Brevet FR2703085A1 — publié le 19940930

La présente invention est relative à un malaxeur Elle s'applique notamment à la préparation d'enrobés bitumineux à froid destinés à revêtir des chaussées. L'enrobage à froid, c'est-à-dire par des émulsions bitumineuses, est difficile à réaliser, car le liant ne se répartit pas de façon satisfaisante entre les fractions granulaires, les fractions plus fines le captant prioritairement au détriment des fractions les plus grossières. Les tentatives de remédier à cette difficulté ont fait appel jusqu'à présent à des techniques lourdes et coûteuses, et aucun matériel satisfaisant n'a été propose. L'invention a pour but de fournir un malaxeur capable, notamment, de réaliser de manière rapide et fiable des enrobés à froid, notamment par un malaxage en continu. A cet effet, l'invention a pour objet un malaxeur caractérisé en ce qu'il comprend: une première cuve munie de moyens d'intro- duction d'un premier produit granulaire et d'au moins un premier produit d'addition, et de premiers moyens d'agitation; une deuxième cuve munie de moyens d'in- troduction d'un deuxième produit granulaire et d'au moins un deuxième produit d'addition, et de deuxièmes moyens d'agitation; une troisième cuve munie de troisièmes moyens d'agitation, et des moyens de transfert des contenus des première et deuxième cuves dans la troisième cuve. Suivant d'autres caractéristiques: chacune des première et deuxième cuves comporte des moyens d'avance de son contenu et débouche dans la troisième cuve par son extrémité avant; la troisième cuve comporte également des moyens d'avance de son contenu jusqu'à une ouverture de sortie du produit final; les moyens d'avance de chaque cuve sont combinés avec les moyens d'agitation de cette cuve; les première et deuxième cuves sont dispo- sées côte à côte ou superposées, la troisième cuve étant située dans le prolongement de ces deux cuves; la première cuve est montée au-dessus d'une partie au moins de la largeur de la deuxième cuve, en position longitudinalement réglable par rapport à celle- ci; les moyens d'agitation d'au moins l'une des première et deuxième cuves comportent un arbre longitudi- nal rotatif qui s'étend dans la troisième cuve et fait partie des moyens d'agitation de cette dernière; les moyens d'agitation de chacune des première et deuxième cuves comportent un arbre longitu- dinal rotatif qui s'étend dans la troisième cuve et fait partie des moyens d'agitation de cette dernière, les moyens d'agitation de l'une des première et deuxième cuves comportant en outre un second arbre rotatif, parallèle au premier, qui ne s'étend que sur la longueur de cette cuve. L' invention a également pour objet un procédé d'enrobage d'un matériau granulaire, adapté pour être mis en oeuvre au moyen d'un tel malaxeur. Suivant ce procédé: on sépare le matériau en une fraction fine et une fraction grossière; on enrobe la fraction fine avec au moins un premier produit d'enrobage; on enrobe la fraction grossière avec au moins un second produit d'enrobage; immédiatement après ces deux opérations d'enrobage, on mélange la fraction fine enrobée avec la fraction grossière enrobée. Le matériau granulaire peut en particulier être un composé de sable, constituant la fraction fine, et de gravillons, constituant la fraction grossière, les deux liants étant des liants hydrauliques et/ou hydrocar- bonés, éventuellement associés à des adjuvants Les liants peuvent notamment être des émulsions aqueuses de bitume. Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels: La fig 1 représente schématiquement en plan un premier mode de réalisation du malaxeur selon l'invention; la fig 2 est une coupe transversale prise suivant la ligne II-II de la fig 1; la fig 3 est une vue analogue à la fig 1 d'un second mode de réalisation du malaxeur suivant l'invention; et la fig 4 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne IV-IV de la fig 3; la fig 5 est une vue analogue à la fig 1 d'un troisième mode de réalisation du malaxeur suivant l'invention; et la fig 6 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne VI-VI de la Fig 5. Le malaxeur 1 représenté aux fig 1 et 2 est destiné à réaliser des enrobés bitumineux à froid pour revêtements de chaussées Il comprend une enveloppe extérieure 2 dont la forme générale, vue en plan (fig. 1), est rectangulaire Cette enveloppe 2 comporte une paroi verticale arrière 3, deux parois latérales vertica- les 4, 5, et un fond 6 à section en W arrondi, et elle est entièrement ouverte vers l'avant de manière à définir une large ouverture de sortie 7. Dans l'enveloppe 2 est fixé un double fond 8 à section en W arrondi parallèle au fond 6 Ce double fond s'étend sur environ deux tiers de la longueur de l'enveloppe à partir de la paroi arrière 3 A son extrémité avant, il est supporté par une cloison trans- versale 9 en forme de W arrondi, de hauteur constante, qui comble l'espace séparant ce double fond du fond 6 (fig 2). De chaque côté de l'enveloppe 2 et sur toute la longueur du double fond 8, un rebord 10 part horizon- talement du bord supérieur des parois 4 et 5 puis s'étend obliquement vers le bas jusqu'à recouvrir les bords longitudinaux supérieurs du double fond 8. Les éléments décrits ci-dessus définissent ensemble trois cuves, à savoir une première cuve 11 de malaxage de gravillons, une deuxième cuve 12 de malaxage de sable et une troisième cuve 16 de malaxage final. Plus précisément, chaque cuve 11, 12 a une forme rectangulaire en plan, les deux rectangles ayant les mêmes dimensions, est fermée vers l'arrière et entièrement ouverte vers l'avant, de manière à définir des ouvertures de sortie respectives 14 des deux cuves. Ces deux cuves ont une section transversale en U (fig. 2) avec de chaque côté une paroi verticale de même hauteur, la paroi centrale étant commune, et un fond à section en demi-cercle. Il résulte de la description ci-dessus que les deux cuves 11, 12 débouchent librement dans la cuve 13, dont la largeur est légèrement supérieure à deux fois la largeur d'une cuve 11 ou 12 et dont la section transversale est homothétique de celle de l'ensemble des deux cuves 11 et 12. Un premier arbre 15 d'agitation et d'avance est monté suivant l'axe central X-X de la cuve 11 Son extrémité arrière tourillonne dans la paroi 3, tandis que son extrémité avant tourillonne dans un palier 16 porté par une barre horizontale 17 montée en travers de l'ouverture de sortie 7 Cet arbre 15 porte, tout le long de la cuve 11, des bras radiaux 18 sur l'extrémité desquels sont fixés des pales inclinées 19 Les bras 18 sont disposés à intervalles réguliers et décalés angulai- rement de 90 d'un bras au suivant De même, la partie de l'arbre 15 située dans la cuve 13 porte des bras radiaux 20 à pales inclinées 21. De façon analogue, un arbre 22 s'étend suivant l'axe Y-Y de la cuve 12, de la paroi 13 à un palier 23 porté par la barre 17 Cet arbre porte dans la cuve 12 des bras radiaux 24 à pales inclinées 25 et, dans la cuve 13, des bras radiaux 26 à pales inclinées 27. Les bras 18 et 24 ont une longueur relati- vement petite pour pouvoir tourner dans les cuves 11 et 12, les cercles décrits par l'extrémité des pales 19 et étant indiqués en 28 et 29 sur la fig 2 Les bras 20 et 26 sont nettement plus longs que les bras 18 et 24, et les extrémités des pales 21 et 27 décrivent deux cercles 30 et 31 qui s'interpénètrent (fig 2). Les arbres 15 et 22 peuvent être entraînés en rotation par des moyens non représentés comprenant un moteur et une boîte de réduction réalisant une liaison mécanique positive entre les deux arbres, afin d'éviter l'interférence des bras 20 et 26 de la troisième cuve 13. Au-dessus de chacune des cuves 11 et 12 sont montées deux rampes, à savoir une rampe 32 d'aspersion d'un liant bitumineux sous forme d'émulsion aqueuse et une rampe 33 d'aspersion d'adjuvants La position de ces rampes le long des axes X-X et Y-Y peut être réglée à volonté dans chaque application, ainsi que leurs posi- tions angulaires Ainsi, dans l'exemple représenté, les rampes 34 sont montées près de la paroi 3 et perpendicu- lairement aux axes X-X et Y-Y, et les rampes 33 sont montées obliquement, à une petite distance en avant des rampes 34. On décrira maintenant la réalisation d'enro- bés à froid aux moyens du malaxeur 1. Les granulats à enrober sont séparés en deux fractions granulométriques, à savoir une fraction gros- sière d/D ou gravillons (avec typiquement d = 2 mm) et une fraction fine 0/d ou sable Ces deux fractions sont respectivement déversées dans la partie arrière des cuves 11 et 12, suivant les flèches 35 et 36, par deux convo- yeurs non représentés. Les rampes 33 et les rampes 34 aspergent deux émulsions bitumineuses et deux adjuvants sur ces granu- lats, sur l'essentiel de la largeur des deux cuves Les deux émulsions et les deux adjuvants peuvent avoir la même composition pour les deux cuves, ou bien des compositions différentes adaptées à chaque fraction granulométrique associée Les quatre débits sont réglés de façon appropriée. Les deux fractions granulométriques sont agitées et propulsées vers l'avant par les pales 19 et , et les paramètres sont choisis de façon qu'elles soient toutes deux correctement enrobées en arrivant à l'extrémité avant des cuves 11 et 12. Les deux fractions enrobées tombent alors dans la cuve 13 à travers les ouvertures 14 Dans cette cuve 13, les deux fractions sont mélangées et propulsées vers l'avant par les pales 21 et 27, et c'est un mélange final bien enrobé qui sort par l'ouverture de sortie 7. A titre d'exemple, pour enrober des granulats O/D, avec 10 utilise pour chaque fraction 0/2 et 2/D un liant consti- tué d'une émulsion cationique aqueuse à 60 % de bitume pur, éventuellement fluidifié ou fluxé, ayant les caractéristiques suivantes p H: > 1,8 indice de rupture 150 Pénétrabilité du liant résiduel: à 250 C = 80 à 300 i Qèmes de mm Le sable ( 0/2) est préalablement traité à raison de 1,5 à 3 % en poids d'un adjuvant aqueux, injecté par la rampe 34 de la cuve 12, l'autre rampe 34 n'étant pas utilisée. La moitié du dosage global du liant précité est injectée dans chaque cuve 11, 12 par les rampes 33. Les deux fractions enrobées se rejoignent dans la cuve 13, o le mélange est réalisé. On obtient ainsi en continu un enrobé ayant une teneur en liant résiduelle de 3,2 à 4,6 %, avec une répartition homogène du liant sur l'ensemble de la courbe granulométrique. Le malaxeur l A représenté sur les fig 3 et 4 a dans l'ensemble la même structure que le malaxeur 1, la seule différence résidant dans le fait que la cuve à sable 12 a une largeur supérieure à celle de la cuve à gravillons 11 et comporte deux arbres à pales d'axes parallèles. Plus précisément, la paroi verticale qui sépare les cuves 11 et 12 est décalée vers la cuve 11 par rapport au plan vertical longitudinal médian du malaxeur, et le fond de la cuve 12 a lui-même une section en W arrondi, tandis que celui de la cuve 11 conserve une sec- tion en U Une barre horizontale 37 est montée en travers de l'extrémité avant de la cuve 11, et un arbre secon- daire 38 parallèle à l'arbre 22 est monté entre la paroi arrière 3 et un palier 39 porté par cette barre 37 Cet arbre 38 porte des bras radiaux 40 à pales inclinées 41, les cercles décrits par les extrémités des pales 25 et 41 ayant un même rayon et s'interpénétrant comme repré- senté sur la fig 4 Un moteur non représenté permet d'entraîner en rotation l'arbre 38. Le fonctionnement du malaxeur l A est le même que celui du malaxeur 1, mais un malaxage plus poussé du sable est ainsi obtenu. En variante, les cuves 11 et 12 du malaxeur 1 ou l A pourraient être superposées. Un troisième mode de réalisation du malaxeur à trois cuves est représenté sur les fig 5 et 6. Dans de mode de réalisation, la cuve de malaxage 11 est ajoutée à un malaxeur traditionnel continu qui regroupe, sans modification, les cuves 12 et 13, sans la cloison séparatrice 9 des fig 1 à 4 Placée au-dessus du malaxeur, la cuve 11, qui est ouverte vers l'avant et est munie de son propre arbre agitateur entraîné en rotation de manière indépendante, est munie de galets 42 roulant sur des rails longitudinaux 43 fixés à l'enveloppe 2, dans le plan supérieur de celle-ci Dans l'extrémité représenté, en vue en plan (fig 5), la cuve 11 est déportée latéralement, et sa largeur est de l'ordre de la moitié de celle du malaxeur De plus, sa longueur est nettement inférieure à celle de ce dernier. La position du plan d'extrémité avant de la cuve 11, c'est-à-dire de sa sortie, peut ainsi être facilement réglée sur la longueur du malaxeur par déplacement de la cuve 11 le long des rails 43 Le prolongement fictif 44 de ce plan définit la limite entre les cuves 12 et 13. Il est à noter que le déport latéral de la cuve 11 facilite l'alimentation en sable de la cuve 12. Le malaxeur 1, l A ou 1 B peut être utilisé dans une grande variété d'applications, outre la produc- tion d'enrobés bitumineux à froid: enrobage à chaud de granulats par un liant bitumineux, enrobage de granulats avec des liants hydrauliques et hydrocarbonés associés ou non, avec, dans chaque cas, possibilité d'utilisation d'adjuvants divers. REVENDICATIONS 1 Malaxeur, caractérisé en ce qu'il com- prend: une première cuve ( 11) munie de moyens d'introduction d'un premier produit granulaire et d'un premier produit d'addition, et de premiers moyens d'agitation ( 15, 18, 19); une deuxième cuve ( 12) munie de moyens d'introduction d'un deuxième produit granulaire et d'un deuxième produit d'addition, et de deuxièmes moyens d'agitation ( 22, 24, 25, 38, 40, 41); une troisième cuve ( 13) munie de troisièmes moyens d'agitation ( 20, 21, 26, 27), et des moyens ( 14) de transfert des contenus des première et deuxième cuves dans la troisième cuve. 2 Malaxeur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chacune des première et deuxième cuves ( 11, 12) comporte des moyens ( 15, 18, 19, 22, 24, , 38, 40, 41) d'avance de son contenu et débouche dans la troisième cuve ( 13) par son extrémité avant ( 14). 3 Malaxeur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la troisième cuve ( 13) comporte également des moyens ( 15, 20, 21, 22, 26, 27) d'avance de son contenu jusqu'à une ouverture ( 7) de sortie du produit final. 4 Malaxeur suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'avance de chaque cuve ( 11 à 13) sont combinés avec les moyens d'agitation de cette cuve. 5 Malaxeur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les première et deuxième cuves ( 11, 12) sont disposées côte à côte, ou superposées, la troisième cuve étant située dans le prolongement de ces deux cuves. 6 Malaxeur suivant la revendication 5, il caractérisé en ce que la première cuve ( 11) est montée au-dessus d'une partie au moins de la largeur de la deuxième cuve ( 12), en position longitudinalement réglable par rapport à celle-ci 7 Malaxeur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'agitation d'au moins l'une des première et deuxième cuves ( 11, 12) comportent un arbre longitudinal rotatif ( 15, 22) qui s'étend dans la troisième cuve ( 13) et fait partie des moyens d'agitation de cette dernière. 8 Malaxeur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'agitation de chacune des première et deuxième cuves ( 11, 12) comportent un arbre longitudinal rotatif ( 15, 22) qui s'étend dans la troisième cuve ( 13) et fait partie des moyens d'agitation de cette dernière, les moyens d'agitation de l'une ( 12) des première et deuxième cuves comportant en outre un second arbre rotatif ( 38), parallèle au premier arbre ( 22), qui ne s'étend que sur la longueur de cette cuve. 9 Procédé d'enrobage d'un matériau granulai- re, caractérisé en ce que: on sépare le matériau en une fraction fine et une fraction grossière; on enrobe la fraction fine avec un premier produit d'enrobage; on enrobe la fraction grossière avec un second produit d'enrobage; et immédiatement après ces deux opérations d'enrobage, on mélange la fraction fine enrobée avec la fraction grossière enrobée. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau granulaire est composé de sable, constituant la fraction fine, et de gravillons, constituant la fraction grossière, les deux liants étant des liants hydrauliques et/ou hydrocarbonés, éventuelle- ment associés à des adjuvants. 11 Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les liants sont des émulsions aqueuses de bitume.