Brevet FR2650617A1 — publié le 19910208

La présente invention concerne un perfectionnement à un procédé de fabrication de béton1 ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. On sait que le béton est principalement constitué d'un mélange de ciment (servant de liant hydraulique), de granulats (sable, graviers et/ou cailloux ou agrégats), et d'eau qui provoque l'hydratation du ciment. Divers adjuvants peuvent en outre être ajoutés au mélange, tels que des oxydes, des résines, des fibres, etc, par exemple pour en modifier les propriétés rhéologiques, pour procurer une coloration, faciliter le durcissement ou améliorer la résistance mécanique ou thermique du béton. On prépare un mélange homogène (gâchée) de ces composants (ciment, granulats7 eau, et adjuvants le cas échéant) par une opération de malaxage effectuée dans un malaxeur, au cours de laquelle le ciment s'hydrate dès le.contact avec l'eau, provo- quant un accroissement de la viscosité et la prise du béton. La durée de la prise à température ambiante (20 C) est d'environ 2 à 5 heures, selon la composition-,.puis l'hydratation se poursuit au cours du durcissement. Ces opérations de fabrication du béton sont réalisées dans une centrale à béton, dont le malaxeur'est l'organe principal. Le malaxeur est équipé d'un rotor à axe horizontal ou vertical tournant dans une cuve annulaire et portant des bras munis de palettes de malaxage provaquant le mouvement constant des matières. I1 comporte aussi une ou plusieurs trémie de chargement alimentées par exemple à partir d'un silo de stockage par un transporteur tel qu'une - bande convoyeuse ou un élévateur à godets. Le déchargement du malaxeur peut s'effectuer. par exemple par une trémie La capacité du malaxeur est généralement de 0,5 à 8 m3 environ et la vitesse de rotation.peut être comprise entre 20 et 200 tours/min. La durée d-'un cycle de malaxage varie selon les conditions et peut êtrede l'ordre de - 30 s à 100 s.En général, le béton est fabriqué dans une centrale à béton fixe et amené sur le lieu d'utilisation par des camions-malaxeurs (ou camions-toupies), mais il peut être fabriqué sur place dans une centrale à béton mobile, dans le cas de travaux importants. Suivant les techniques classiques, on introduit d'abord dans le malaxeur les plus gros granulats, une partie de l'eau, puis le ciment, le sable, le reste de l'eau et le reste des granulats, tout en malaxant le mélange. On peut également préenrober les gros granulats en les mélangeant avec une partie de l'eau et du ciment, et on ajoute ensuite le sable et le reste du ciment et de l'eau. Pour améliorer la qualité du béton et le rendement de la fabrication7 on a parfois proposé d'effectuer l'opération de malaxage en plusieurs étapes distinctes effectuées successivement dans le même malaxeur. Ainsi par exemple, le brevet FR-A2.578.778 décrit la fabrication d'un micromortier additionné de fibres minérales, en réalisant d'abord un prémélange d'une résine, de sable, de fibres et d'une partie de l'eau, et en ajoutant ensuite le liant 'hydraulique et le reste de l'eau. Toutefois, les techniques de ce type se heurtent souvent à des difficultés de dosage des constituants à chaque étape. On peut aussi utiliser un malaxeur multicouche comportant au moins deux réservoirs communicants, où certains composants ne sont ajoutés que dans le deuxième réservoir. Le matériel utilisé est toute fois complexe et doit être spécialement conçu, pour une telle technique. La présente invention a pour objet un procédé perfectionné de fabrication du béton en deux étapes distinctes, effectuées successivement, évitant les inconvénients des techniques connues précitées, sans devoir recourir à un matériel spécifique complexe. Conformément au procédé de lJinvention, on prépare tout d'abord un mortier en mélangeant, dans une première étape, du sable, un liant hydraulique tel que du ciment, et de l'eau dans le malaxeur d'une centrale à béton, pour obtenir une gâchée, puis, dans une deuxième étape, on déverse d'une part la gâchée ainsi obtenue, et d"autre part un agrégat dans au moins un deuxième malaxeur mobile où l'ensemble est malaxé pendant le transport pour former un béton qui peut être déversé sur le lieu d'utilisation. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre dans une installation classique, simplement modifiée, pour amener les agrégats directement d'un s-ilo de stockage dans une trémie d'alimentation du malaxeur mobile, ou un moyen équivalent, où est simultanément déchargée la gâchée du premier malaxeur. Le sable utilisé dans l'invention est dé préférence du sable siliceux, du type couramment utilisé dans la technique, de densité égale à environ 1,5 - 1,6, dont le diamètre des grains peut être compris entre 0 et 5 mm. Le ciment servant de liant hydraulique peut être choisi parmi les ciments usuels en fonction des propriétés recherchées pour le béton. L'agrégat est constitué essentiellement , de cailloux ou de gravier à grains relativement grossiers, ou d'un mélange des deux, dont la densité peut être de l'ordre de 1,4 à 1,8 environ. Les agrégats couramment utilisés dans la fabrication du beton peuvent être utilisés-dans l'invention. La constitution du mélange se trouvant dans le malaxeur principal pour la formation du mortier peut être par exemple de 20 à 30 parties en poids de ciment pour 55 à 65 parties en poids de sable, le reste en eau, pour 100 parties en poids de mélange, qui peut comporter en'outre des adjuvants. Dans la deuxième étape du procédé de l'invention, on utilise environ '1 partie en poids de granulat pour 1 à 1,5 partie en poids de mortier. Le dispositif conforme à la présente invention comprend un malaxeur qui peut faire partie intégrante d'une centrale à béton de type classique. Le malaxeur comprend des moyens pour l'alimentation en ciment, sable et eau, ainsi qu'un dispositif de déchargement pour déverser la gâchée, après malaxage, dans au moins un malaxeur mobile. On utilise de préférence un malaxeur à axe vertical, comportant un rotor muni de bras de malaxage portant des palettes, tournant dans une cuve annulaire en tôle d'acier résistant à l'abrasion. L'alimentation en ciment, sable et eau peut s'effectuer directement par des ouvertures de chargement pratiquées dans le couvercle du malaxeur, ou par l'intermédiaire d'une trémie doseuse.Le ciment, le sable et l'eau sont stockés dans un silo à plusieurs compartiments ou dans des silos séparés qui peuvent être placés au-dessus du malaxeur et se décharger par gravité, ou être connectes au malaxeur ou à la trémie doseuse par un dispositif de transport approprié. Selon une caractéristique du dispositif de l'invention, le silo de stockage des agrégats n'est pas connecté au malaxeur, mais comporte une goulotte de déchargement, ou un dispositif équivalent, débouchant immédiatement à proximité de l'ouverture de déchargement du malaxeur, de manière à ce que les agrégats puissent être déversés dans le malaxeur mobile en même temps que la gâchée de mortier produite dans le malaxeur principal. Suivant une variante, le déchargement des agrégats provenant du silo de stockage et celui de la gâchée de mortier peuvent s'effectuer dans une trémie doseuse dont l'ouverture alimente le malaxeur mobile. L'un des avantages du procédé de l'invention- est de permettre l'utilisation d'un malaxeur de dimension moyenne, même dans le cas de capacités importantes d'e production. En effet, l'agrégat représente .généralement près de la moitié du poids de la totalité des constituants servant à la fabrication du béton, et est responsable de la plus grande partie des forces de frottement au cours du malaxage, qui absorbent de l'énergie. Le procédé de l'invention, en n'introduisant pas l'agrégat dans le malaxeur principal, évite donc ces inconvénients et autorise une augmentation de la charge qui procure une augmentation du rendement global de 2 à 3 fois par rapport à un malaxeur classique. Ainsi, en utilisant un malaxeur dont la capacité est d'environ 1,5'm3 , on peut produire dans le même temps la même quantité de béton qu'un malaxeur classique d'une capacité d'environ 3 à 4 m3 Suivant un autre avantage du procédé de l'invention, le malaxage dans le malaxeur-principal est indépendant du malaxage dans le malaxeur mobile, et la durée du deuxième malaxage n'a donc pas d'incidence sur la durée du cycle de fonctionnement dans la mesure où elle est couverte par le temps de transport. Il suffit alors de disposer d'un nombre suffisant de malaxeurs mobiles pour assurer le déchargement régulier du malaxeur'prin- cipal. Le'rendement global de l'opération s'en trouve améliore. Le malaxeur mobile est de prférence-uncamion malaxeur ou camion toupie, de type classique, permettant d'amener le béton directement sur le lieu d'utilisation. Le béton est donc produit par malaxage du mortier provenant du malaxeur principal et des agrégats, dans le camion toupie, au cours de son transport. La durée minimale nécessaire à cette opération étant inférieure à une minute, on voit que cette deuxième étape de la fabrication du béton procure un gain de temps en étant intégrée dans le transport. Un exemple de réalisation est décrit ci-après, sans limiter la portée de l'invention, en référence au dessin annexé qui représente une vue schématique du dispositif utilisé. EXEMPLE En se référant au schéma annexé, on utilise une centrale à béton comportant un malaxeur (l) à axe de rotation vertical comportant dans sa partie supérieure des arrivées (2) et (3) pour l'alimentation en eau et en ciment respectivement, par l'intermédiaire de bascules à eau et à ciment (non représentées). Une arrivée d'adjuvants peut également être prévue. La centrale comporte en outre un sila de stockage (4) à plusieurs compartiments pour l'agrégat et le sable, dont les évacuations (5) et (6) communiquent avec une bascule à sable et une bascule à agrégat, respectivement, dans le carter (7). Le sable est déversé par l'intermédiaire de la canalisation (8), après dosage, dans le malaxeur (l) où il est mélangé avec le ciment et l'eau, tandis que l'agrégat tombe directement dans la trémie (10) par la canalisation (9).Le déchargement du malaxeur (1) s'effectue par des moyens usuels dans la trémie (10), dont l'évacuation (11) permet de déverser le mortier sortant du malaxeur (1) et l'agrégat dans un camion-malaxeur qui vient se placer immédiatement en dessous. Dans le malaxeur à axe vertical, on introduit à chaque cycle: ciment 310 kg sable 830 830 kg eau 200 kg On effectue le malaxage avec une vitesse de rotation du rotor d'environ 100 tours/min pendant 39 s environ, puis on décharge le mortier obtenu dans le camion-malaxeur placé sous la trémie de déchargement du malaxeur à axe vertical. Simultanément, on déverse dans le camion-malaxeur une quantité d'agrégat, préalablement mesurée sur une bascule placée à la sortie du silo de stockage, égale à environ 1030 kg. Le déchargement est effectué pendant que le rotor du malaxeur mobile (camion-malaxeur) est en rotation de manière à assurer immédiatement un malaxage homogène, et le camion quitte la zone de déchargement en direction du lieu d'utilisation. Un cycle de fonctionnement comprend le dosage des constituants du mortier, le chargement du malaxeur, le malaxage, et le déchargement dans le camion-malaxeur, puis le malaxage du mortier et de l'agrégat au cours du transport. L'opération de dosage du ciment, du sable et de l'eau dure environ 30 s, et s'effectue pendant le cycle précédent. Le chargement du malaxeur principal s'effectue en 10 à 20 s environ, le malaxage en 20 à 30 s, et le déchargement dans le camion-malaxeur en-20 à 30 s environ. Le malaxage du mortier et de l'agrégat n'exige qu'une durée - de 40 à 60 s, qui est couverte par le temps de transport et ne modifie donc pas le cycle de fonctionnement de la centrale, qui est donc de l'ordre de 60 à 80 s. On peut donc ainsi effectuer 45 à 60 opérations par heure, ce qui corresppnd à environ 100 à 140 tonnes de belon par heure. REVENDICATIONS l. Procédé de fabrication de béton à partir de sable, d'un liant hydraulique, tel que du ciment, d'agrégat' et d'eau, en deux étapes distinctes successives, caractérisé en ce que, dans une première étape, on mélange le sable, le liant hydraulique et l'eau dans un malaxeur pour obtenir une gâchée, puis, dans une deuxième étape, on déverse d'une part la gâchée ainsi obtenue, et d'autre part l'agrégat dans au moins un deuxième malaxeur mobile où l'ensemble est malaxé pendant le transport pour former un béton qui petit être -déversé sur le lieu d'utilisation. 2. Procédé selon la revendications 1, caractérisé en ce qu'on utilise 20 à 30 parties en poids de ciment pour 55 à 65 parties en poids de sable-, le reste en eau, pour 100 parties en poids de mélange dans le malaxeur principal, et l partie en poids-de granulat pour 1 à 1,5 partie en poids de mortier dans le malaxeur mobile. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la durée du malaxage dans le malaxeur principal est de 20 à 30 s environ, et le malaxage du mortier et de l'agrégat dans la malaxeur mobile est effeetué pendant le transport. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon larevendication l, caractérisé en ce qu'il comporte un malaxeur comprenant des moyens pour l'alimentation en ciment, sable et eau, ainsi qu'un dispositif de déchargement pour déverser la gâchée, après malaxage, dans au moins un malaxeur mobile, et des moyens pour déverser l'agrégat directement dans le malaxeur mobile simultanément avec la-gâchée.