Brevet FR2713537A1 — publié le 19950616

Procédé et dispositif pour l'incorporation dans les matières premières d'un béton d'un mélange additionnel tout-venant. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour l'incorporation dans les matières premières d'un béton, dont la teneur en eau du mélange final doit être contrôlée, d'un mélange additionnel contenant des cendres humides. Le béton est un produit artificiel créé par l'assemblage de différents constituants : des granulats (sable et graviers), un liant, généralement du ciment, qui est lui-même hydraté avec de l'eau. Pour améliorer les qualités du béton et permettre une optimisation des phénomènes physico-chimiques, différents additifs sont apportés au béton avant ou pendant sa réalisation. Les cendres volantes sont disponibles sur le marché en version humide ou en version sèche. Dans le cas de version sèche, celles-ci sont livrées par des camions, stockées dans des silos et utilisées au même titre qu'un ciment. Cependant, en raison du traitement de séchage particulièrement onéreux, ces cendres sèches perdent une grande partie de leur intérêt. A contrario, les cendres humides sont généralement stockées en tas, à l'extérieur, et se présentent sous forme d'une terre humide de couleur foncée dont le prix est bas mais dont l'utilisation est problématique de par la manoeuvrabilité du produit. En effet, ces cendres humides, qui proviennent d'installations telles que des centrales thermiques ou similaires sont aujourd'hui récupérées sur des filtres stockés au sol. Ces cendres humides nécessitent un investissement important pour leur stockage et leur destruction. En outre, ces cendres humides posent, d une part, des problèmes de manipulation en raison de leur caractère hydrophile très développé, d'autre part, des problèmes d'incorporation dans une centrale à béton en raison de la méconnaissance de leur composition et d'une grande variation d'un mélange à un autre. Les dispositifs d'incorporation des cendres humides utilisés à ce jour dans les centrales à béton sont tous très onéreux et ne permettent pas en tout état de cause d'obtenir une solution homogène. En outre, ils nécessitent de diminuer de manière importante le débit de la centrale à béton dans les étapes de fabrication du béton réalisées en aval de cette étape d'incorporation desdites cendres. Le but du procédé d'incorporation de la présente invention et de l'installation permettant sa mise en oeuvre est de permettre l'utilisation pour la fabrication dudit béton de matières carbonées tout-venant, telles que des cendres humides, sans diminuer le débit de la centrale tout en obtenant un mélange final dont le teneur en eau est parfaitement contrôlée et dont les caractéristiques qualitatives demeurent inchangées voire augmentées. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'incorporation dans les matières premières d'un béton, d'un mélange additionnel, caractérisé en ce qu'on mesure à chaque incorporation le poids et la teneur en eau dudit mélange additionnel, et on injecte la quantité d'eau complémentaire nécessaire pour obtenir une teneur finale en eau prédéterminée dudit mélange final. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, on envoie ledit mélange additionnel directement à un malaxeur d'une centrale à béton et on ajoute dans ce malaxeur ladite quantité d'eau complémentaire. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, on envoie ledit mélange additionnel à un malaxeur intermédiaire d'une centrale à béton, on ajoute dans ce malaxeur intermédiaire une partie de ladite quantité d'eau complémentaire, on envoie le mélange ainsi formé au malaxeur de la centrale à béton et on ajoute audit malaxeur le complément de ladite quantité d'eau complémentaire. L'invention a également pour objet une installation disposée en amont du malaxeur d'une centrale à béton, et permettant l'incorporation dans les matières premières d'un béton, dont la teneur en eau du mélange final doit être contrôlée, d'un mélange additionnel contenant des matières carbonées toutvenant, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de mesure du poids et de la teneur en eau dudit mélange additionnel dans le malaxeur de la centrale, des moyens d'incorporation dudit mélange additionnel, des moyens d'injection de la quantité d'eau complémentaire nécessaire pour obtenir une teneur finale en eau prédéterminée dudit mélange final et des moyens de commande ou d'actionnement de ces dits moyens d'injection. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente un synoptique de l'ensemble de l'installation disposée en amont du malaxeur de la centrale à béton; la figure 2 représente le détail d'une partie de l'installation de la figure 1 du prélèvement de cendres jusqu'à la pesée desdites cendres; la figure 3 représente une vue détaillée de la deuxième partie de l'installation de la pesée des cendres jusqu'à leur incorporation dans le malaxeur. Conformément à l'invention, le procédé a pour objet l'incorporation de cendres humides se présentant sous forme d'un tas 1 dans un malaxeur M d'une centrale à béton. Ces cendres peuvent provenir d'installations 33 diverses telles que des centrales thermiques, des centrales électriques, etc. Ces cendres constituent le mélange additionnel. Le béton est fabriqué à partir d'un mélange de matières premières comprenant par exemple des graviers, du sable, un liant hydraulique à base de ciment ou de chaux et de l'eau. Les matières premières constitutives du béton sont introduites dans le malaxeur M. A ce mélange est ajouté une quantité de cendres humides 1. L'ensemble matières premières-cendres complété d'une quantité d'eau variable constitue le mélange final. Ces cendres humides jouent le rôle de fines et ont pour fonction de favoriser la liaison des agrégats entre eux et de câbler les interstices existants. L'incorporation de cendres humides 1 s'effectue de manière discontinue dans le malaxeur à béton M et nécessite de mesurer à chaque incorporation dans ledit malaxeur le poids et la teneur en eau dudit mélange additionnel afin de pouvoir injecter la quantité d'eau complémentaire nécessaire pour obtenir une teneur finale en eau prédéterminée dudit mélange final. Tel est l'objet de l'installation représentée en amont du malaxeur M. L'installation comporte donc des moyens de mesure du poids et de la teneur en eau dudit mélange additionnel, des moyens d'incorporation de ce mélange dans le malaxeur M de la centrale à béton et des moyens d'injection de la quantité d'eau complémentaire nécessaire pour obtenir une teneur finale en eau prédéterminée dudit mélange final, ces moyens d'injection étant équipés de moyens d'actionnement qui permettent une régulation de la quantité d'eau injectée. Comme le montre la figure 1, les cendres devant être incorporées au malaxeur M sont stockées sous forme d'un tas 1. L'amenée de ces cendres 1 au malaxeur M et l'incorporation de ces cendres dans ledit malaxeur s'effectuent de manière discontinue. Les cendres 1 sont tout d'abord amenées au moyen d'un bras raclant 2 coopérant avec une goulotte d'alimentation 3 dans un dispositif de pré-traitement de ces cendres. Ce dispositif représenté en 4 et 6 n'est en aucun cas obligatoire. Il permet cependant d'avoir un mélange de cendres plus homogène. Ce dispositif de pré-traitement des cendres comprend, dans l'exemple représenté à la figure 1, un crible vibrant 4 assurant l'élimination des matières contenues dans le mélange additionnel présentant une granulométrie supérieure à une granulométrie prédéterminée. Une goulotte de refus 5 reliée à ce crible vibrant 4 permet l'élimination des matières de granulométrie trop importante. Le mélange ainsi calibré est récupéré dans une trémie intermédiaire 8 et pénètre dans un dispositif de décompactage 6. A titre d'exemple, ce dispositif de décompactage 6 peut être constitué de deux arbres parallèles équipés de carrés formant des peignes dont les dents s'interpénètrent au cours de la rotation desdits arbres de manière à supprimer les mottes existantes. Le mélange ainsi calibré et décompacté est récupéré dans une trémie tampon 9. Dans cette trémie 9, on mesure la teneur en eau du mélange additionnel au moyen d'organes de mesure tels que des sondes 7 et 10. Le contenu de cette trémie 9 est par la suite amené au moyen d'une bande transporteuse 11 dans un skip 13 disposé sur un cadre peseur 12. Ce cadre peseur peut à titre d'exemple constitué un moyen de pesée du mélange additionnel. De ce fait, à l'issue de cette étape, on connaît d'une part la teneur en eau dudit mélange additionnel, d'autre part son poids. Il devient alors aisé de déterminer la quantité d'eau devant être injectée dans le mélange. La figure 2 représente le détail des étapes décrites ci-dessus. Une fois la pesée réalisée, le skip 13 contenant le mélange additionnel est amené par l'intermédiaire d'un ascenseur 14 vertical actionné au moyen d'un moto-réducteur 16 au voisinage du malaxeur M. Des rails verticaux 15 constituent des organes de guidage de ce skip 13. Le contenu du skip est déversé dans une goulotte 17. La sortie de cette goulotte est équipée d'un by pass 19 commandé au moyen d'un organe obturateur 18 de manière à permettre soit une introduction directe par un conduit 20 du mélange additionnel dans le malaxeur M de la centrale à béton, soit une incorporation indirecte au moyen d'un dispositif intermédiaire 21 appelé malaxeur intermédiaire ou encore dispositif de défloculation du mélange de cendres. En fonction de la composition qualitative des cendres humides devant être incorporées, ces moyens d'incorporation du mélange additionnel dans le malaxeur M pourront être constitués uniquement de cette canalisation 20 reliant directement la goulotte 17 et le malaxeur M et/ou d'un dispositif intermédiaire 21. Dans le cas d'une incorporation indirecte du mélange additionnel contenu dans la goulotte 17, le mélange additionnel sera tout d'abord traité à l'intérieur du dispositif de défloculation ou malaxeur intermédiaire 21 de manière à permettre la réalisation d'un mélange homogène se présentant sous forme d'un coulis ou d'une boue. Par la suite, ce coulis ou cette boue seront introduits au moyen d'une trémie 27 reliée à une goulotte 28 à l'intérieur du malaxeur M. De ce fait, les moyens d'injection de la quantité d'eau complémentaire nécessaires pour obtenir une teneur en eau prédéterminée dudit mélange final à l'intérieur du malaxeur M pourront être reliés au dispositif intermédiaire 21 et/ou au malaxeur M de la centrale à béton. Les moyens d'injection 22, 23, 24 et 25 d'une quantité d'eau variable dans le dispositif 21 ou dans le malaxeur M sont constitués par des canalisations équipées de vannes à obturation réglable. Le réglage de ces moyens d'obturation desdites vannes pour permettre un contrôle de la quantité injectée peut être commandé manuellement ou automatiquement au moyen du débitmètre 22. Les vannes combinées au débitmètre constituent les moyens d'actionnement des moyens d'injection. Cette commande s'effectue au regard des résultats des mesures effectuées au moyen des sondes 7, 10 et du cadre peseur 12. En effet, la quantité d'eau injectée est directement liée à la teneur en eau du mélange additionnel et à la quantité de cendres devant être incorporées. La commande de ces moyens d'injection peut s'effectuer au moyen d'une unité de traitement 29, 30, 31, 32 reliée au dispositif de mesure, ladite unité de traitement incluant des moyens de calcul de la quantité en eau complémentaire devant être injectée. Cette unité de traitement est de manière classique constituée d'un ordinateur, d'un programme approprié et éventuellement de moyens d'affichage tels qu' une imprimante. Ainsi, au regard des résultats de la mesure réalisée par les sondes 7, 10 et le cadre peseur 12, l'unité de traitement détermine la quantité d'eau devant être injectée soit directement dans le malaxeur M, soit dans le dispositif intermédiaire 21 selon l'option choisie, soit dans les deux dispositifs. Par la suite, un ordre est donné directement au moyen d'injection de ladite quantité d'eau complémentaire de manière à envoyer cette eau dans le dispositif intermédiaire et/ou dans le malaxeur M. De ce fait, la teneur finale en eau du mélange est toujours la même. Par la suite, le processus de fabrication du béton est poursuivi de manière classique. I1 est également possible d'envisager un dispositif parfaitement manuel dans lequel, au regard des résultats de la mesure réalisée au moyen des sondes 7 et 10 et du cadre peseur 12, on détermine la quantité d'eau complémentaire devant être injectée soit dans le malaxeur M et/ou dans le dispositif de floculation ou de malaxage 21 et on règle alors manuellement les moyens d'injection en eau 23, 24 et 25. De ce fait, on obtient dans le malaxeur de la centrale à béton un mélange homogène dont la teneur en eau est parfaitement connue et toujours identique. De ce fait, les opérations ultérieures devant être réalisées à l'intérieur de la centrale ne sont pas retardées car elles ne nécessitent pas de réglage spécifique. REVENDICATIONS 1. Procédé d'incorporation dans les matières premières d'un béton, dans lequel la teneur en eau du mélange final doit être contrôlée, d'un mélange additionnel contenant des matières carbonées tout-venant, telles que des suies ou des cendres humides, caractérisé en ce qu'on mesure, à chaque incorporation le poids et la teneur en eau dudit mélange additionnel et on injecte la quantité d'eau complémentaire nécessaire pour obtenir une teneur finale en eau prédéterminée dudit mélange final. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on crible préalablement ledit mélange additionnel de manière à éliminer les particules de granulométrie supérieure à une granulométrie prédéterminée. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on décompacte préalablement ledit mélange additionnel pour en éliminer les mottes. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on envoie ledit mélange pesé et contrôlé en teneur d'eau additionnel directement à un malaxeur (M) d'une centrale à béton et on ajoute dans ce malaxeur ladite quantité d'eau complémentaire. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on envoie ledit mélange additionnel à un malaxeur intermédiaire (21) d'une centrale à béton, on ajoute dans ce malaxeur intermédiaire une partie de ladite quantité d'eau complémentaire, on envoie le mélange ainsi formé au malaxeur de la centrale à béton et on ajoute audit malaxeur le complément de ladite quantité d'eau complémentaire. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on calcule ladite quantité d'eau complémentaire dans une unité (29, 30, 31, 32) de traitement des données à laquelle on a envoyé le résultat de ladite mesure et on commande par ladite unité de traitement l'envoi de ladite quantité d'eau complémentaire. 7. Installation disposée en amont du malaxeur d'une centrale à béton, et permettant l'incorporation, dans les matières premières d'un béton dont la teneur en eau du mélange final doit être contrôlée, d'un mélange additionnel contenant des matières carbonées tout-venant conformément au procédé des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de mesure (7, 10, 12) de la teneur en eau et du poids dudit mélange additionnel, des moyens d'incorporation (20, 27, 28) dudit mélange additionnel dans le malaxeur de la centrale à béton, des moyens d'injection (23, 24, 25, 26) de la quantité d'eau complémentaire nécessaire pour obtenir une teneur finale en eau prédéterminée dudit mélange final et des moyens d'actionnement de ces dits moyens d'injection. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de pré-traitement du mélange additionnel comprenant au moins un dispositif de décompactage de manière à éviter la formation de mottes, ce dispositif de décompactage (8) étant éventuellement combiné à un dispositif de criblage (4) disposé en amont du dispositif de décompactage. 9. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens d'injection de la quantité d'eau complémentaire qui débouchent dans le malaxeur (M) de la centrale à béton et/ou dans un malaxeur intermédiaire (21) disposé en amont dudit malaxeur de la centrale à béton et communiquant avec ce dernier, sont constitués par des moyens d'amenée en eau tels que des canalisations équipées de moyens d'actionnement permettant l'injection d'une quantité d'eau variable. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement des moyens d'injection de la quantité d'eau complémentaire à injecter sont commandés par une unité de traitement (29, 30, 31, 32) reliée au dispositif de mesure, ladite unité de traitement incluant des moyens de calcul de la quantité en eau complémentaire devant être injectée.