Brevet FR2796572A1 — publié le 20010126

l La présente invention concerne le domaine des matériaux limoneux avec présence de cailloux, notamment des déblais de terrassement. Elle concerne plus particulièrement un procédé de traitement destiné à mélanger un matériau de ce type avec un ou plusieurs adjuvants. Elle concerne également une installation spécialement conçue pour la mise en oeuvre dudit procédé. Tous les travaux de terrassement sont générateurs de déblais qui doivent être soit réutilisés ou stockés sur place soit évacués pour être stockés ou réutilisés en un autre endroit. Ces déblais sont de composition différente suivant l'emplacement o a été effectué le terrassement. Selon les lieux et la profondeur de terrassement, les déblais peuvent renfermer un pourcentage très important d'argile humide, voire très humide selon la proximité de la nappe phréatique. On sait qu'il peut être préférable, lors de la réutilisation de tels déblais de terrassement, de leur ajouter un adjuvant du type pulvérulent ou liant, en particulier de manière à en diminuer l'humidité. Cette addition d'adjuvant et son mélange aux limons en place se fait sur le site proprement dit à l'aide d'un matériel par exemple malaxeur à arbre horizontal, qui mélange les limons et les adjuvants préalablement répartis sur le sol sous-la forme de bandes d'une largeur donnée. On comprend qu'il est dans ces conditions très difficile d'obtenir un mélange qui soit parfaitement homogène et contrôlé, notamment du fait de l'imprécision lors de la formation des bandes de dépôt d'adjuvant, conduisant soit à une superposition des bandes et donc un excès d'adjuvant soit à un espacement entre les bandes et donc un manque d'adjuvant. Par ailleurs, il faut nécessairement avoir sur place le matériel mélangeur adéquat et un terrain qui soit propice à son fonctionnement dans de bonnes conditions. De plus le traitement sur le site nécessite des conditions climatiques acceptables. Un temps pluvieux est inacceptable et provoque l'arrêt du chantier avec ses retombées négatives en terme financier et de délais. Le but que s'est fixé le demandeur est de proposer un procédé qui pallie les inconvénients des techniques actuelles en ce qui concerne la réutilisation des déblais de terrassement. Ce procédé n'est cependant pas limité aux seuls déblais de terrassement mais peut voir ses applications à tout matériau limoneux dont on veut effectuer le mélange avec au moins un adjuvant. Ce but est parfaitement atteint par le procédé de l'invention qui concerne le traitement d'un matériau, notamment de déblais de terrassement contenant majoritairement de l'argile humide. De manière caractéristique, ledit procédé consiste à a) déposer une couche de hauteur sensiblement uniforme dudit matériau sur un élément d'entraînement plan, en déplacement dans une direction longitudinale donnée, b) à introduire la couche ainsi formée dans une enceinte de traitement disposée au-dessus de l'élément d'entraînement, c) à ajouter au matériau au moins un adjuvant en quantité déterminée et sensiblement également réparti transversalement soit sur la couche avant son introduction dans l'enceinte soit dans l'enceinte elle-même, d) à soumettre, dans l'enceinte, le matériau et l'adjuvant à un traitement de mélange et de broyage par l'action d'un rotor à pales d'axe transversal, dont les pales tournant à contresens par rapport à la direction donnée affleurent sensiblement le plan de l'élément d'entraînement, et e) à récupérer, en sortie de l'enceinte, le mélange du matériau et de l'adjuvant. De préférence, I'ajout de l'adjuvant est réalisé à l'aide d'un doseur dans une quantité qui est fonction de la hauteur de la couche de matériau et de la vitesse de défilement de l'élément d'entraînement. Le choix et le pourcentage d'adjuvant est déterminé en fonction de l'utilisation finale qui est envisagée pour le produit obtenu. Il en est de même des conditions de mise en oeuvre des pales du rotor dont l'action vise non seulement à réaliser un mélange homogène du matériau et de l'adjuvant mais également à affiner la granulométrie du matériau. S'agissant de déblais de terrassement destinés au remblaiement, l'adjuvant mis en oeuvre est notamment de la chaux et les conditions de mise en oeuvre du rotor sont telles qu'elles permettent d'obtenir un matériau traité ayant une granulométrie maximale de 50mm. S'agissant de déblais de terrassement pour couche de forme pour voirie, les conditions de mise en oeuvre du rotor sont telles qu'elles permettent d'obtenir un matériau traité ayant une granulométrie maximale de 30mm. Dans un exemple précis de réalisation, la hauteur de la couche formée sur l'élément d'entraînement était de l'ordre de 10 à 50 cm, la quantité d'adjuvant ajoutée sur la couche avant l'entrée dans l'enceinte était de l'ordre de 0,1 à 5 % en poids par rapport au matériau, la vitesse de rotation du rotor était comprise entre 160 et tours / minute avec une vitesse de déplacement de l'élément d'entraînement comprise entre 200 et 1000 mètres / heure. C'est un autre objet de l'invention que de proposer une installation de traitement spécialement conçue pour la mise en oeuvre du procédé précité. Cette installation de traitement d'un matériau comprend a) un élément d'entraînement plan équipé de moyens de déplacement dans une direction longitudinale, b) une trémie apte à réaliser le stockage du matériau et son dépôt sur l'élément plan sous la forme d'une couche de hauteur sensiblement uniforme, c) une enceinte disposée au-dessus de l'élément d'entraînement avec une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie pour le passage sensiblement ajusté de la couche de matériau, d) des moyens d'apport uniforme d'au moins un adjuvant, e) un rotor à pales, d'axe transversal, monté à l'intérieur de l'enceinte, équipé de moyens d'entraînement en rotation à contresens de la direction de déplacement de l'élément plan et dont les pales affleurent sensiblement le plan de l'élément d'entraînement lors de leur rotation, et f) des moyens de récupération disposés au niveau de ou sous l'élément plan en aval de l'enceinte. Dans un mode préféré de réalisation, l'élément plan d'entraînement est constitué d'une chaîne à tuiles, particulièrement efficace dans le cas o le matériau à traiter est constitué de déblais de terrassement comportant une forte proportion d'argile humide, ayant tendance à former des blocs compacts et collants. Les moyens d'apport de l'adjuvant sont, dans une variante de réalisation, constitués d'un doseur disposé transversalement au- dessus de l'élément plan d'entraînement, avant l'ouverture d'entrée de l'enceinte et apte à répartir l'adjuvant sous la forme d'une couche de hauteur déterminée sensiblement uniforme. Selon une seconde variante de réalisation, les moyens d'apport de l'adjuvant sont constitués par un doseur apte à distribuer l'adjuvant à l'intérieur de l'enceinte par un orifice pratiqué à proximité de l'ouverture d'entrée de celle-ci. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'un exemple préféré de réalisation d'une installation de traitement de déblais de terrassement, illustré par le dessin annexé dans lequel la figure unique est une représentation très schématique en coupe longitudinale de ladite installation. Les déblais de terrassement peuvent renfermer jusqu'à 80 % d'argile humide voire très humide dans le cas o la nappe phréatique est proche du sol o sont effectués les travaux de terrassement. L'objectif visé par la présente invention est de créer un site de traitement vers lesquels sont évacués les matériaux issus des terrassements pour y être stockés dans un bâtiment pour un séchage naturel puis traités. Le matériau ainsi traité est ensuite entreposé pour la vente ou livré directement sur chantier par bateau ou camion. Le traitement doit permettre d'obtenir que le matériau issu des terrassements soit mélangé de manière homogène avec un ou plusieurs adjuvants, et ait une granulométrie maximale donnée. Le choix et la proportion d'adjuvant ainsi que sa granulométrie maximale sont déterminés par les conditions du traitement en fonction de l'utilisation visée, par exemple en prenant en considération les paramètres prévus dans le guide technique intitulé comme adjuvant de la chaux et/ou des liants hydrauliques. Un autre débouché peut consister dans l'utilisation des matériaux traités, en couche sensiblement imperméable, pour les centres d'enfouissement technique. Dans ce cas, on utilise comme adjuvant de la bentonite. L'installation 1 illustrée comporte, comme élément plan d'entraînement, une chaîne à tuiles 2, qui est tendue entre deux roues 3 et 3', une roue folle 3' en amont et une roue dentée 3 en aval qui est entraînée à se déplacer dans le sens de la flèche F par des moyens d'entraînement non représentés. Dans la partie amont du brin supérieur 4 de la chaîne 2 est disposée une trémie 5 de stockage et d'alimentation pour un matériau 6. Les montants latéraux 7 de la trémie 5 viennent quasiment au contact du brin supérieur 4 de la chaîne 2 exception faite du montant 7a, le plus en aval par rapport à la direction F de déplacement de la chaîne 2, dont le bord inférieur 8 est à une distance h du brin supérieur 4 de la chaîne 2, laquelle distance h est réglable manuellement ou automatiquement. L'espace libre entre le bord inférieur 8 dudit montant latéral 7a et le brin 4 constitue l'orifice d'alimentation 9 de la trémie 5, qui permet la constitution d'une couche sensiblement uniforme 10 du matériau 6 lors du déplacement de la chaîne 2. Vers la partie aval du brin supérieur 4 de la chaîne 2 est prévue une enceinte de traitement 11. Cette enceinte 11 est disposée au-dessus du brin supérieur 4. Elle est fermée par un capotage 12 qui comporte une ouverture d'entrée 13 et une ouverture de sortie 14. A l'intérieur de l'enceinte 11 est monté un rotor 15, tournant autour d'un axe de rotation 16 monté parallèle par rapport aux tuiles formant le brin supérieur 4 de la chaîne 2 et transversal à la direction de déplacement F. La périphérie de ce rotor 15 est équipée de pales 17, montées radialement. La hauteur de chaque pale 17 est déterminée en sorte que le bord extrême 17a d'une pale donnée vient sensiblement affleurer le brin supérieur 4 de la chaîne 2 lors de sa rotation. La direction d'entraînement du rotor 15 est réalisée selon la direction de la flèche G, qui est à contresens par rapport à la direction longitudinale F de déplacement de la chaîne 2. Sur la figure, on a représenté deux doseurs 18, 19. Le premier doseur 18 est disposé entre la trémie 5 et l'enceinte de traitement 11. Il permet l'épandage d'une quantité déterminée d'adjuvant sur la couche 10 de matériau sortant de la trémie 5 par son orifice d'alimentation 9. Le second doseur 19 permet l'addition d'adjuvant directement dans l'enceinte 11. La tête 20 de ce second doseur 19 débouche dans une fente 21 pratiquée dans le capotage 12 de l'enceinte 11 à proximité de l'ouverture d'entrée 13 de celle-ci. Le fonctionnement de l'installation 1 est le suivant. Les matériaux 6, issus des terrassements, sont stockés dans la trémie 5. Selon leur provenance, lesdits matériaux peuvent être préalablement criblés grâce au crible 22 représenté schématiquement au-dessus de la trémie 5. Du fait du déplacement continu de la chaîne à tuiles 2 dans le sens de la flèche F, les matériaux qui sont en contact avec les tuiles du brin supérieur 4 de la chaîne 2 sont entraînés à se déplacer et forment une couche 10 sensiblement uniforme, sortant de la trémie 5 par l'orifice d'alimentation 9, sur une hauteur h. le bord supérieur 8 du montant transversal 7a formant en quelque sorte un racloir. Le premier doseur 18 épand sur la couche 10 au moins un adjuvant 23 sous la forme d'une couche complémentaire 24. L'ensemble 25 formé par la couche 10 et la couche complémentaire 24 pénètre dans l'enceinte 11 par l'orifice d'entrée 13. A l'intérieur de I'enceinte 11, le matériau 6 et l'adjuvant 23 sont soumis à l'action des pales 17 du rotor 15 qui réalisent, du fait de la rotation du rotor à contresens par apport au déplacement de l'ensemble 25, un brassage des deux constituants aptes à réaliser non seulement un mélange homogène de ceux-ci mais également une action mécanique de broyage. Après le traitement ainsi effectué à l'intérieur de l'enceinte 11, il sort de l'orifice de sortie 14 de ladite enceinte 1 1 une couche uniforme du matériau traité 26 consistant dans le mélange homogène du matériau 6 et de l'adjuvant 23 tant dans sa composition que dans sa courbe granulométrique. Ce matériau traité 26 tombe naturellement du brin supérieur 4 de la chaîne 2 au-delà de la roue dentée 3 et est récupéré par tout moyen approprié, tapis transporteur, cuve de stockage... Aux lieu et place du premier doseur 18 ou éventuellement en complément de celui-ci, il est possible de mettre en oeuvre le second doseur 19 pour ajouter l'adjuvant 23 ou un second adjuvant 27 directement à l'intérieur de l'enceinte 11. Il est à noter que les dimensions des ouvertures d'entrée 13 et de sortie 14 de l'enceinte 11 sont de préférence proportionnées en sorte que les couches entrantes 25 et sortantes 26 fassent office de joints d'étanchéité de manière à limiter la projection de matière et de poussière en dehors de l'enceinte par lesdites ouvertures 13, 14. Le ou les doseurs 18, 19 sont munis de moyens de réglage connus en soit permettant de selectionner la quantité d'adjuvant à déposer sur la couche 10 ou à introduire dans l'enceinte 11 pour obtenir la proportion qui est souhaitée en fonction de l'utilisation envisagée. Ces moyens de réglage peuvent être manuels ou automatiques, prenant notamment en compte la vitesse de déplacement de la chaîne 2 et la hauteur h de la couche 10 de matériau 6 issu de la trémie 5. Cette hauteur h peut également être réglée par des moyens manuels ou automatiques non représentés, par exemple une trappe d'obturation coulissant le long du montant transversal 7a. Les conditions de traitement prennent en compte les paramètres qui sont prévus pour l'utilisation envisagée, par exemple tels qu'ils ressortent du guide intitulé LCPC (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées). Pour éviter tout risque de détérioration du brin supérieur 4 de la chaîne à tuiles 2, la hauteur des pales 17 est déterminée pour que l'extrémité libre 17a de chaque pale passe à une distance de quelques millimètres dudit brin supérieur 4. La rotation des pales permet de réaliser l'action de mélange et de broyage sur l'ensemble du matériau 6, y compris dans la zone se trouvant en contact direct avec le brin supérieur 4. En utilisant comme adjuvant de la bentonite, il est possible d'obtenir un matériau traité qui soit étanche et équivalent à une argile de perméabilité 10-'9, utilisable comme couche imperméable pour les centres d'enfouissement technique. De manière plus classique, on ajoute un ou plusieurs adjuvants permettant d'améliorer certaines caractéristiques techniques du matériau. Il peut s'agir notamment de la chaux en vue de diminuer l'humidité du matériau ou encore de liants hydrauliques en vue d'augmenter les propriétés mécaniques du matériau en ce qui concerne sa répartition et sa mise en oeuvre. La proportion exacte d'adjuvant à ajouter est le plus souvent déterminée par des essais successifs suivis de l'analyse du ou des paramètres concernés par l'utilisation, par exemple le taux d'humidité du mélange traité. La présente invention n'est pas limitée au mode précis de réalisation qui a été donné à titre d'exemple non exhaustif. En particulier, I'élément d'entraînement du matériau peut être une bande ou un tapis transporteur. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un matériau, notamment de déblais de terrassement contenant majoritairement de l'argile humide, caractérisé en ce qu'il consiste à: a) déposer une couche (10) de hauteur sensiblement uniforme (h) dudit matériau (6) sur un élément d'entraînement plan (2), en déplacement dans une direction longitudinale donnée (F), b) à introduire la couche ainsi formée (10) dans une enceinte de traitement (11) disposée au-dessus de l'élément d'entraînement (2), c) à ajouter au matériau (6) au moins un adjuvant (23) en quantité déterminée et sensiblement également réparti transversalement soit sur la couche (10) avant son introduction dans l'enceinte (11) soit dans l'enceinte (1 2) elle-même, d) à soumettre, dans l'enceinte (11), le matériau (6) et l'adjuvant (23) à un traitement de mélange et de broyage par l'action d'un rotor (1 5) à pales (17) d'axe (16) transversal, dont les pales (17) tournant à contresens par rapport à la direction (F) donnée affleurent sensiblement le plan de l'élément d'entraînement (2), et e) à récupérer, en sortie de l'enceinte (11),1e matériau traité (26). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau (6) est stocké et alimenté à partir d'une trémie (5) disposée au-dessus de l'élément d'entraînement (2). 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ajout de I'adjuvant (23) est réalisé à l'aide d'un doseur (1 8) dans une quantité qui est fonction de la hauteur (h) de la couche (10) de matériau et de la vitesse de défilement de l'élément d'entraînement (2). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le matériau étant des déblais de terrassement destinés au remblaiement, I'adjuvant mis en oeuvre est de la chaux et les conditions de mise en oeuvre du rotor sont telles qu'elles permettent d'obtenir un matériau traité (26) ayant une granulométrie maximale de mm. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le matériau étant des déblais de terrassement pour couche de forme pour voirie, les conditions de mise en oeuvre du rotor sont telles qu'elles permettent d'obtenir un matériau traité (26) ayant une granulométrie maximale de 30mm. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la hauteur (h) de la couche (10) formée sur l'élément d'entraînement (2) est de l'ordre de 10 à 50 cm, en ce que la quantité d'adjuvant ajoutée sur la couche avant l'entrée dans l'enceinte est de l'ordre de 0,1 à 5% en poids par rapport au matériau, et en ce que la vitesse de rotation du rotor est comprise entre 160 et 200 tours / minute avec une vitesse de déplacement de l'élément d'entraînement comprise entre 200 à 1000 mètres / heure. 7. Installation de traitement d'un matériau, notamment de déblais de terrassement contenant majoritairement de l'argile humide, caractérisée en ce qu'elle comprend: a) un élément d'entraînement plan (2) équipé de moyens de déplacement dans une direction longitudinale (F), b) une trémie (5) apte à réaliser le stockage du matériau (6) et son dépôt sur l'élément plan (2) sous la forme d'une couche (10) de hauteur (h) sensiblement uniforme, c) une enceinte (11) disposée au-dessus de l'élément d'entraînement (2) avec une ouverture d'entrée (13) et une ouverture de sortie (14) pour le passage sensiblement ajusté de la couche (10) de matériau (6), d) des moyens d'apport uniforme (18, 19) d'au moins un adjuvant (23,27), e) un rotor (15) à pales (17), d'axe transversal (16), monté à l'intérieur de l'enceinte (11), équipé de moyens d'entraînement en rotation à contresens de la direction (F) de déplacement de l'élément plan et dont les pales (17) affleurent sensiblement le plan de l'élément d'entraînement (2) lors de leur rotation, et f) des moyens de récupération disposés au niveau de ou sous l'élément plan en aval de l'enceinte. 8. Installation selon la revendication 7 caractérisée en ce que I'élément plan d'entraînement est constitué d'une chaîne à tuiles. 9. Installation selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisée en ce que les moyens d'apport de l'adjuvant sont constitués d'un doseur (18) disposé transversalement au-dessus de l'élément plan d'entraînement (2), avant l'ouverture d'entrée (13) de l'enceinte (11) et apte à répartir l'adjuvant (23) sous la forme d'une couche (24) de hauteur déterminée sensiblement uniforme. 10. Installation selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisée en ce que les moyens d'apport de l'adjuvant sont constitués par un doseur (19) apte à distribuer l'adjuvant (27) à l'intérieur de l'enceinte (11) par un orifice (21) pratiqué à proximité de l'ouverture d'entrée (13) de celle-ci.