Brevet FR2889817A1 — publié le 20070223

Procédé de fabrication d'éléments creux en béton, par coulée de béton autoplaçant dans un moule au moins partiellement en béton et/ou en résine, et installation correspondante. Le domaine de l'invention est celui de la fabrication d'éléments creux en béton. Plus précisément, l'invention concerne la fabrication d'éléments creux en béton destinés en particulier, mais non exclusivement, à des réseaux d'eau potable, d'assainissement ou d'irrigation, tels que des buses ou des tuyaux. Les éléments creux en question peuvent présenter différentes formes, et notamment des sections circulaires, carrées, rectangulaires..., et présenter, ou pas, des extrémités sous forme de collet. Dans le domaine de l'invention, on connaît des machines à fabriquer des tuyaux en béton travaillant selon un procédé combiné de centrifugation, de laminage, de compression et de vibration. Selon cette technique, on met en oeuvre un plateau sur lequel des collets sont compactés par vibration, le tuyau cylindrique étant obtenu à l'aide d'une tête de cylindre rotative. Des aubes centrifugent le béton et des cylindres pressent le béton contre le moule à tuyaux. Un manchon détermine le diamètre intérieur des tuyaux. Dans certains cas, il est demandé de réaliser des éléments creux en béton armés, c'est-à-dire dans lesquels une armature métallique est noyée dans le béton. Pour garantir la position exacte et sans tension de l'armature dans le béton, il a été proposé de compacter le béton par pression radiale, le compactage étant réalisé par un outil de pression rotatif composé d'un distributeur qui tourne dans le sens contraire à une tête de pression. Les techniques existantes mettent en oeuvre des moules et des embases métalliques, généralement en acier, les moules pouvant être conçus en une ou plusieurs parties. Avec les moules en une seule partie, on démoule les éléments béton par retrait vertical du moule, tandis qu'avec les moules en plusieurs parties, articulées entre elles, on ouvre les moules de telle sorte qu'on le dégage horizontalement par rapport aux éléments. Selon une approche constante de l'état de l'art, on réalise un nombre de moules très limité (un à trois moules par diamètre) pour une même installation, les moules s'avérant relativement chers à fabriquer. Par conséquent, les procédés de fabrication d'éléments creux en béton impliquent le démoulage rapide des éléments creux, pour pouvoir réutiliser sans délai le moule au poste de coulée de béton. Le stockage des éléments creux en béton débute et se déroule donc une fois les éléments démoulés, ceux-ci étant posés verticalement dans un lieu de séchage jusqu'à leur transfert vers un lieu de stockage. Or, le démoulage rapide des éléments encore frais, ainsi que leur manutention, entraîne souvent des déformations des éléments. Les cycles classiques de fabrication actuels sont: pose d'une embase en acier dans l'installation en situation d'attente; dépose éventuelle d'une armature; descente de l'embase, du moule et du noyau dans une fosse d'un poste de coulée; - coulée de béton dans les moules à l'aide d'un tapis déverseur; mise en vibration et/ou compression radiale du moule; - mise en compression longitudinale à l'aide d'un vérin et d'une matrice (forme de l'embout mâle) ; - remontée de l'ensemble, généralement après 3 à 30 minutes; évacuation du tuyau frais par un chariot ou un pont roulant; dépose du tuyau sur son embase; - pose d'une protection sur l'embout mâle du tuyau; séchage du tuyau déposé pendant environ 24 heures à l'intérieur d'un bâtiment; - rectification éventuelle des embouts; -reprise du tuyau (après environ 24h de séchage), récupération et nettoyage des embases; stockage sur parc extérieur; pose éventuelle d'un joint sur les tuyaux. Les techniques de l'art antérieur présentent de nombreux inconvénients. En premier lieu, les techniques connues sont prévues pour être utilisées avec des bétons standards, ce qui implique le recours à des procédés de vibration, de centrifugation et/ou de compression pour obtenir un moulage et un état de surface satisfaisant. Or, de tels procédés nécessitent le recours à des machines puissantes et de grande technicité, ce qui entraîne: des investissements initiaux considérables; une consommation d'énergie importante; un nombre important d'organes mobiles et de pièces d'usure, ce qui nécessite des phases d'entretien et de maintenance lourdes; la nécessité du recours à une main d'oeuvre spécialisée; des usines très bruyantes. En outre, les techniques actuelles ne permettent pas d'obtenir une grande qualité de produits finis. En effet, l'analyse des produits montre régulièrement un ou plusieurs des défauts suivants: apparition de fissures ou de micro-fissures, voire de poches d'air; - porosité des éléments creux; embouts ovalisés; rugosité de l'intérieur des éléments creux, ce qui peut rendre difficile la circulation de produits gras ou visqueux dans les éléments creux; un manque de précision dimensionnelle et une finition approximative; place et scellement des joints aléatoires; - déplacement des armatures du fait des vibrations. On note également que les réglages des machines sont délicats, ce qui se concrétise, lors des changements de produits (intervenant classiquement 2 à 3 2889817 4 fois par semaine), par la mise au rebut de nombreux produits finis. Par ailleurs, la conception, en acier, des moules, des noyaux et des embases entraîne également plusieurs inconvénients. Tout d'abord, ces organes nécessitent une fabrication spécialisée et coûteuse. De plus, les bétons standards sont particulièrement abrasifs pour ces organes en acier, ce qui provoque assez rapidement une corrosion importante incompatible avec l'état de surface recherché pour les éléments creux. Ceci impose des changements fréquents des moules, des noyaux ou des embases, ce qui signifie des arrêts de production répétés. Ces arrêts sont aussi nécessaires lors des changements dimensionnels des moules, des noyaux ou des embases, sachant que le remplacement de ces organes s'effectue en plusieurs heures (classiquement 4 à 5 heures). En pratique, plusieurs machines sont généralement prévues pour produire une gamme étendue d'éléments creux, ce qui bien entendu tend à augmenter le coût de l'installation. Les installations existantes ont donc une capacité de production limitée et ne permettent pas un fonctionnement continu 24 heures sur 24. On note aussi que les techniques connues conduisent à l'obtention d'éléments creux présentant des parois en béton d'épaisseur importante, ce qui, par conséquent, tend à aboutir à des produits lourds et à une consommation de béton en conséquence. Cela étant, les produits obtenus classiquement présentent une résistance limitée à la pression (de l'ordre de 0,5 à 1,5 bar). Enfin, globalement, les installations existantes s'avèrent bruyantes et sales. L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une technique de fabrication d'éléments creux en béton qui permette d'améliorer la qualité des éléments, ceci à moindre coût comparée aux solutions de l'art antérieur. L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique qui 2889817 5 permette de limiter les coûts initiaux d'installation, ainsi que les coûts d'exploitation, d'entretien et de maintenance. L'installation a aussi pur objectif de fournir une telle technique qui permette d'envisager une productivité supérieure à celle des solutions de l'art antérieur. Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle technique qui permette de simplifier les installations correspondantes. Encore un autre objectif de l'invention est de fournir une telle technique qui soit simple de conception et facile à mettre en oeuvre. Encore un autre objectif de l'invention est de proposer une installation pour la mise en oeuvre d'une telle technique. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un procédé de fabrication d'éléments creux en béton destinés notamment à des réseaux d'eau potable et/ou d'assainissement et/ou d'irrigation, tels que des buses ou des tuyaux, du type comprenant au moins une étape de moulage dudit ou desdits éléments creux à l'aide d'au moins un moule, caractérisé en ce que ladite étape de moulage est réalisée par coulée de béton autoplaçant dans ledit moule, ledit moule comprenant une partie femelle réalisée au moins partiellement en béton et/ou en résine, ladite partie femelle étant destinée à coopérer avec au moins un noyau rétractable, ledit procédé comprenant une étape de séchage dudit ou desdits éléments creux en béton réalisée essentiellement tandis que ledit ou lesdits éléments creux sont maintenus dans ledit ou lesdits moules. Un tel procédé présente de nombreux avantages comparés aux solutions traditionnelles. En premier lieu, le recours à du béton autoplaçant permet d'obtenir des éléments creux de qualité notablement supérieure à celle des produits obtenus avec les solutions antérieures. En effet, le béton autoplaçant se répand parfaitement, de par sa conception, à l'intérieur des moules. On fabrique ainsi des éléments bétons non poreux, sans fissure ou micro-fissure et sans poche d'air. On rappelle que les bétons autoplaçants (BAP), désormais bien connus par l'homme du métier, se caractérisent par leur hyperfluidité dont le seul moteur de mise en place est la gravité (donc sans recours à la vibration). Le rapport E/C (eau sur ciment) est de 0,25 à 0,35 au lieu de 0,4 à 0,5 pour les bétons classiques. Leur étalement mesuré au cône d'Abrams est de 600 à 700 mm (au lieu de 250 mm pour les bétons classiques). En outre, les éléments creux fabriqués selon l'invention présentent un haut niveau de précision dimensionnelle et une excellente finition. En particulier, l'état de surface intérieur des éléments creux est grandement amélioré, la paroi interne étant quasiment lisse. Ceci permet de proposer des éléments creux aptes à permettre l'écoulement de toutes matières, y compris des matières grasses ou visqueuses, contrairement aux tuyaux rugueux obtenus avec les solutions classiques. L'invention s'avère également très avantageuse en ce qui concerne les outils de production. En effet, le recours à du béton autoplaçant permet de s'affranchir des techniques de mise en vibration et/ou en compression (radiale ou longitudinale) des moules. Ceci se concrétise par des simplifications considérables de l'outil de production, entraînant notamment: un allègement des investissements de départ pour la construction de l'installation; une machinerie nécessitant moins de puissance, et donc une consommation d'énergie réduite; un nombre réduit d'organes en mouvement et de pièces d'usure, ce qui conduit à un allègement considérable des opérations d'entretien et/ou de maintenance; des arrêts de production moins fréquents du fait d'une fiabilité accrue, permettant d'envisager des gains d'exploitation. On comprend toutefois que la contrepartie des avantages obtenus grâce à l'emploi d'un béton autoplaçant se situe au niveau du temps de séchage des éléments, ce séchage devant être effectué en maintenant la forme des éléments, ce qui tend à mobiliser les moules. Or, selon l'invention, le temps de séchage à l'intérieur des moules est compensé techniquement et économiquement par le recours à des moules constitués au moins en partie de béton et/ou en résine. D'un point de vue économique, ces moules peuvent être fabriqués en masse de façon peu coûteuse. En outre, ils peuvent être réalisés aisément en des dimensions variées, ce qui permet de produire des éléments creux de différents types, en grandes quantités, évitant les changement de moules et les arrêts de production. On note que le maintien dans les moules des éléments creux pendant le séchage contribue à garantir la qualité dimensionnelle des éléments, notamment en évitant leurs déformations dues aux manipulations des éléments avant séchage. Du point de vue technique, les moules béton (et/ou résine) présentent l'avantage d'être moins soumis à l'usure que les moules en aciers de l'art antérieur, conférant à ce titre des gains importants. De plus, de tels moules peuvent être fabriqués localement, c'est-à-dire au sein de l'installation dans laquelle sont fabriqués les éléments creux (tandis que la fabrication des moules acier est généralement délocalisée, faisant appel à des technique spécifiques et spécialisées). Par ailleurs, le béton autoplaçant peut être à haute performance (béton formulé à base de poudres (sable de verrerie, ciment, quartz, fumée de silice) extrêmement fines, capable d'encaisser des efforts allant de 200 MPa jusqu'à 800 Mpa). On obtient ainsi des éléments plus résistants, ce qui permet d'envisager une réduction de l'épaisseur de la paroi. On peut donc fabriquer des éléments plus légers (de l'ordre de 20 à 30 % comparés aux éléments obtenus traditionnellement), avec une réduction en conséquence de consommation de béton. Selon une solution avantageuse, ladite étape de moulage est mise en oeuvre à l'aide d'une partie femelle comprenant un corps bi-coquille. De cette façon, on peut procéder à un retrait du moule dans un plan horizontal, ce qui évite le glissement du moule sur le produit fini, et donc son usure. Selon une solution préférée, ladite étape de moulage est mise en oeuvre à l'aide d'une embase en béton coopérant avec ladite partie femelle. Des embases de ce type s'inscrivent dans l'approche technico-économique des moyens de moulage mentionnée précédemment concernant la partie femelle. Préférentiellement, ladite étape de moulage est réalisée à l'aide d'un noyau rétractable du type gonflable/dégonflable. Un tel noyau rétracté permet de retirer aisément l'élément creux, ceci malgré le séchage de l'élément qui tend à faire adhérer le béton contre les parois du noyau. On note que d'autres noyaux rétractables, par exemple de type mécanique, peuvent être utilisés dans d'autres modes de réalisation envisageables. Avantageusement, le procédé comprend: - une étape de disposition en lignes desdits moules; - des coulées successives de béton autoplaçant dans lesdits moules, ligne après ligne; après séchage, des démoulages successifs desdits éléments creux, ligne après ligne, lesdits moules étant conservés à leur emplacement entre lesdites étapes de coulée et de démoulage. Ainsi, le procédé n'implique aucune manutention des moules avant démoulage, ce qui supprime les risques de déformation. De plus, un tel procédé s'avère particulièrement performant en termes de fabrication continue d'éléments, éventuellement différents (les moules pouvant 2889817 9 varier d'une ligne à l'autre), le nombre de lignes pouvant être prévu de telle sorte que le temps pour couler le béton dans toutes les lignes soit supérieur au temps de séchage des éléments creux. Préférentiellement, le procédé comprend une étape de démoulage à l'issue de ladite étape de séchage, comprenant la rétraction dudit noyau et l'ouverture dudit corps bi-coquille. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape préalable de fabrication desdites parties femelles. Ainsi, le procédé est conçu pour assurer un fonctionnement autonome ou quasiment, en intégrant la fabrication des moyens de moulage des éléments creux. Avantageusement, le procédé comprend également une étape préalable de fabrication desdites embases en béton. L'invention concerne également une installation pour la fabrication d'éléments creux en béton destinés notamment à des réseaux d'eau potable et/ou d'assainissement et/ou d'irrigation, tels que des buses ou des tuyaux, comprenant des moyens de moulage dudit ou desdits éléments creux, caractérisée en ce que: - ledit ou lesdits moules comprennent au moins une partie femelle en béton et/ou en résine; - ladite ou lesdites parties femelles sont destinées à coopérer avec au moins un noyau rétractable; ladite installation comprend au moins un poste de coulée et des moyens de coulée de béton autoplaçant dans ledit ou lesdits moules, ledit ou lesdits éléments creux en béton étant destinés à être maintenus dans ledit ou lesdits moules sur ledit ou lesdits postes de coulée. Une telle installation permet donc la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention tel que décrit précédemment, avec les avantages correspondants. Selon une solution préférée, l'installation comprend une succession de postes de coulée formés par des lignes de moules, les moyens de coulée étant mobiles entre lesdits postes. Préférentiellement, l'installation comprend des moyens de fabrication de ladite ou desdites parties femelle. Avantageusement, l'installation comprend des moyens de fabrication d'embases en béton destinée à coopérer avec ladite ou lesdites parties femelles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale de moyens de moulage d'un élément creux béton fabriqué par un procédé selon l'invention; - la figure 2 est une vue partielle en coupe transversale des moyens de moulage d'un élément creux béton fabriqué par un procédé selon l'invention; - la figure 3 est une vue schématique selon une coupe transversale d'un mode de réalisation d'une installation selon l'invention. En référence aux figures 1 et 2, des éléments creux en béton 1 sont fabriqués à l'aide d'un moule comprenant une partie femelle 2 en béton (ou en résine, ou avec une partie béton et une partie résine selon d'autres modes de réalisation envisageables), et d'un noyau rétractable 3, en l'occurrence un noyau de type gonflable/dégonflable. Selon le présent mode de réalisation, la partie femelle 2 est constituée de deux demi-coquilles 21, 22 destinées à coopérer avec une embase béton 4. Le procédé selon l'invention consiste à couler du béton autoplaçant entre la partie femelle 2 et le noyau rétractable 3 (la base de l'ensemble étant obturée par l'embase 4) puis à laisser sécher le béton autoplaçant dans l'ensemble de moulage. Le cycle de fabrication à l'aide d'un tel dispositif est le suivant: gonflage du noyau 4 à l'intérieur de la partie femelle constituée par les demi-coquilles 21, 22; mise en place, en position fermée, des demicoquilles 21, 22 au poste de coulée; coulée de béton autoplaçant dans l'espace ménagé par la partie femelle, le noyau et l'embase, ceci à l'aide d'une benne montée mobile sur un portique roulant. On note qu'en pratique plusieurs ensembles de moulages sont prévus, le portique roulant permettant à la benne d'alimenter les différents ensemble de moulage. Plus précisément et en référence à la figure 3, l'installation comprend une pluralité de lignes parallèles 5 d'ensembles de moulage, les produits finis pouvant varier d'une ligne à l'autre. Un portique roulant 6 destinée à assurer la coulée de béton autoplaçant dans chaque ensemble de moulage d'une même ligne 5 est mobile en translation perpendiculairement aux lignes 5, les moyens de coulée 61 étant mobiles en translation sur le portique 6 pour passer, au-dessus d'une même ligne 5, d'un ensemble de moulage à l'autre. Ce portique roulant 6 avance donc de ligne en ligne, le nombre de ligne étant préférentiellement prévu pour que le portique procède aux coulées successives des lignes 5 pendant un temps supérieur au temps de séchage des éléments creux (de 4 à 6 heures). Lorsque les premiers éléments creux sont suffisamment secs, un pont roulant 7 mobile en translation perpendiculairement aux lignes vient procéder au démoulage des éléments creux (tandis que le premier pont poursuit éventuellement la coulée) et retire ceux-ci des postes de coulée (les moyens de manutention portés par le pont 7 n'étant pas représentés). Le portique et le pont roulants assurent leurs propres tâches parallèlement l'un à l'autre. Lorsque le portique roulant 6 est parvenu à la dernière ligne, il est ramené à la première (le pont 7 ayant extrait les produits finis des postes de coulée correspondants et les ensembles de moulage ayant été replacés prêts à recevoir une nouvelle culée). Il en va de même pour le pont roulant. Le séchage des éléments creux s'effectue donc tandis que ceux-ci sont maintenus à l'intérieur du moule. On laisse ainsi sécher les éléments creux dans leur moule pendant quelques heures. Ensuite, on procède au dégonflage des noyaux et on démoule les éléments creux en écartant les demi-coquilles et en évacuant les éléments creux à l'aide du deuxième pont roulant. Les ensembles de moulages (bi-coquilles, noyau, embase) sont nettoyés, par exemple avec de l'huile de démoulage. Un joint est éventuellement rapporté sur les éléments creux. On note que l'installation peut être prévue pour assurer une étape de fabrication des demi-coquilles et des embases. On comprend donc que l'invention réside notamment dans l'utilisation d'un béton autoplaçant qui ne nécessite aucune vibration ou compression mécanique du fait de sa texture, et qui se meut sensiblement comme de l'eau en termes de remplissage de cavité, ceci permettant de réaliser quasiment tous types de produits béton. Comparée à l'art antérieur, l'invention permet donc de: - supprimer les organes mécaniques du dispositif de fabrication, et en particulier les organes mobiles liés à la vibration et/ou à la compression; utiliser des moules sans tension mécanique; réaliser un démoulage différé à l'aide de noyaux rétractables, ce qui permet de ne pas manipuler le produit avant séchage et donc de préserver ses qualités mécaniques et dimensionnelles; recourir à des embases béton très résistantes, pratiquement inusables. On note en outre que l'invention permet; l'utilisation de béton fibreux; la mise en oeuvre d'armatures standards (celles-ci n'étant soumises à aucune contrainte grâce à l'invention alors qu'il est nécessaire de prévoir des armatures spécifiques avec les solutions de l'art antérieur). REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'éléments creux (1) en béton destinés notamment à des réseaux d'eau potable et/ou d'assainissement et/ou d'irrigation, tels que des buses ou des tuyaux, du type comprenant au moins une étape de moulage dudit ou desdits éléments creux (1) à l'aide d'au moins un moule, caractérisé en ce que ladite étape de moulage est réalisée par coulée de béton autoplaçant dans ledit moule, ledit moule comprenant une partie femelle (2) réalisée au moins partiellement en béton et/ou en résine, ladite partie femelle étant destinée à coopérer avec au moins un noyau rétractable (3), ledit procédé comprenant une étape de séchage dudit ou desdits éléments creux (1) en béton réalisée essentiellement tandis que ledit ou lesdits éléments creux sont maintenus dans ledit ou lesdits moules. 2. Procédé de fabrication d'éléments creux en béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de moulage est mise en oeuvre à l'aide d'une partie femelle (2) comprenant un corps bi- coquille (21), (22). 3. Procédé de fabrication d'éléments creux en béton, selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite étape de moulage est mise en oeuvre à l'aide d'une embase (4) en béton coopérant avec ladite partie femelle (2). 4. Procédé de fabrication d'éléments creux en béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite étape de moulage est réalisée à l'aide d'un noyau rétractable (3) du type gonflable/dégonflable. 5. Procédé de fabrication d'éléments creux en béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend: - une étape de disposition en lignes desdits moules; des coulées successives de béton autoplaçant dans lesdits moules, ligne après ligne; - après séchage, des démoulages successifs desdits éléments creux, ligne après ligne, lesdits moules étant conservés à leur emplacement entre lesdites étapes de coulée et de démoulage. 6. Procédé de fabrication d'éléments creux en béton selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de démoulage à l'issue de ladite étape de séchage, comprenant la rétraction dudit noyau et l'ouverture dudit corps bi-coquille (21), (22). 7. Procédé de fabrication d'éléments creux en béton selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable de fabrication desdites parties femelles (2). 8. Procédé de fabrication d'éléments creux en béton selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend également une étape préalable de fabrication desdites embases (4) en béton. 9. Installation pour la fabrication d'éléments creux (1) en béton destinés notamment à des réseaux d'eau potable et/ou d'assainissement et/ou d'irrigation, tels que des buses ou des tuyaux, comprenant des moyens de moulage dudit ou desdits éléments creux, caractérisé en ce que: ledit ou lesdits moules comprennent au moins une partie femelle (2) en béton et/ou en résine; - ladite ou lesdites parties femelles sont destinées à coopérer avec au moins un noyau rétractable (3) ; ladite installation comprend au moins un poste de coulée et des moyens de coulée de béton autoplaçant dans ledit ou lesdits moules, ledit ou lesdits éléments creux en béton étant destinés à être maintenus dans ledit ou lesdits moules sur ledit ou lesdits postes de coulée. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'elle comprend une succession de postes de coulée formés par des lignes de moules, les moyens de coulée étant mobiles entre lesdits postes. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens de fabrication de ladite ou desdites parties femelle (2). 12. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens de fabrication d'embases (4) en béton destinée à coopérer avec ladite ou lesdites parties femelles.