Brevet FR2969505A1 — publié le 20120629

Installation et procédé de production en continue de mélanges hydrauliques ou de mélanges hydrocarbonés La présente invention concerne une installation et un procédé de production en continue de mélanges hydrauliques ou de mélanges hydrocarbonés destinés notamment à la construction de routes, d'aérodromes et de barrages et également de bâtiments. Dans le domaine de la construction, notamment de routes, d'aérodromes et de barrages et également de bâtiments, il est connu d'utiliser des matériaux de différentes natures et plus particulièrement des mélanges hydrauliques, comme par exemple des graves ou des bétons ou des mélanges hydrocarbonés, comme par exemple des graves émulsions, des graves mousses ou des enrobés à froid. Les graves sont des mélanges obtenus à partir de granulats froids et secs ou humidifiés, d'eau et d'au moins un liant à faible teneur, par exemple du ciment dont les qualités sont très larges et avec des caractéristiques adaptées à l'utilisation envisagée. Les bétons sont des mélanges obtenus également à partir de granulats froids et secs ou humidifiés, d'eau et d'au moins un liant à haute teneur, par exemple du ciment. Les mélanges hydrocarbonés sont des mélanges obtenus à partir des mélanges hydrauliques auxquels des liants hydrocarbonés sont ajoutés, comme par exemple des mélanges ou émulsions de bitume, ou résines ou huiles ou émulsions ou mousses de bitume ou résines, assurant la cohésion du mélange de granulats et sa résistance mécanique. Des adjuvants liquides ou solides peuvent aussi être incorporés pour améliorer par exemple la résistance hydraulique, la résistance au gel et/ou la viscosité. Plusieurs adjuvants peuvent être utilisés simultanément avec chacun un objectif différent. D'une manière générale, les formules de production de mélanges hydrauliques ou hydrocarbonés sont élaborées sur la base d'une utilisation d'un ou de plusieurs liants solides ou liquides ou composants fins dont les objectifs sont complémentaires pour un ensemble de qualités mécaniques requis. La production de mélanges hydrauliques à dosage de liants hydrauliques de faible débit à très fort débit est le plus souvent réalisée dans une installation comportant un mélangeur dit bas, c'est-à-dire disposé près du sol, ce qui permet d'introduire les liants dans le mélangeur ou au plus près de celui-ci, favorisant très largement la maîtrise de la pollution par émission de fines et de poussières. La production de béton à haute teneur en liants et composants siliceux pour les bétons à haute énergie nécessite un temps global de réaction supérieur à une, voire près de deux minutes, nécessaire à l'hydratation du mélange, pour être obtenue compte tenu des quantités de liants et/ou d'adjuvants solides ou liquides composant la formule du mélange. Par ailleurs, les chantiers d'autoroutes, dans le cadre de la réalisation de structures en béton, doivent également produire des graves, ce qui conduit à prévoir cette option dans l'installation. Il faut également tenir compte du fait que la maîtrise du béton dépend de sa plasticité pouvant conduire à disposer d'un mélangeur adapté permettant d'alimenter les toupies des camions de transport et de produire des coulis auto-plaçant. La combinaison de ces fonctions conduit à la réalisation d'un mélangeur qui doit avoir une longueur suffisante pour que le temps de séjour des matériaux à l'intérieur de ce mélangeur puisse passer de 30 voire 50 secondes à plus de 110 secondes voire 2 minutes afin d'obtenir l'optimisation du mélange. Cette solution génère donc la réalisation d'un ensemble assez important en volume, en tenue mécanique, en puissance et en transport. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant une installation, simple à mettre en ceuvre, et qui permet de produire des mélanges hydrauliques et hydrocarbonés pour lesquels le temps de réaction et la transmission d'énergie adaptable, sont des paramètres incontournables des qualités mécaniques du mélange à obtenir. L'invention a donc pour objet une installation de production en continue de mélanges hydrauliques de formule déterminée, comme par exemple de graves ou de béton, ou de mélanges hydrocarbonés de formule déterminée, comme par exemple de graves émulsions, de graves mousses, ou d'enrobés à froid, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un premier mélangeur dit bas de production d'un premier mélange hydraulique de type graves et béton hydraulique, à partir de granulats froids et secs ou humides, d'eau et d'au moins un liant et d'au moins un adjuvant introduits dans ledit premier mélangeur, la quantité d'eau incorporée représentant environ 80% du besoin d'eau de la formule, - un second mélangeur dit haut de production d'un second mélange hydraulique de type béton ou hydrocarboné, à partir dudit premier mélange, d'eau et d'au moins un liant hydrocarboné, introduits dans ledit second mélangeur, la quantité d'eau représentant un éventuel complément d'eau à rajouter dans le second mélangeur par rapport à la quantité d'eau nécessaire dans la formule. - des moyens de transfert et d'orientation du premier mélange vers des moyens de stockage ou de transport ou vers le second mélangeur pour obtenir le second mélange. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'installation comporte des moyens de contrôle de la teneur en eau du premier mélange à la sortie du premier mélangeur et à l'entrée du second mélangeur, - le second mélangeur dit haut est disposé à un niveau au-dessus du niveau du premier mélangeur, et - les moyens de transfert du premier mélange comprennent un transporteur à bande ou à auges incliné reliant une sortie du premier mélangeur aux moyens d'orientation dudit premier mélange. L'invention a également pour objet un procédé de production en continue de mélanges hydrauliques de formule déterminée, comme par exemple de graves ou de béton ou de mélanges hydrocarbonés de formule déterminée, comme par exemple de graves émulsions, de graves mousses ou d'enrobés à froid, caractérisé en ce que : - on réalise dans un premier mélangeur dit bas un premier mélange hydraulique de type graves et béton hydrauliques, à partir de granulats froids et secs ou humides, d'eau et d'au moins un liant et d'au moins un adjuvant, la quantité d'eau incorporée représentant environ 80% du besoin d'eau de la formule, - on transfert le premier mélange, et - on évacue le premier mélange ou on réalise dans un second mélangeur dit haut un second mélange hydraulique de type béton ou hydrocarboné en incorporant dans ledit premier mélange de l'eau et au moins un liant hydrocarboné, la quantité d'eau représentant un éventuel complément d'eau à rajouter dans le second mélangeur par rapport à la quantité d'eau nécessaire dans la formule. Selon une autre caractéristique, on contrôle la teneur en eau du premier mélange à la sortie du premier mélangeur et à l'entrée du second mélangeur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la figure unique annexée qui représente un schéma synoptique d'une installation de production en continue de mélanges hydrauliques ou de mélanges hydrocarbonés. Le schéma synoptique de la figure unique montre une installation désignée par la référence générale 1 et destinée à la production en continue de mélanges hydrauliques de formule déterminée, comme par exemple de graves ou de béton, ou de mélanges hydrocarbonés de formule déterminée, comme par exemple de graves émulsions, de graves mousses, ou d'enrobés à froid, pour la construction notamment de routes, d'aérodromes et de barrages et également de bâtiments. L'installation 1 comprend un premier mélangeur en continu 10 comprenant une enceinte 11 contenant des moyens de malaxage, non représentés, de matériaux introduits dans le mélangeur 10. Les moyens de malaxage formés par un ou deux arbres horizontaux, équipés de bras et de palettes sont entraînés en rotation pour homogénéiser le mélange et assurer un débit continu de ce mélange. Le mélangeur 10 est nommé mélangeur dit bas, étant donné qu'il est placé sur une plateforme, non représentée, près du sol. L'enceinte 11 du premier mélangeur 10 destiné principalement aux mélanges hydrauliques, par exemple du type graves, comporte une entrée 11 a, reliée à des moyens 12 d'alimentation en matériaux de base, c'est-à-dire en granulats froids et secs ou humides. Les moyens 12 sont constitués par un tapis transporteur 12, par exemple à bande, assurant le transfert des granulats entre au moins un doseur 13 et l'entrée 11 a de l'enceinte 11 dudit premier mélangeur 10. L'introduction des granulats peut s'effectuer par un ou plusieurs doseurs placés en ligne, ou en équerre, ou en T selon la configuration du terrain sur lequel l'installation 1 est disposée. L'entrée 11 a de l'enceinte 11 du premier mélangeur 10 comporte également une arrivée 14 d'eau munie d'une pompe 15 reliée à un réservoir d'eau 16. La quantité d'eau incorporée dans le premier mélange représente environ 80% du besoin d'eau de la formule du mélange final. L'enceinte 11 du premier mélangeur 10 est aussi raccordée à des moyens 17 d'alimentation, de type connu, en au moins un liant A et/ou B ou C et en au moins un adjuvant. Les moyens 17 sont constitués par exemple par des doseurs ou par tout autre système approprié. L'énergie de malaxage du premier mélangeur 10 est adaptée au premier mélange à obtenir. Les liants et les adjuvants sont déterminés en fonction du mélange hydraulique ou hydrocarboné à produire et ont des objectifs complémentaires pour un ensemble de qualités mécaniques requis. A titre d'exemple, les liants sont des mélanges en émulsions de bitume, ou résines, ou huiles en émulsion ou mousses de bitume ou résines, assurant la cohésion du mélange granulaire et sa résistance mécanique. Les adjuvants sont des agents liquides ou solides, permettant d'améliorer la résistance mécanique, la résistance au gel, la viscosité ou l'adhésivité du liant aux matériaux. D'une manière générale, ces adjuvants sont des agents d'amélioration des caractéristiques de résistance mécanique, et d'application du mélange et plusieurs adjuvants peuvent être utilisés simultanément et ayant chacun un objectif. A la sortie 11b du premier mélangeur 11, le mélange hydraulique ainsi préparé est transféré par des moyens 20 vers des moyens 25 d'orientation de ce premier mélange vers un second mélangeur 30 ou vers des moyens de stockage, comme par exemple une trémie anti-ségrégation 26 ou vers des moyens de transport non représentés. Le produit obtenu en sortie du premier mélangeur 10 est un mélange homogène de tous les composants en adéquation avec la formule en entrée de ce premier mélangeur. Les moyens 20 de transfert du premier mélange sont effectués par exemple par un transporteur incliné d'au moins 20° à bande ou à auges ou par tout autre transporteur approprié. La teneur en eau du premier mélange hydraulique est contrôlée, d'une part, à la sortie du premier mélangeur 10 par une sonde 18 de type connu et, d'autre part, à l'entrée du second mélangeur 30 également par une sonde 19 de type connu. La quantité d'eau réduite dans le premier mélange à environ 80% du besoin de la formule, permet d'avoir une viscosité représentée par un affaissement du cône d'Arbrahams compatible avec le transport de ce premier mélange sur un transporteur incliné d'au moins 20 °. Les moyens 25 d'orientation du premier mélange sont formés par un tapis inverseur ou un by-pass. Le second mélangeur continu 30 dit haut comprend une enceinte 31 contenant des moyens de malaxage, non représentés, des matériaux introduits dans le mélangeur 30. Les moyens de malaxage sont formés par un ou deux arbres horizontaux équipés de bras et de palettes et entraînés en rotation pour homogénéiser le mélange et assurer un débit constant de ce mélange. L'énergie de malaxage du second mélangeur 30 est adaptée au second mélange à obtenir. Le second mélangeur 30 destiné principalement à la production d'un second mélange hydraulique de type béton, ou hydrocarboné à partir du premier mélange. Pour cela, le second mélangeur 30 comporte une entrée 31a reliée aux moyens 25 d'orientation du premier mélange. L'entrée 31a de l'enceinte 31 du second mélangeur 30 comporte également une conduite 32 d'arrivée d'eau comportant une pompe 33 reliée à un réservoir d'eau 34. La quantité d'eau incorporée dans le second mélange représente un éventuel complément d'eau à rajouter par rapport à la quantité d'eau nécessaire dans la formule du mélange final. L'enceinte 31 du second mélangeur 30 est également raccordée à des moyens 35 d'alimentation, de type connu, en au moins un liant hydrocarboné. L'enceinte 31 du second mélangeur 30 est raccordée, à sa sortie 31b, à une trémie anti-ségrégation 36 et à un cône d'alimentation toupie 37 qui permet d'alimenter une toupie à béton. L'ensemble constitué par les moyens 35 d'orientation, le second mélangeur 30, la trémie anti-ségrégation 36 et le cône d'alimentation toupie 37 est disposé sur un portique, non représenté. De préférence, la trémie anti-ségrégation 36 et le cône d'alimentation toupie 37 sont sur un même châssis, non représenté et dont le déplacement permet de les positionner, soit sous la sortie du second mélangeur 30, soit sous la sortie opposée des moyens 19 d'orientation du mélange. Dans le cas d'une production d'un mélange hydraulique, comme par exemple de graves ou de béton, le mélange hydraulique préparé en continue dans le premier mélangeur 10 dit bas est, à la sortie 11 b de ce premier mélangeur, déverser dans les moyens 32 de transfert, tout en contrôlant sa teneur en eau par la sonde 18. Les liants hydrauliques A et/ou B ou C sont introduits au plus près du premier mélangeur 10 et de façon idéale dans ce mélangeur 10. Cette disposition permet une réduction des matériels mécaniques de dosage et de transfert et une réduction de la pollution par les fines de poussière dégagées par la manutention mécanique. Le mélange hydraulique à la sortie du premier mélangeur 10 est un mélange homogène de tous les composants introduits en rapport avec la formule à l'entrée dudit premier mélangeur 10. Dans le cas d'une production d'un mélange hydraulique, le premier mélange est transféré par les moyens 20 jusqu'aux moyens 25 d'orientation où ce premier mélange est déversé directement dans une trémie anti-ségrégation ou dans des moyens de transport. Dans le cas d'une production d'un mélange hydrocarboné, comme par exemple de graves émulsions, de graves mousses, ou d'enrobés à froid, le premier mélange préparé dans le premier mélangeur 10 est dirigé par les moyens 25 d'orientation vers l'entrée 31a de l'enceinte 31 du second mélangeur 30 dit haut. Dans le second mélangeur 30, le premier mélange est brassé en y incorporant de l'eau et au moins un liant hydrocarboné de façon à obtenir à la sortie 31b de l'enceinte 31 du second mélangeur 30 un mélange hydrocarboné qui est déversé dans la toupie anti-ségrégation 36 et dans le cône de chargement toupie 37 pour être déversé dans des camions de transport par exemple. Les sondes 18 et 19 qui contrôlent la teneur en eau du premier mélange, respectivement à la sortie 11 b du premier mélangeur et à l'entrée 31a du second mélangeur sont reliées à des moyens, non représentés et de type connu, de commande des pompes 15 et 33 de manière à ajuster en temps réel la teneur en eau du premier mélange. En effet, dans certains cas et particulièrement dans des conditions climatiques sèches et sous température relativement élevée ou avec l'utilisation de liants chauds, pendant le transport du premier mélange par les moyens 20 de transfert, il peut être constaté des pertes par évaporation d'une partie de l'eau contenue dans le premier mélange en sortie du premier mélangeur 10. Cette double mesure de la teneur en eau, permet de s'affranchir de ce paramètre et la correction en eau ajoutée dans le second mélangeur 30 tient compte du besoin réel. Le fait de disposer d'un second mélangeur 30 en position haute permet de mieux maîtriser la pollution générale avec l'introduction des liants dans le premier mélangeur 10 en position basse et d'humidifier suffisamment le mélange pour supprimer toutes les émissions de poussière au cours du transfert vers ledit second mélangeur. Le fait de disposer d'un second mélangeur 30 en position haute permet de multiplier le temps de mélange en finition avec l'ajout d'eau complémentaire pour une meilleure optimisation de ce temps de mélange en fonction de la qualité des liants et des fines. L'installation selon l'invention permet en outre, dans la fabrication des bétons ou des mélanges de même type, de maîtriser la teneur en eau du mélange final avec l'introduction de la quantité d'eau partielle à l'entrée du second mélangeur pour corriger la quantité d'eau à ajouter afin d'optimiser la qualité du mélange. Elle permet également dans la production de graves émulsions, ou de graves mousses de bitume, de maîtriser la qualité du mélange humide avant l'enrobage avec les liants hydrocarbonés. L'installation selon l'invention permet pour la production de béton à haute énergie de maîtriser les conditions de mélange et d'allonger les temps de réaction et d'homogénéisation des liants et des adjuvants solides ou liquides pour l'optimisation des qualités d'homogénéité, de viscosité et de résistance. Elle permet de minimiser les incidences de pollution par la maîtrise plus aisée des émulsions de poussières. L'installation selon l'invention permet l'amélioration des qualités de résistance des mélanges, et de réduire les émissions de gaz carbonique par réduction des dosages de composants à haute valeur ajoutée par optimisation des qualités de mélange. Dans l'installation selon l'invention, la possibilité d'utiliser ou non le second mélangeur dit haut en fonction des productions à réaliser permet une meilleure qualité de production avec moins de perte en ligne et l'adaptation aux différents types de production avec la modularité d'utilisation des équipements. Par exemple, dans le cas de production de graves ciment ou chaux, l'utilisation exclusive du premier mélangeur dit bas permet un gain de puissance, une réduction des coûts de production et une réduction d'émission de gaz carbonique. La maîtrise de la quantité d'eau contenue dans le premier mélange et son contrôle à l'entrée du second mélangeur ainsi que la correction précise de la quantité d'eau à ajouter au second mélange permettent d'obtenir une amélioration des caractéristiques mécaniques des bétons pouvant être produits, par l'adaptation des cinématiques en adéquation des formules à produire. Enfin, la cinématique à deux mélangeurs en série permet de s'affranchir des problèmes engendrés par le transfert d'un mélange de type béton par un transporteur incliné d'au moins 20° et d'ajuster, d'une part, la quantité d'eau contenue dans le mélange final et, d'autre part, l'énergie dispensée dans le mélange. REVENDICATIONS1.- Installation de production en continue de mélanges hydrauliques de formule déterminée, comme par exemple de graves ou de béton, ou de mélanges hydrocarbonés de formule déterminée, comme par exemple de graves émulsions, de graves mousses ou d'enrobés à froid, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un premier mélangeur (10) dit bas de production d'un premier mélange hydraulique, de type grave et béton hydraulique, à partir de granulats froids et secs ou humides, d'eau et d'au moins un liant et d'au moins un adjuvant, introduits dans ledit premier mélangeur (10), la quantité d'eau incorporée représentant environ 80% du besoin d'eau de la formule. - un second mélangeur (30) dit haut de production d'un second mélange hydraulique de type béton ou hydrocarboné, à partir dudit premier mélange, d'eau et d'au moins un liant hydrocarboné, introduits dans ledit second mélangeur (30), la quantité d'eau représentant un éventuel complément d'eau à rajouter dans le second mélangeur par rapport à la quantité d'eau nécessaire dans la formule, et - des moyens (20) de transfert (20) d'orientation (25) du premier mélange vers des moyens de stockage ou de transport ou vers le second mélangeur (30) pour obtenir le second mélange. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (18, 19) de contrôle de la teneur en eau du premier mélange à la sortie du premier mélangeur (10) et à l'entrée du second mélangeur (30). 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le second mélangeur (30) dit haut est disposé à un niveau au-dessus du niveau du premier mélangeur (10) dit bas. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens (20) de transfert du premier mélange comprennent un transporteur à bande ou à auges, incliné reliant une sortie du premier mélangeur (10) aux moyens (25) d'orientation dudit premier mélange. 5. Procédé de production en continue de mélanges hydrauliques de formule déterminée, comme par exemple de graves ou de béton, ou de mélanges hydrocarbonés de formule déterminée, comme par exemple de graves émulsions, de graves mousses ou d'enrobés à froid, caractérisé en ce que : - on réalise dans un premier mélangeur (10) dit bas un premier mélange hydraulique, de type grave et béton hydraulique, à partir de granulats froids et secs ou humides, d'eau et d'au moins un liant et d'au moins un adjuvant, la quantité d'eau incorporée représentant environ 800/0 du besoin d'eau de la formule,- on transfère le premier mélange, et - on évacue ce premier mélange ou on réalise dans un second mélangeur (30) dit haut un second mélange hydraulique de type béton ou hydrocarboné, en incorporant dans ledit premier mélange de l'eau et au moins un liant hydrocarboné, la quantité d'eau représentant un éventuel complément d'eau à rajouter dans le second mélangeur par rapport à la quantité d'eau nécessaire dans la formule. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on contrôle la teneur en eau du premier mélange à la sortie du premier mélangeur (10) et à l'entrée du second mélangeur (30).10