Brevet FR2723878A1 — publié le 19960301

PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION D'ELEMENTS MOULES, NOTAMMENT EN BETON, ET APPUIS DE FENETRES AINSI OBTENUS La présente invention a trait à un procédé de fabrication d'éléments moulés, notamment en béton. Elle porte également sur un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et sur une application particulière à la fabrication d'appuis de fenêtres. Généralement, les éléments de construction préfabriqués en béton sont obtenus en coulant le béton dans des moules et en soumettant ces éléments à un séchage approprié, par exemple en autoclave, suivi du démoulage. Cette technique, très employée, nécessite l'utilisation de nombreux moules, les moules ne pouvant être réutilisés qu'après la solidification des éléments par séchage. Le nombre important de moules dont il faut disposer pose alors de multiples problèmes Pour un modèle donné d'élément moulé à réaliser, de dimensions données, il est nécessaire de disposer d'un grand nombre de moules, nombre qu'il faut ensuite multiplier par le nombre de dimensions différentes de ce même modèle et par le nombre de modèles différents d'éléments moulés. La réalisation de tous ces moules est donc très coûteuse et lente à amortir, ce qui restreint d'autant les possibilités de changement de modèle. D'autre part, ceci pose également des problèmes de place pour entreposer tous les moules vides, tout comme les moules dans lesquels les éléments sont en train de sécher. Pour accélérer le séchage des éléments moulés, il est courant de les soumettre à un séchage par autoclavage afin d'accélérer la rotation des moules. Ce traitement pose également des problèmes de surcoût, puisque les éléments moulés sont soumis à l'autoclavage dans leurs moules, et la masse des moules est alors chauffée inutilement, en plus de l'énergie nécessaire pour le séchage proprement dit. De plus, afin de faciliter le démoulage des éléments, les moules sont traités par application d'un agent de démoulage, par exemple de l'huile, avant d'y couler l'élément. Après démoulage, il est donc nécessaire de nettoyer tous les moules utilisés pour retirer les particules qui peuvent se déposer, avant de les préparer à nouveau. Les éléments obtenus par coulage présentent un état de surface relativement lisse et la surface est légèrement grasse en raison de l'utilisation précité d'huile de démoulage. Cet conséquence est un réel inconvénient lorsque ces éléments doivent être ultérieurement peints, puisque la peinture accroche mal et a tendance à s'écailler rapidement. Un des buts de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'éléments préfabriqués notamment en béton, non plus coulés, mais moulés, à une cadence qui permette l'utilisation d'un moule unique pour un modèle d'élément moulé de dimensions données. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé qui évite l'utilisation d'un agent de démoulage et qui rende la surface des éléments moulés légèrement granuleuse, en sorte de permettre l'application notamment de peintures avec une bonne adhérence et sans risque de présenter des écaillures. Un autre but de l'invention est de proposer une application de ce procédé et de ce dispositif à la fabrication d'appuis de fenêtres. A cet effet, le procédé de fabrication d'éléments moulés selon l'invention, notamment en béton composé d'un mélange de constituants dont du sable et du liant hydraulique, gâché avec de l'eau, se caractérise en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) chargement du mélange de constituants dans un moule aux formes et dimensions de l'élément à obtenir b) compactage du mélange dans le moule c) démoulage de l'élément ainsi moulé d) séchage de l'élément moulé e) stockage sur une aire de stockage. Selon une autre caractéristique du procédé selon l'invention, le compactage est effectué en exerçant une pression constante sur le mélange et en générant des chocs, la pression exercée et le nombre de chocs et la puissance étant proportionnels notamment à la nature du mélange et au volume de l'élément. De plus, le démoulage s'effectue par le retrait du couvercle et des bords du moule, suivi d'un glissement et d'un pivotement sensiblement à 900 du fond du moule. Selon une autre spécificité de ce procédé, le séchage s'effectue avec l'élément reposant sur une de ses faces. Dans le cas des appuis de fenêtre, la face d'appui est le talon. Une autre caractéristique prévoit une quantité d'eau de gâchage faible, de façon que le mélange présente seulement des caractéristiques d'agglomération par compression. La présente invention a également pour objet le dispositif associé qui comprend a) une alimentation en mélange de constituants, b) un moule ouvrant, reposant sur un bâti, prévu pour recevoir le mélange; c) des moyens de compactage du mélange, à l'intérieur du moule d) des moyens de démoulage du mélange compacté formant 1' élément. Plus spécialement, le moule ouvrant comprend un fond de moule, des bords et un couvercle. Le fond de moule est monté mobile en translation horizontale sur le bâti, les bords sont montés mobiles verticalement et le couvercle est solidaire des moyens de compactage. Selon un mode de réalisation préféré du dispositif de l'invention, les moyens de compactage comprennent une enclume solidaire du couvercle, au moins un vérin de pression dont le corps est solidaire du bâti et dont le piston est solidaire de l'enclume, un marteau prévu pour heurter l'enclume ainsi qu'au moins un vérin à chocs dont le corps est solidaire de l'enclume et dont le piston est solidaire du marteau. L'invention a aussi pour objet l'appui de fenêtre obtenu. Les étapes de chargement, compactage, démoulage de l'élément moulé sont très rapides par rapport à l'étape de séchage. Ainsi, avec un tel procédé et pour un modèle donné d'élément moulé, de dimensions données, un seul moule est nécessaire, puisque l'étape la plus longue, celle de séchage de l'élément moulé, s'effectue sans le moule, laissant ce dernier disponible pour les étapes de chargement, compactage, démoulage d'un nouvel élément moulé. La réalisation d'un moule unique par modèle donné de dimensions données est donc peu coûteuse par rapport aux nombre de moules nécessaires à la technique de l'art antérieur. Par voie de conséquence, la place nécessaire pour entreposer les moules inutilisés est donc réduite. L'élément moulé obtenu selon ce procédé présente une surface légèrement granuleuse exempte d'agent de démoulage notamment d'huile. Des peintures peuvent donc être appliquées sans risque de générer des écaillures. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention vont ressortir de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 est une vue schématique en perspective d'une installation conforme à un mode de réalisation de la présente invention - Figure 2 est une vue schématique en élévation arrière de l'installation de la figure 1 - Figures 3A à 31 illustrent un synoptique des diverses étapes de fabrication d'un élément moulé. La figure 1 représente un mode de réalisation préféré d'une installation conforme à la présente invention. Un bâti 10 est fixé sur un socle en béton 12. Le bâti 10 se présente sous la forme d'un cadre parallélépipédique formé d'un assemblage de montants 14 et de poutres. Une table 16 repose sur le socle en béton 12 entre les quatre montants 14 du bâti 10. Cette table 16 est fixée au socle 12 de façon appropriée et s'étend approximativement sur toute la longueur du bâti 10. Le bâti 10 comporte un moule 18 au dessus de la table 16, une enclume 20 au dessus du moule 18 et un marteau 22 au dessus de l'enclume 20. Sur les faces latérales du bâti 10, à coté des montants 14, le bâti 10 comprend également des barres de guidage verticales 24 cylindriques. Le moule 18 est en trois parties indépendantes : le fond 26, les bords 28 et le couvercle 30. Le fond 26 est uniquement représenté sur les figures 3. Il s'agit d'une plaque en L qui repose sur la table 16, le pied 26a du L étant dressé vers le haut. Comme décrit plus loin, le pied 26a forme l'un des bords du moule 18. Le fond 26 est mobile en translation sur la table 16. Les bords 28 du moule sont formés d'un évidemment, de forme adaptée à la forme du fond 26, réalisé dans une plaque 32 mobile verticalement au dessus de la table 16 sur laquelle elle est susceptible de venir reposer, de sorte que, lorsque la plaque 32 repose sur la table 16, les bords de l'évidement 28 épousent les bords du fond 26 avec l'un des bords de l'évidement passant derrière le pied 26a du fond 26, le pied 26a formant alors l'un des bords du moule 18 (figures 3). Cette plaque 32 est supportée à ses extrémités par deux poutres transversales 34A, 34B dont les extrémités sont munies de manchons 36 coulissant sur les barres de guidage 24. Les poutres 34A, 34B supportant la plaque 32 sont chacune respectivement solidaires des tiges de deux vérins verticaux 38A, 38B, dont les corps sont solidaires du bâti 10. Le couvercle 30 du moule 18 est solidaire de l'enclume 20. Le couvercle 30 est formé d'une plaque dont les bords ont des dimensions très légèrement inférieures aux bords 28 du moule de façon à pouvoir coulisser en translation entre les bords latéraux de ce moule, ainsi que cela sera expliqué ultérieurement. L'un des bords du moule est formé comme décrit précédemment par le pied 26a du fond 26 (figures 3). L'enclume 20 est formée de deux poutres longitudinales 40A, 40B fixées à leurs extrémités sur deux poutres transversales 42A, 42B qui coulissent sur les barres de guidage verticales 24 au moyen de manchons 36. Une plaque épaisse 44 (figures 1 et 2) est rapportée sous les poutres longitudinales 40A, 40B. Des entretoises 46 renforcent la rigidité de l'ensemble. Une chape 48 est fixée sur la face supérieure de la plaque épaisse 44, dans sa partie centrale. Des patins de renfort 49 sont également fixés sur la face supérieure de la plaque épaisse 44 de l'enclume (figures 2 et 3) Des entretoises 50 sont intercalées entre le couvercle 30 et la plaque 44 sur laquelle il est fixé. La hauteur des entretoises est supérieure à la hauteur des bords du moule 18. Deux vérins verticaux 52A, 52B ont leur corps fixés à la plaque épaisse 44. Le marteau 22 est également formé de deux poutres longitudinales 54A, 54B fixées à leurs extrémités sur deux poutres transversales 56A, 56B qui coulissent sur les barres de guidage verticales 24 au moyen de manchons 36. Une plaque 58 est rapportée sous les poutres longitudinales 54A, 54B. Des entretoises 60 renforcent la rigidité de l'ensemble (figure 1) . A la verticale de la chape 48, la plaque 58 présente un orifice circulaire de diamètre supérieur à la tige d'un vérin central 62 décrit plus loin. Les tiges des deux vérins verticaux 52A, 52B sont fixées sur des entretoises 60 du marteau 22. Des têtes de frappe 64 en forme de pilons sont fixées sous la plaque 58 du marteau, à la verticale des patins de renfort 49 sur lesquels elles sont susceptibles de venir frapper. Ces têtes de frappe 64 sont représentées sur les figures 2 et 3. Le vérin vertical central 62 a son corps fixé sur des poutres supérieures du cadre du bâti 10. La tige de ce vérin central 62 traverse l'orifice central de la plaque 58 du marteau 22 et est fixée à la chape 48 de l'enclume 20. Les vérins 38A, 38B et le vérin central 62 sont des vérins hydrauliques à double effet. Les vérins 52A, 52B sont des vérins hydrauliques à simple effet. Tous ces vérins sont connectés à des distributeurs appropriés et à une centrale hydraulique adéquate, non représentés. Devant le bâti 10, une barre horizontale longitudinale 66 est montée pivotante dans des paliers 68 d'un châssis 70. Deux berceaux en L 72A, 72B sont fixés à la barre 66. Les pieds des berceaux 72A, 72B peuvent pivoter entre une position sensiblement verticale et une position sensiblement horizontale (figures 3G à 31). Lorsque les pieds des berceaux sont sensiblement à la verticale, les branches perpendiculaires arrivent à la hauteur de la table 16. Deux rails 74A, 74B sont disposés, de part et d'autre des berceaux 72A, 72B, perpendiculairement à la barre longitudinale 66. Lorsque les pieds des berceaux sont à l'horizontale, ces pieds sont juste en dessous de la tête des rails 74A, 74B. Le fonctionnement de l'installation va maintenant être expliqué, en regard des figures 3A à 31 sur lesquelles les 3 parties du moule 18 sont représentées schématiquement en coupe transversale. On distingue sur les figures le couvercle 30, le fond 26 ainsi que les bords 28 du moule. On a schématisé l'ensemble formé par les plaques 44 et 30 en ne représentant, pour simplifier, que la plaque 30 formant couvercle du moule. Deux têtes de frappe 64 sont également représentées, ainsi que l'extrémité de la tige du vérin central 62, une partie de la table 16 et le berceau 72A. Sur les figures 3A et 3B, on a schématisé, au-dessus du moule 18, un système d'amenée d'un mélange M des constituants du béton. Les constituants du mélange M sont les constituants habituels du béton : sable, liant hydraulique, eau, graviers et éventuellement agents hydrofuges. Par contre, le mélange utilisé comporte une très faible quantité d'eau par rapport au béton à couler. Par exemple, le mélange utilisé comporte un seau d'eau de 15 litres pour un sac de ciment de 50kg et 4 brouettes de sable. Le système d'amenée du mélange est formé d'un caisson formant trémie 76, mobile sur la plaque 32. Ce caisson 76 est déplacé sur la plaque 32 par un vérin horizontal 78. La course du vérin est telle que le caisson 76 quitte entierement le cadre du bâti en se retirant. Le fond du caisson 76 est une plaque formant guillotine 80 qui est fixée a un second vérin horizontal 82. Ce vérin permet d'escamoter la guillotine au dessus du moule 18 et de la remettre en place afin de refermer le fond du caisson. Ces vérins 78, 82 sont par exemple des vérins hydrauliques à double effet. En escamotant la guillotine 80, le caisson 76 déverse son contenu en mélange M dans le moule 18, puis se retire. En se retirant, la guillotine 80 referme le fond du caisson 76 en égalisant la hauteur de mélange, laissant le moule rempli à hauteur de la face supérieure de la plaque 32 (figure 3C). Ensuite, le vérin central 62 fait descendre l'enclume 20 et le couvercle 30 du moule et presse ce dernier contre le fond 26 du moule, assurant une première compression du mélange (figure 3D). Puis les vérins simple effet 52A et 52B soulèvent le marteau 22 par l'ouverture des clapets du circuit de fluide sous pression, soulevant ainsi les têtes de frappes 64. En position haute, l'introduction de fluide est arrêtée et simultanément le clapet de retour de fluide.est ouvert, et, sous l'effet de la gravité, les têtes de frappe 64 tombent sur les patins 49 de l'enclume 20 en enfonçant le couvercle 30 du moule, assurant à chaque fois une nouvelle compression du mélange. Pour donner un ordre de grandeur les chocs par le marteau s'exercent toutes les 2 à 3 secondes. Les têtes de frappe 64 tombent avec force sur les patins 49 en raison du poids du marteau formé notamment par les poutres 54A, 54B et la plaque 58, et éventuellement des masses complémentaires rapportées sur la plaque 58 Cette opération est répétée un nombre de fois donné pour un modèle de dimensions déterminées, en fonction de l'épaisseur prédéterminée des éléments moulés à obtenir, compte tenu de la hauteur du moule et donc du volume initial de mélange et compte tenu de la qualité du mélange étudiée pour atteindre la résistance mécanique nécessaire de l'élément moulé. Pendant tout ce temps, le vérin central 62 continue d'assurer une pression constante sur le couvercle 30 du moule, les compressions par chocs permettant un travail dynamique de ce vérin central (figure 3E). Lorsque l'épaisseur prédéterminée de l'élément moulé est atteinte, le vérin central 62 se rétracte en soulevant l'enclume 20 et le couvercle 30 solidaire de celle-ci. En montant, l'enclume 20 soulève le marteau 22 (figure 3F). La plaque 32 est ensuite soulevée par les vérins 38A, 38B, le fond 26 restant sur la table 16 (figure 3G). Ensuite, le fond du moule est déplacé (par des moyens non représentés) transversalement à la table 16 pour venir en appui sur les branches verticales du L des berceaux 72A, 72B, alors disposées à l'horizontale (figures 3G, 3H). Préalablement, une barre 76 de section rectangulaire a été disposée sur les berceaux 72A, 72B. La largeur de cette barre 76 correspond environ à l'épaisseur de l'élément moulé. Enfin, les berceaux pivotent jusqu'à ce que les pieds de ces berceaux se retrouvent à l'horizontale, la barre 76 venant s'appuyer sur les rails 74A, 74B. Pendant ce mouvement de bascule, l'élément moulé E est en appui par l'une de ses tranches sur la barre 76, ce qui évite tout choc et toute dégradation des arètes (figure 31) durant le pivotement. Un dispositif de convoyage, non représenté, dégage la barre 76 des pieds des berceaux en assurant ainsi le démoulage, et les berceaux pivotent à nouveau pour remettre le fond du moule à l'horizontale. Ce dernier revient ensuite en position sur la table 16 et la plaque 32 s'abaisse à nouveau pour prendre appui sur la table 16. (figure 3A). Le cycle peut recommencer. Le dispositif de convoyage non représenté déplace au fur et à mesure les barres 76 portant les éléments moulés sur les rails 74A, 74B. Les éléments moulés sèchent dans cette position. Dans une application particulière du dispositif à la réalisation d'appuis de fenêtres, la tranche sur laquelle l'élément est mis en appui pour séchage est de préférence le talon de l'appui. On peut maintenant apprécier encore mieux les avantages du procédé de la présente invention. On constate en effet qu'il n'est prévu d'agent de démoulage à aucune des étapes de fabrication de l'élément moulé. Les éléments ainsi obtenus sèchent sur les rails, en appui sur leur tranche, ce qui permet une grande compacité de stockage. Les éléments obtenus sèchent vite car toute leur surface, hormis celle, très réduite, de la tranche sur laquelle ils reposent, est exposée à l'air. Le cycle est exécuté avec une grande rapidité puisque la production d'un élément moulé est de quelques minutes (en moyenne 2mn) en n'utilisant qu'un seul moule. La longévité des moules est importante, car ils ne sont pas soumis aux contraintes physico-chimiques habituelles des moules utilisés pour les éléments coulés. Les constituants du mélange décrit dans cette application peuvent bien entendu varier en fonction des besoins. Ce procédé ne s'applique pas exclusivement à la réalisation d'éléments moulés en béton, on peut bien entendu utiliser d'autres mélanges qui apportent les mêmes caractéristiques. Les proportions des constituants, le nombre de coups de marteau sont notamment ajustés en fonction des besoins forme et taille de l'élément moulé, solidité souhaitée de l'élément juste après le démoulage, etc. De tels paramètres et réglages sont à la portée de l'homme de l'art. REVENDICATIONS +~+~+~+~+~+~+~+~+~+~+~ 1. Procédé de fabrication d'éléments moulés, notamment en béton composé d'un mélange de constituants dont du sable et du liant hydraulique, gâché avec de l'eau, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) chargement du mélange de constituants dans un moule aux formes et dimensions de l'élément à obtenir ; b) compactage du mélange dans le moule c) démoulage de l'élément ainsi moulé d) séchage de l'élément moulé ; e) stockage sur une aire de stockage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compactage est effectué en exerçant une pression constante sur le mélange et en générant des chocs, la pression exercée et le nombre de chocs et la puissance étant proportionnels notamment à la nature du mélange, au volume de l'élément. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le démoulage s'effectue par le retrait du couvercle et des bords du moule, suivi d'un glissement et d'un pivotement sensiblement à 900 du fond du moule. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le séchage s'effectue avec l'élément reposant sur une de ses faces. 5 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans le cas des appuis de fenêtre, la face d'appui est le talon. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité d'eau de gâchage est faible, de façon que le mélange présente des caractéristiques d'agglomération par compression. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend a) une alimentation en mélange de constituants, b) un moule ouvrant, reposant sur un bâti, prévu pour recevoir le mélange; c) des moyens de compactage du mélange, à l'intérieur du moule d) des moyens de démoulage du mélange compacté formant l'élément. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moule ouvrant comprend un fond de moule, des bords et un couvercle. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'alimentation en mélange de constituants est formée par une trémie mobile horizontalement et munie d'une guillotine horizontale. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le fond de moule est monté mobile en translation horizontale sur le bâti, les bords sont montés mobiles verticalement et le couvercle est solidaire des moyens de compactage. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les moyens de compactage comprennent une enclume solidaire du couvercle, au moins un vérin de pression dont le corps est solidaire du bâti et dont le piston est solidaire de l'enclume, un marteau prévu pour heurter l'enclume ainsi qu'au moins un vérin à chocs dont le corps est solidaire de l'enclume et dont le piston est solidaire du marteau. 12. Appui de fenêtre fabriqué à l'aide du dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 11 et par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il présente un état de surface rugueux, exempt d'agent de démoulage.