Brevet FR3034447A1 — publié le 20161007

MODULE DE CONSTRUCTION D'UNE CHAMBRE DE STOCKAGE, PROCEDES DE FABRICATION, CHAMBRE DE STOCKAGE ET PROCEDE DE CONSTRUCTION La présente invention concerne un module de construction d'une chambre de stockage, par exemple une chambre de méthanisation. L'invention concerne également différents procédés de fabrication d'un tel module. L'invention concerne également une chambre de stockage comprenant au moins un tel module. L'invention concerne enfin un procédé de construction d'une telle chambre de stockage, par empilement d'au moins deux modules. Le domaine de l'invention est celui des équipements de stockage de matériaux liquides, solides et/ou gazeux. Dans ce domaine, une chambre de stockage du type digesteur ou chambre de méthanisation est prévue pour produire du biogaz grâce à un procédé de méthanisation de matières organiques, par exemple des déchets animaliers. Le digesteur est chauffé afin que le procédé présente un rendement satisfaisant, par exemple à une température de l'ordre de 65 °C. Ainsi, les éléments constitutfs du digesteur sont soumis à des contraintes particulières, notamment les éléments en contact avec son contenu. La paroi du digesteur doit présenter une étanchéité optimale aux liquides et aux gaz, ainsi qu'un coefficient de dilation le plus faible possible, tout en résistant aux agressions des effluents et autres agents chimiques, dans la plage de températures de service. Le but de la présente invention est de proposer un module pour la construction d'une chambre de stockage étanche. A cet effet, l'invention a pour objet un module de construction d'une chambre de stockage, le module comprenant une paroi tubulaire centrée sur un axe central. Le module est caractérisé en ce que la paroi tubulaire est au moins partiellement fabriquée en béton fibré à ultra-hautes performances. Ainsi, le module selon l'invention présente des performances satisfaisantes en termes d'étanchéité, durabilité et résistance mécanique. En outre, le module est conçu monobloc, et donc simple à fabriquer et à transporter. Le module est bien adapté pour la construction d'un digesteur, tel que décrit plus haut. En alternative, le module peut être mis en oeuvre pour construire tout type de chambre pour le stockage de tout type de matières. De manière connue, les bétons sont des matériaux de construction composites, comprenant des granulats naturels (sable, gravillons, etc) ou artificiels (béton recyclé) agglomérés par un ciment (plâtre, chaux, etc). Les bétons fibrés à ultra-hautes performances, dits BFUP, désignent une famille de béton comprenant une matrice de ciment renforcée par des fibres métalliques, polymères ou minérales. En complément des 3034447 2 fibres de renfort, leurs formulations comprennent des adjuvants super-plastifiants et des compositions granulaires spécifiques, en vue d'obtenir un comportement ductile en traction et s'affranchir d'armatures passives intégrées aux éléments structurels. Les BFUP présentent une résistance mécanique importante, de l'ordre de 130 à 250 MPa en 5 compression et de 20 à 50 MPa en traction par flexion. Les BFUP offrent des performances avantageuses en termes de durabilité, imperméabilité, ténacité, faible dilatation, résistance aux agressions chimiques et aspect de surface. Selon un mode de réalisation préféré, la paroi tubulaire est entièrement fabriquée en béton fibré à ultra-hautes performances. 10 Selon un mode de réalisation alternatif, la paroi tubulaire comprend une couche interne en béton fibré à ultra-hautes performances et une couche externe en métal. Selon d'autres caractéristiques avantageuses du module selon l'invention, prises isolément ou en combinaison : - Le module comprend des moyens de fixation par boulonnage à un module 15 adjacent, notamment les moyens de fixation comprennent une cerce inférieure et/ou une cerce supérieure. De préférence, les moyens de fixation comprennent une cerce inférieure et une cerce supérieure. - Le module comprend des moyens de rigidification de la paroi, notamment les moyens de rigidification comprennent des cerces intermédiaires enserrant la couche 20 externe de la paroi. - Le module comprend des moyens de maintien de tubulures extérieures à la paroi, notamment les moyens de maintien comprennent des réservations formées à travers des cerces fixées à l'extérieur de la paroi. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un module tel que 25 mentionné ci-dessus. Lorsque la paroi tubulaire est entièrement fabriquée en béton fibré à ultra-hautes performances, le procédé de fabrication du module comprend au moins une étape al ) de moulage de la paroi tubulaire, de préférence par injection dans un coffrage annulaire. Lorsque la paroi tubulaire comprend une couche interne en béton fibré à ultra- 30 hautes performances et une couche externe en métal, le procédé de fabrication du module comprend au moins les étapes suivantes : bl ) fabriquer la couche externe en métal ; b2) former la couche interne en BFUP à l'intérieur de la couche externe en métal, de préférence par projection. 3034447 3 L'invention a également pour objet une chambre de stockage, par exemple une chambre de méthanisation, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un module tel que mentionné ci-dessus. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de la chambre de stockage selon 5 l'invention, prises isolément ou en combinaison : - La chambre de stockage comprend au moins deux modules empilés. - La chambre de stockage comprend un socle et un chapeau en BFUP. - Les modules sont fixés au socle et au chapeau par boulonnage. - La chambre de stockage comprend un habillage extérieur entourant les modules. 10 - L'habillage extérieur est en BFUP. L'invention a également pour objet un procédé de construction d'une chambre de stockage telle que mentionnée ci-dessus, comprenant au moins deux modules. Le procédé comprend au moins les étapes suivantes : cl) former un empilement d'au moins deux modules ; 15 c2) souder les modules adjacents. De préférence, lors de l'empilement des modules, un produit d'étanchéité est disposé à chaque interface entre modules adjacents. Ce produit d'étanchéité est par exemple une supercolle béton. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, 20 donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de côté d'une chambre de stockage conforme à l'invention, formée par empilement de modules de construction également conformes à l'invention ; 25 - la figure 2 est une vue en perspective de la chambre de stockage de la figure 1, partiellement représentée pour montrer son intérieur ; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, à plus grande échelle, montrant un module de construction ; - la figure 4 est une vue en perspective du module de la figure 3, partiellement 30 représenté pour montrer son intérieur ; - la figure 5 est une vue de dessus selon la flèche V à la figure 3; - la figure 6 est une vue à plus grande échelle du détail VI à la figure 5 ; et - les figures 7 à 10 sont des vues analogues à celles des figures 3 à 6, respectivement, pour un deuxième mode de réalisation d'un module conforme à 35 l'invention. 3034447 4 Sur les figures 1 et 2 est représentée une chambre de stockage 1 conforme à l'invention. Sur les figures 3 à 6 est représenté un module de construction 10, également conforme à l'invention, prévu pour construire la chambre 1. La chambre 1 comprend un socle 2, un chapeau de couverture 3 et un empilement 5 de modules 10, délimitant une enceinte 4. Le socle 2 et le chapeau 3 sont en BFUP. Le socle 2 est fixé sur une platine coulée en place préalablement. Les modules 10 inférieur et supérieur sont fixés au socle 2 et au chapeau 3 par boulonnage. Sur l'exemple non limitatif des figures 1 et 2, la chambre 1 se présente sous forme d'une tour allongée verticalement, constituée par empilement de cinq modules 10. Cette 10 chambre 1 a des dimensions de l'ordre de douze mètres de hauteur pour trois mètres de diamètre, sans tenir compte du chapeau 3. En alternative, la chambre 1 peut comprendre un nombre différent de modules 10, par exemple un unique module 10 ou plus de cinq modules 10. Le module 10 comprend une paroi tubulaire 12 centrée sur un axe central X10. La 15 paroi 12 comporte deux ouvertures circulaires 14 et 16 ménagées à ses extrémités longitudinales, à savoir une ouverture inférieure 14 et une ouverture supérieure 16. Le module 10 a une hauteur de 2,4 mètres et un diamètre externe de 3 mètres. Ces dimensions permettent le transport du module 10 par chargement conventionnel, par exemple par un véhicule poids lourd. 20 Dans le mode de réalisation des figures 1 à 6, la paroi tubulaire 12 du module 10 est entièrement fabriquée en BFUP. Grâce à l'utilisation du BFUP, la paroi 12 présente à la fois une résistance structurelle et une durabilité importantes. Comme montré à la figure 6, la paroi 12 comporte une surface intérieure 18 et une surface extérieure 19. Les surfaces 18 et 19 sont cylindriques et centrées sur l'axe X10. 25 Sur l'exemple non limitatif de la figure 6, la paroi 12 présente une épaisseur e12 de 15 millimètres, sa surface intérieure 18 présente un rayon R18 de 1,50 mètre, et sa surface extérieure 19 présente un rayon R19 de 1,515 mètre. Ces dimensions sont mesurées radialement à l'axe X10. En pratique, les dimensions de la paroi 12 peuvent varier, en fonction des 30 dimensions prévues pour la chambre 1 et des contraintes liées à l'application visée. En particulier, l'épaisseur e12 de la paroi 12 peut varier en fonction de la durabilité et de la résistance mécanique souhaitée pour cette paroi 12. Le module 10 comprend également des cerces d'extrémités 40 et des cerces intermédiaires 50, présentant un profil annulaire. Les cerces 40 et 50 sont fixées à la paroi 35 12, plus précisément sur la surface extérieure 19, par tout moyen adapté. 3034447 5 Les cerces 40 forment des moyens de fixation par boulonnage du module 10 à un module 10 adjacent. Le module 10 comprend une cerce inférieure 44, prévue pour fixation au module 10 ou au socle 2 positionné en dessous, ainsi qu'une cerce supérieure 46, prévue pour fixation au module 10 ou au chapeau 3 positionné au-dessus. Les cerces 40 5 présentent les mêmes dimensions les unes par rapport aux autres, à savoir un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre de la surface 19, une largeur de 100 millimètres mesurée radialement à l'axe X10 et une épaisseur de 30 millimètres mesurée parallèlement à l'axe X10. Les cerces 40 comprennent des orifices 42 répartis autour de l'axe X10. Les 10 orifices 42 traversent la cerce 40 entre ses deux faces planes, parallèlement à l'axe X10. Les orifices 42 sont prévus pour recevoir des boulons, pour la fixation par boulonnage de la cerce 40 à une cerce 40 adjacente, appartenant à un autre module 10. L'étanchéité entre modules 10 est assurée au niveau de ces cerces 40, par exemple par application d'une super-colle béton entre leurs faces en regard. 15 Les cerces 50 forment des moyens de rigidification de la paroi 12, permettant de renforcer sa résistance radialement à l'axe X10. Les cerces 50 sont positionnées entre les cerces 40. Les cerces 50 sont réparties régulièrement le long de l'axe X10, par exemple avec un écartement de l'ordre de 480 millimètres. Les cerces 50 présentent les mêmes dimensions les unes par rapport aux autres, à savoir un diamètre intérieur légèrement 20 supérieur au diamètre de la surface 19, une largeur de 80 millimètres mesurée radialement à l'axe X10 et une épaisseur de 15 millimètres mesurée parallèlement à l'axe X10. Les cerces 40 et 50 comprennent des réservations, respectivement 48 et 58, de forme oblongue sur l'exemple des figures 4 à 6. Les réservations 48 et 58 traversent les 25 cerces 40 et 50 entre leurs deux faces planes, parallèlement à l'axe X10. Les réservations 48 et 58 sont prévues pour recevoir des tubulures 60, telles que celle montrée à la figure 4. Les tubulures 60 sont par exemple des tubes échangeurs de chaleur, ou tout autre dispositif adapté à l'application visée. Les réservations 48 et 58 forment des moyens de guidage et de maintien des tubulures 60 par rapport à la paroi 10 du module 10, à 30 l'extérieur de cette paroi 12. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un module de construction 10. Ce procédé comprend au moins une étape de moulage al ) de la paroi 12, de préférence par injection dans un coffrage annulaire. Le procédé comprend également une étape a2) de mise en place des moyens de fixation 40 et 50 sur la paroi 35 12 du module 10. 3034447 6 Sur les figures 7 à 10 est représenté un module de construction 10 conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention, adapté pour construire une chambre 1. Les éléments constitutifs du module 10 similaires à ceux du premier mode de réalisation, décrit plus haut, portent les mêmes références numériques. 5 Dans le mode de réalisation des figures 7 à 10, le module 10 comporte une paroi tubulaire 12' formée par une couche interne 20 en BFUP et une couche externe 30 en métal. En service, la couche 20 a principalement une fonction de durabilité, tandis que la couche 30 a principalement une fonction de résistance structurelle. Cependant, grâce à l'utilisation du BFUP, la couche 20 présente également une résistance structurelle 10 importante. Comme montré à la figure 10, la couche 20 comporte une surface intérieure 22 et une surface extérieure 24, tandis que la couche 30 comporte une surface intérieure 32 et une surface extérieure 34. Les surfaces 22, 24, 32 et 34 sont cylindriques et centrées sur l'axe X10. Sur l'exemple non limitatif de la figure 10, la couche 20 présente une épaisseur 15 e20 de 50 millimètres, sa surface intérieure 22 présente un rayon R22 de 1,45 mètre, la couche 30 présente une épaisseur e30 de 15 millimètres et sa surface intérieure 32 présente un rayon R32 de 1,5 mètre. Ces dimensions sont mesurées radialement à l'axe X10. En pratique, les dimensions des éléments constitutifs de la paroi 12' peuvent 20 varier, en fonction des dimensions prévues pour la chambre 1 et des contraintes liées à l'application visée. En particulier, l'épaisseur e20 de la couche 20 peut varier en fonction de la durabilité et de la résistance mécanique souhaitée pour la paroi 12', tandis que l'épaisseur e30 de la couche 30 peut varier en fonction de la résistance mécanique souhaitée pour la paroi 12'. 25 La couche interne 20 est formée par un revêtement de béton BFUP appliqué à l'intérieur de la couche 30, sur toute sa surface intérieure 32, de préférence par projection. La surface 24 est liée à la couche 32 lors du séchage de la couche 20. La couche 20 offre des performances avantageuses en termes de durabilité, imperméabilité, faible dilatation et résistance aux agressions chimiques. Ainsi, la couche 20 peut être disposée au contact 30 de produits agressifs, liquides et/ou gazeux. La couche externe 30 est formée par une tôle métallique de profil tubulaire. La couche 30 peut être fabriquée en tout métal adapté à l'application visée, de préférence en acier. En outre, la couche 30 peut être fabriquée selon tout procédé, de préférence par cintrage. Avantageusement, ce procédé peut être choisi de sorte que par la suite, l'état de 35 surface de la surface 32 favorise l'adhérence entre les surfaces 24 et 32, lorsque la couche 20 est formée à l'intérieur de la couche 30. En alternative ou en complément, une 3034447 7 opération de traitement ou de finition peut être appliquée à cet effet à la surface 32. La couche 30 est conçue pour procurer une rigidité et une résistance mécanique satisfaisante à la paroi 12' du module 10, lors de son transport et surtout en service. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un module de 5 construction 10. Ce procédé comprend au moins une étape bl ) consistant à fabriquer la couche externe 30 en métal, puis une étape b2) consistant à former la couche interne 20 en BFUP à l'intérieur de la couche externe 30, de préférence par projection du béton. Le procédé comprend également une étape b3) de mise en place des moyens de fixation 40 et 50 sur la paroi 12' du module 10. 10 L'invention concerne également un procédé de construction d'une chambre de stockage 1, comprenant au moins deux modules 10. Ce procédé comprend au moins une étape cl ) consistant à former un empilement d'au moins deux modules 10, puis une étape c2) consistant à souder les modules 10 adjacents. Dans l'étape ci), un produit d'étanchéité est de préférence disposé à chaque interface entre modules 10 adjacents. 15 Ce produit d'étanchéité est par exemple une supercolle béton. Le procédé peut également comprendre une étape c3) consistant à former un habillage extérieur autour des modules 10, notamment pour l'isolation et l'aspect esthétique de la chambre 1. Par exemple, cet habillage peut comprendre une mousse polyuréthane et un bardage en lambris. En alternative, notamment lorsque la paroi 12' du module 10 présente une 20 couche 30 en métal, cet habillage peut comprendre une couche externe en BFUP. Par ailleurs, la chambre de stockage 1 et les modules de construction 10 peuvent être conformés différemment des figures 1 à 10 sans sortir du cadre de l'invention. En variante non représentée, le nombre et les dimensions des modules 10 constitutifs de la chambre 1 peuvent varier en fonction du volume souhaité pour l'enceinte 25 4, ou en fonction de toute autre contrainte opérationnelle. Selon un exemple particulier, la chambre 1 peut comporter des modules 10 présentant des hauteurs différentes. De préférence, la chambre 1 est néanmoins formée par un ensemble de modules 10 ayant une dimension unique, ce qui simplifie leur fabrication, leur transport et réduit les coûts associés. 30 Selon une autre variante non représentée, le module 10 peut comporter des moyens de fixation entre modules 10 adjacents autres que les cerces d'extrémité 40. Selon une autre variante non représentée, le module 10 peut comporter des moyens de rigidification de la paroi 12 / 12' autres que les cerces intermédiaires 50. Selon une autre variante non représentée, la chambre 1 peut être disposée 35 horizontalement, au lieu d'être disposée verticalement. 3034447 8 Quel que soit le mode de réalisation, la paroi tubulaire 12 / 12' du module 10 est au moins partiellement fabriquée en béton fibré à ultra-hautes performances. De préférence, la paroi 12 est entièrement fabriquée en béton fibré à ultra-hautes performances. En alternative, la paroi 12' comprend une couche interne 20 en béton 5 fibré à ultra-hautes performances et une couche externe 30 en métal. En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes mentionnés ci-dessus peuvent être, en totalité ou pour certaines d'entre elles, combinées entre elles. Ainsi, la chambre 1 et/ou le module 10 peuvent être adaptés en termes de coût, de fonctionnalités et de performance. 10 REVENDICATIONS1. Module (10) de construction d'une chambre de stockage (1), le module (10) comprenant une paroi tubulaire (12 ; 12') centrée sur un axe central (X10), caractérisé en ce que la paroi tubulaire (12 ; 12') est au moins partiellement fabriquée en béton fibré à ultra-hautes performances.2. 3. 4. 5. 6. 7. Module (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi tubulaire (12) est entièrement fabriquée en béton fibré à ultra-hautes performances. Module (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi tubulaire (12') comprend une couche interne (20) en béton fibré à ultra-hautes performances et une couche externe (30) en métal. Module (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (40) de fixation par boulonnage à un module adjacent, notamment les moyens de fixation (40) comprennent une cerce inférieure (44) et/ou une cerce supérieure (46). Module (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (50) de rigidification de la paroi (12 ; 12'), notamment les moyens de rigidification (50) comprennent des cerces intermédiaires enserrant la couche externe (30) de la paroi (12 ; 12'). Module (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (40, 48, 50, 58) de maintien de tubulures (60) extérieures à la paroi (12 ; 12'), notamment les moyens de maintien (40, 48, 50, 58) comprennent des réservations (48, 58) formées à travers des cerces (40, 50) fixées à l'extérieur de la paroi (12 ; 12'). Procédé de fabrication d'un module (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins au moins une étape al ) de moulage de la paroi tubulaire (12), de préférence par injection dans un coffrage annulaire. 3034447 10 8. Procédé de fabrication d'un module (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : bl ) fabriquer la couche externe (30) en métal ; b2) former la couche interne (20) en BFUP à l'intérieur de la couche externe 5 (30) en métal, de préférence par projection. 9. Chambre de stockage (1), par exemple chambre de méthanisation, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un module (10) selon l'une des revendications 1 à7. 10 10. Procédé de construction d'une chambre de stockage (1) selon la revendication 9, comprenant au moins deux modules (10), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : cl ) former un empilement d'au moins deux modules (10) ; 15 c2) souder les modules (10) adjacents.