais étant réglable en fonction du pas de l'hélice d'enroulement de l'armature sur le tube (1, 11). 5. Dispositif conforme à l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un organe (9) adapté pour la préformer au rayon de courbure voulu, cet organe comprenant un (ou des) rouleau(x) de cintrage. 6. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour réaliser en continu les opérations successives de préparation de l'armature, à savoir prédécoupe, préformage, et amenée sur la surface du tube (1, 11).