Poutrelles Agglos [PDF]

Zitiervorschau

Composants préfabriqués en béton Fabrication par

Jacques BRESSON Ingénieur en Chef au Centre d’Études et de recherches de l’industrie du béton (CERIB)

1.

Blocs .............................................................................................................

C 2 262 - 2

2. 2.1 2.2 2.3 2.4

Éléments de façade .................................................................................. Poste fixe dans des moules ou sur tables .................................................. Moules sur plateaux mobiles en lignes horizontales ................................ Moules fixes en batterie............................................................................... Démoulage immédiat...................................................................................

— — — — —

3 3 4 5 5

3. 3.1 3.2

Composants de planchers ...................................................................... Éléments de planchers en béton armé ....................................................... Éléments de planchers en béton précontraint ...........................................

— — —

6 6 7

4.

Poutres et poteaux ...................................................................................

—

9

5.

Conduits ......................................................................................................

—

11

6.

Tuiles en béton ..........................................................................................

—

11

7.

Escaliers ......................................................................................................

—

12

8. 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8

Tuyaux et regards ..................................................................................... Principes et techniques de compactage ..................................................... Centrifugation ............................................................................................... Laminage par roulage .................................................................................. Compression axiale...................................................................................... Compression radiale .................................................................................... Vibration........................................................................................................ Vibration compression à noyau fixe ........................................................... Vibration compression à noyau mobile .....................................................

— — — — — — — — —

12 12 12 13 13 14 15 15 15

9.

Bordures et pavés .....................................................................................

—

16

10. Dalles et carreaux en béton................................................................... 10.1 Fabrication .................................................................................................... 10.2 Traitements de surface.................................................................................

— — —

18 18 19

11. Clôtures et éléments de construction légers ...................................

—

19

12. Produits en béton cellulaire autoclavé...............................................

—

22

—

23

13. Éléments en composite ciment-verre ................................................. Pour en savoir plus ...........................................................................................

Doc. C 2 263

L

a fabrication des produits en béton fait appel à des méthodes, des techniques et des matériels variés adaptés aux types et aux dimensions des produits. Dans le cas de la fabrication en grande série de produits peu volumineux (blocs, bordures, pavés, dalles tuyaux, clôtures, etc.), on utilise la méthode du démoulage immédiat. Elle permet, aussitôt après démoulage des produits frais sur un support, de réutiliser le moule pour une nouvelle opération. Cette méthode est appliquée avec des techniques (de moulage, de compactage, de démoulage) spécifiques aux machines développées pour une gamme de pro-

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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duits donnée, par exemple presses vibrantes pour blocs, machines à tuyaux, presses à dalles, machines à clôtures, etc. Dans le cas des fabrications de produits volumineux ou précontraints, la méthode du démoulage différé (après durcissement du béton dans les moules) est utilisée. Les techniques employées pour chacune des étapes (remplissage, compactage, finition, etc.) de la production et les matériels correspondants (moules, tables, systèmes de remplissage et de compactage, etc.) sont choisis et organisés en fonction des dimensions des produits et des contraintes de manutention (produits lourds et volumineux).

1. Blocs Trémie

Les blocs et autres produits de maçonnerie ainsi que les entrevous pour planchers sont toujours fabriqués par démoulage immédiat à l’aide de presses vibrantes. Ces machines, autrefois mobiles, sont maintenant le plus souvent fixes. Elles utilisent le même principe que les premières machines des années vingt. Celui-ci repose sur le remplissage d’un moule métallique avec un béton « sec », puis son compactage sous l’effet combiné d’une vibration et d’une compression. Quel que soit le type de machine, le cycle de fonctionnement est le suivant (figure 1) : — le moule, dont le fond est constitué par une planche en bois ou en métal, est rempli de béton à l’aide d’un tiroir mobile ; — le béton contenu dans le moule est compacté sous l’effet de la vibration, puis comprimé par un pilon ; — les produits ainsi formés sont démoulés soit par éjection sous le moule, soit par levée du moule (les produits étant maintenus sur leur support par le pilon) ; — les produits sont évacués sur leur support.

Évacuation

Remplissage Compactage

Groupe hydraulique

Bâti Pilon Moule

Convoyeur de sortie des blocs Figure 2 – Presse vibrante et convoyeur de sortie

Il existe une grande diversité de presses vibrantes suivant leur mode de fonctionnement et leurs capacités de production. Les presses fixes « européennes », qui sont les plus courantes, comportent toujours une table vibrante qui transmet les vibrations au moule par l’intermédiaire d’un support. Sur ces machines, le démoulage s’effectue par levée du moule (car la table vibrante est fixe) et les produits sont évacués devant la machine par un convoyeur (figure 2). D’autres machines dites « américaines » diffèrent des presses fixes « européennes » par le fait que la vibration est appliquée directement sur le moule. Dans ce cas, le démoulage se fait par l’éjection des produits vers le bas, simultanément à un mouvement de descente de la planche.

Démoulage par levée du moule

a démoulage par levée du moule

On utilise encore quelquefois des machines dites pondeuses pour lesquelles le moule repose sur le sol et les produits sont démoulés au sol (figure 3). De telles machines présentent l’avantage d’une grande simplicité de fonctionnement et de ne pas nécessiter d’installations complexes de manutention pour évacuer les produits. Elles exigent par contre une aire de démoulage vaste et plane et les produits qu’elles fournissent subissent un compactage moins énergique qu’avec les machines fixes. Évacuation Remplissage Compactage Démoulage par éjection sous le moule

b démoulage par éjection sous le moule Figure 1 – Processus de fabrication des blocs

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La durée du cycle de moulage se situe, pour les machines pondeuses, entre 20 et 30 secondes. Certaines presses vibrantes uniquement destinées à la production de produits empilables à l’état frais, utilisent une table vibrante « escamotable » permettant le démoulage dit « frais sur frais » par empilement direct des produits, avec interposition de sable ou d’un film plastique (figure 4). Les capacités de production des presses vibrantes sont très différentes suivant les modèles. Les presses vibrantes ont, en général, des capacités de production équivalentes à 5, 6 ou 8 blocs de

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

20 ´ 20 ´ 50 cm pour les presses dites simples, ou 10 à 12 blocs pour les presses dites doubles. Les presses « américaines » ont souvent des capacités plus réduites (3 à 6 blocs), mais leurs cadences de production sont plus grandes (5 à 8 opérations par minute au lieu de 2 à 5 pour les presses « européennes »).

Trémie

Pour un poste de 8 heures, la production de ces machines se situe généralement entre 1 400 et 2 200 planches, soit 7 000 à 18 000 blocs 20 ´ 20 ´ 50 cm (cela représente 100 à 300 tonnes de béton).

Moule

Machine pondeuse

Blocs démoulés au sol

La plupart des machines européennes sont à commande hydraulique. La vibration y est obtenue par des vibrateurs à balourds, à action unidirectionnelle, et généralement entraînés par des moteurs électriques séparés. La fréquence de la vibration est le plus souvent de l’ordre de 50 Hz (3 000 tr/min) et sa puissance est telle qu’elle nécessite deux moteurs de 4 à 8 kW pour les machines simples et quatre moteurs de même puissance pour les machines doubles. La vibration est transmise aux moules par l’intermédiaire des planches destinées à supporter les produits après leur démoulage immédiat. Les moules sont des équipements essentiels de ces machines car la qualité des produits fabriqués et la productivité des machines dépendent directement de leurs caractéristiques (précisions dimensionnelles, résistances mécaniques aux chocs et à l’abrasion).

Figure 3 – Pondeuse au sol

Les moules sont des équipements coûteux à l’achat (entre 40 000 et 80 000 F en 1996) et en maintenance car au cours de leur durée de vie (entre 50 000 et 200 000 opérations), de nombreuses interventions sont nécessaires (changement de pièces d’usure ou rechargements).

Ensemble de remplissage

Les moules de presses vibrantes sont constitués de deux éléments (figure 5) : le corps inférieur (châssis, cloisons, noyaux...) et le pilon quelquefois appelé dameur. Une presse vibrante peut recevoir un grand nombre de moules différents correspondant aux dimensions variées des blocs et de nombreux produits que l’on peut fabriquer (entrevous, boisseaux, claustras, corniches, murets, pavés, bordures...). Table vibrante escamotable Palettes de produits empilés frais

Figure 4 – Presse à démoulage « frais sur frais »

Les machines à blocs sont toutes automatiques et pilotées par des automates programmables. Ces machines sont accompagnées par des systèmes de manutention également très automatisés qui assurent (figure 6) : — l’évacuation des blocs démoulés sur les planches ; — le stockage de ces blocs dans les chambres ou dans un tunnel de durcissement ; — la mise sur palettes des produits durcis (généralement après 24 h de durcissement à température ambiante ou après 8 h de durcissement accéléré par étuvage) ; — le recyclage des planches dans la machine. Certaines installations plus simples sont basées sur l’utilisation de planches équipées de tasseaux qui sont empilés en sortie de machine (généralement sur 5 niveaux). Un chariot élévateur traditionnel sur pneu permet leur stockage dans l’atelier et l’alimentation de la pince de palettisation après durcissement (de 24 à 36 h).

Support Pilon ou dameur Peigne

Tablier de remplissage

2. Éléments de façade Les éléments de façade sont le plus souvent fabriqués par coulage et durcissement de bétons plastiques à fluides dans des moules de formes et de natures variées. Plusieurs méthodes d’organisation de la production peuvent être appliquées en fonction des formes et dimensions des éléments ainsi que des séries à fabriquer.

Oreilles de fixation Châssis Cloisons Barres à noyaux Figure 5 – Moule à blocs

2.1 Noyaux

Poste fixe dans des moules ou sur tables

Lorsque l’on doit produire des éléments de formes complexes ou une petite série d’éléments simples, la fabrication est effectuée dans

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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Ascenseur de retour des blocs Chambres de durcissement

Ascenseur (8 à 10 niveaux) Mise sur palettes automatique

Circuit de retour des planches

Presse

Chariot transbordeur multicouches Évacuation des blocs durcis

des moules implantés à poste fixe dans un atelier équipé de moyens de manutention (pont roulant). Toutes les opérations de préparation des moules, de mise en place des armatures et accessoires (huisseries, réservations, levage...), de coulage et compactage du béton, de finition ainsi que le durcissement et le démoulage, sont réalisées successivement sur chaque poste fixe. Ces postes peuvent être équipés de tables dites « tables de préfabrication » qui servent souvent de support pour la constitution des moules (figure 7). Ces tables comportent généralement un plateau métallique vibrant raidi par des poutrelles et un châssis rigide. La liaison plateau-châssis se fait souvent par des tiges filetées permettant le réglage de la planéité du plateau, la fixation de ces tiges étant réalisée par des plots élastomères. Ces plots ont pour objet de réduire fortement la transmission des vibrations du plateau au châssis. Ces tables peuvent être équipées de système de relevage en position verticale pour faciliter le démoulage au jeune âge (à 24 h) des grands éléments plans. Les moules métalliques ou composites (bois, plastique rigide, élastomères souples ou polystyrène expansé taillé) sont fixés sur ces tables. Ils peuvent être constitués à partir de profilés métalliques maintenus par des systèmes de fixation magnétiques très puissants. Des systèmes de chauffage (à la vapeur, par fluide chauffant, par résistance électrique ou panneaux radiants à gaz) équipent les tables pour permettre un chauffage du béton entre 50 et 70 oC et l’accélération du durcissement du béton. Cela permet d’obtenir les résistances nécessaires au démoulage (10 à 12 MPa) après 4 à 8 h de traitement. L’utilisation d’un béton chaud, obtenu par ajout d’eau chaude ou de vapeur dans le malaxeur, permet de réduire les durées nécessaires à l’échauffement du béton (en hiver des gains de 1 à 2 h sont possibles). Les consommations d’énergie nécessaires à ces traitements dépendent essentiellement de la température maximale atteinte, de la durée du traitement et de l’isolation thermique de l’ensemble ; elle peut varier entre 10 et 30 kWh par tonne de béton. Dans le cas des fabrications de grands éléments plans, certains ateliers disposent de supports auxiliaires placés à proximité directe des tables où les éléments reposent pendant 24 à 48 h. Cela permet d’éviter le transport à l’extérieur des éléments dont le béton est encore fragile et très sensible aux agressions climatiques (dessiccation par le vent ou gel en particulier). Il est possible dans ce cas de raccourcir la durée de durcissement et de démouler des grands éléments de façades dont la résistance est encore inférieure à 10 MPa.

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Figure 6 – Schéma d’une installation de fabrication de blocs avec chambres de durcissement séparées

Plateau

Vérins de relevage

Châssis relevable Figure 7 – Table de préfabrication relevable

Certains éléments de façade dits de coffrage sont constitués par deux voiles de béton reliés par une armature métallique du type treillis. Ils sont fabriqués en deux phases avec des tables du type portefeuille. Elles permettent le retournement complet du premier voile durci sur une table contenant le béton de l’autre plaque.

2.2

Moules sur plateaux mobiles en lignes horizontales

Cette méthode, utilisée pour des fabrications en grande série, exige des investissements élevés. Les différents postes de travail sont fixes et répartis le long de plusieurs lignes de fabrication. Ces lignes, équipées de galets fixés au sol ou de rails, permettent le déplacement des plateaux d’un poste à l’autre. Des chariots de transfert disposés aux extrémités ou au milieu des lignes permettent le passage des plateaux d’une ligne à l’autre (figure 8). Les principaux postes sont : — le nettoyage et l’huilage des plateaux ; — la mise en place des revêtements éventuels de fond de moule et la fixation des côtés (joues) des moules sur les plateaux ;

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

Poste de démoulage Transfert des plateaux avec béton durci

Transfert des plateaux

Préparation des armatures

Postes de préparation des moules Plate-forme de surveillance Poste de bétonnage

Chambres de durcissement Transfert des plateaux avec moules pleins Postes de finition

Transfert des plateaux

Figure 8 – Fabrication en ligne sur plateaux mobiles

— la mise en place des armatures et accessoires de levage ; — la mise en place du béton à l’aide d’une trémie de distribution (équipée de vis ou de tapis répartiteurs) ; — le compactage par vibration à l’aide de chevalets vibrants (vibration verticale) ou d’un châssis à vibration horizontale (dans les deux directions X et Y ) (figure 9) ; — la finition par règle vibrante ou talochage mécanique ; — le stockage des plateaux dans un tunnel ou dans des râteliers (équipés d’un ascenseur) isolés thermiquement et éventuellement chauffés pour accélérer le durcissement ; — le démoulage équipé d’une station de basculement, d’un pont roulant spécifique et éventuellement de chariots chevalets mobiles pour les finitions et l’évacuation sur le parc de stockage.

Figure 9 – Poste de compactage par vibration horizontale dans les deux directions X et Y

2.3

2.4

Moules fixes en batterie

Surtout appliquée aux éléments de formes simples (refends, cloisons), la fabrication par moules fixes en batterie est destinée aux productions de masse en grande série. Les moules métalliques sont disposés verticalement et coulissent sur des rails pour permettre leur écartement lors de la préparation et pour le démoulage (figure 10). Les moules sont fortement serrés lors du coulage du béton, qui est souvent fluide. Il est transporté dans les moules par benne ou pompe à béton. Il est vibré par des vibrateurs externes disposés dans les moules ou par une série d’aiguilles vibrantes qui sont remontées automatiquement au fur et à mesure du remplissage. Après durcissement accéléré pendant 3 à 5 h, les éléments peuvent être démoulés et préstockés en atelier.

Démoulage immédiat

La fabrication d’éléments plans (refends, cloisons) en grandes séries peut être réalisée avec la technique du démoulage immédiat. Cela nécessite l’emploi de bétons spéciaux présentant une très bonne cohésion au démoulage et de moyens de compactage très puissants. Plusieurs installations ont été construites avec des techniques de compactage différentes : — presse vibrante (VIPRES) de très grande capacité (3 m ´ 5 à 7 m) (figure 11) ; — table vibrante à retournement (démoulage sur plateaux bridés lors du retournement) ; — presse à haute pression permettant l’essorage du béton fluide avec un moule à fond filtrant (GO-CON).

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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Benne de transport du béton Trémie de distribution du béton Tirants et vérins de serrage Moules mobiles sur rail

,,,, , ,,,, , ,, , , ,,,, , , ,,,, ,,,,

Batterie de moules en cours de remplissage

Batterie de moules en cours de durcissement

Figure 10 – Moules en batterie

Vérin hydraulique Plateau vibrant Béton Table

Ressorts Cadre

Figure 11 – Principe de presse vibrante avec plateaux mobiles pour grands éléments (VIPRES)

Les armatures sont constituées d’aciers ronds lisses à béton, d’aciers tréfilés nervurés ou de feuillards de 1,5 à 2 mm d’épaisseur. Elles sont pliées et assemblées par soudage automatique dans des aciéries spécialisées ou directement dans les usines de produits en béton. Les moules sont constitués par des fers U disposés côte à côte sur une aire plane en béton ou sur une table de coffrage métallique. Le béton utilisé est relativement plastique (teneur en eau 8 à 9 %, dosage en ciment 16 à 18 %). Il est vibré par l’intermédiaire des fers U ou le plus souvent directement par l’armature qui est enfoncée dans le béton sous vibration. Suivant l’importance de l’aire de coulage et les moyens éventuellement utilisés pour accélérer le durcissement (une dalle chauffante électrique est quelquefois utilisée), la capacité de production des usines varie de 10 000 à 50 000 m de poutrelles par mois. Les poutrelles en forme de T renversé sont fabriquées par moulage du béton dans un moule à joues métalliques présentant le contre-profil de la poutrelle. Le fond du moule est constitué par des planches en bois ou un fer U renversé reposant sur des tables vibrantes. Après coulage du béton et vibration, les poutrelles sont démoulées immédiatement par glissement et écartement des joues. Elles sont ensuite stockées sur leur support pendant le durcissement qui peut être accéléré par traitement thermique (par exemple 7 h à 60 oC).

3. Composants de planchers

Les composants de planchers tels que poutrelles, prédalles et dalles alvéolées peuvent être produits soit en béton armé, soit en béton précontraint.

3.1

Éléments de planchers en béton armé

3.1.1 Poutrelles Les poutrelles à treillis métallique, constituées d’une armature à treillis enrobée à sa partie inférieure par un talon de béton, sont fabriquées par coulage du talon puis enfoncement de l’armature dans celui-ci. Dans certains cas, les armatures sont positionnées sur des cales d’extrémité, puis le béton est coulé.

C 2 262 - 6

3.1.2 Prédalles La fabrication des prédalles en béton armé s’opère sur de grandes tables métalliques (24 ´ 2,5 m par exemple). Le béton est mis en place et serré à l’aide d’aiguilles vibrantes ou d’un châssis vibrant coulissant sous les tables. La surface est ratissée pour créer une bonne rugosité. Après un durcissement accéléré, la manutention est faite par l’intermédiaire d’un palonnier. Le transport et le stockage sont également effectués à plat avec un calage approprié. La capacité de production d’une usine équipée de 4 tables peut atteindre 20 000 m2 de prédalles par mois. De nouveaux systèmes de fabrication de prédalles se sont développés dans les années 1980 : il s’agit de fabrication sur des plateaux mobiles (figure 12) circulant sur des lignes avec transferts (carrousel) et étuves pour le durcissement accéléré.

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

Les différents postes de travail (traçage automatique des dimensions, mise en place des règles de coffrage, préparation et mise en place des armatures [treillis et raidisseurs], remplissage et vibration du béton, démoulage et palettisation des prédalles, nettoyage...) sont fixes et organisés autour du cheminement des tables ; certains peuvent ainsi être automatisés.

3.1.3 Dalles alvéolées

Étuves Étaves

Les dalles alvéolées en béton armé (système WEBO) sont fabriquées en démoulage immédiat sur des plateaux empilables. Des machines spécifiques équipées d’un système d’extraction des noyaux sont conçues pour produire des éléments de 6 à 8 m de long et 0,5 à 0,6 m de largeur pour des épaisseurs de 0,12 à 0,22 m. Ces machines automatiques (figure 13) sont équipées principalement d’un ensemble de distribution du béton, de tables vibrantes, d’un système de démoulage sur plateaux (démoulage direct ou par retournement) et du système d’extraction des noyaux. Après démoulage, les produits sont durcis sur leurs plateaux qui sont empilés dans un tunnel éventuellement équipé de systèmes de chauffage. Le cycle de travail de ces machines se situe entre 3 et 4 min et la production peut atteindre 100 000 m2 par an (par poste de 8 h).

Trémie de distribution du béton

Noyaux Plateau

Plateau en cours de remplissage Plateau en attente

Plateau en cours de préparation

Figure 12 – Fabrication de prédalles sur plateaux mobiles

Système d’extraction des noyaux

Moule

Tables vibrantes

Figure 13 – Machine à dalles alvéolées avec extracteur de noyaux

3.2

Éléments de planchers en béton précontraint

3.2.1 Précontrainte par armatures adhérentes Cette technique est très utilisée pour la production d’éléments de planchers tels que poutrelles, prédalles, dalles alvéolées, ainsi que pour de nombreux composants de structure du type poutres, pannes ou même des traverses de voies ferrées. Elle consiste à tendre des armatures en acier à haute limite élastique et à mouler ensuite l’élément autour de ces armatures tendues. Lorsque le béton a atteint une résistance suffisante (en général 25 à 35 MPa), les armatures sont relâchées, ce qui a pour effet de mettre l’élément en précontrainte (figure 14).

3.2.2 Poutrelles Les poutrelles en béton précontraint par armatures adhérentes sont fabriquées sur des bancs de grande longueur (80 à 120 m) constitués généralement d’un socle en béton (de 25 à 30 cm d’épaisseur) et de deux longrines en béton armé reliant les massifs

d’ancrage des aciers et encaissant les efforts de tension des aciers de précontrainte. Suivant la largeur des bancs (1,5 à 3 m), les efforts encaissés par le banc varient de 2 000 à 3 000 kN (figure 15). Le banc de précontrainte est équipé de moules ou d’une piste de moulage (tôles d’acier de 10 à 12 mm d’épaisseur et de 7 m de long, assemblées bout à bout). Des éléments chauffants sont disposés de façon à assurer un chauffage homogène des moules ou de la piste. Ces éléments chauffants peuvent être des tubes à fluide chauffant (eau, vapeur ou huile) ou des résistances électriques linéaires à isolement minéral (puissance installée par banc : 350 à 700 kW). La fabrication commence par la préparation de la piste (nettoyage et huilage) ou des moules. Les aciers (préalablement coupés à la longueur) sont mis en place et équipés de leurs cônes d’ancrage. Le plus souvent, la tension est assurée simultanément pour tous les fils d’un banc. Elle est contrôlée par la pression hydraulique des vérins de mise en tension et par l’allongement des fils (3 à 7 fils par poutrelle et 10 à 22 poutrelles suivant la largeur utile du banc). La mise en place du béton peut se faire par moulage ou filage selon les systèmes de planchers.

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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Côté ancrage actif Vérin Clavette

Système de mise en tension

Armature

Longrine

Moule

a positionnement des armatures de précontrainte

Massif d’extrémité

a coupe longitudinale

F0

b mise en tension des armatures de précontrainte

F0

b coupe transversale d’un banc pour poutrelles filées

c coulage du béton

F0

F0

d durcissement du béton mise en précontrainte et coupe des fils

F0

F0

e élément précontraint

,,,,,,,, c coupe transversale d’un banc équipé de moules

Figure 14 – Principe de la précontrainte par armatures adhérentes

Figure 15 – Schéma de principe d’un banc de précontrainte

■ Dans le système Rector, les poutrelles sont moulées à l’envers dans des moules disposés sur toute la largeur du banc (jusqu’à 24 poutrelles). L’écartement des moules est donné par des peignes métalliques mobiles qui contribuent à délimiter les poutrelles à la longueur voulue et assurent le positionnement des fils. Le moule permet la fabrication de divers types de poutrelles. Des profilés en caoutchouc placés au fond des moules et de hauteur appropriée à celle de la poutrelle, assurent le maintien des crochets et étriers éventuels.

à haute fréquence (100 à 150 Hz), les mouvements alternatifs de la filière ou des parois du moule assurent le démoulage immédiat des poutrelles. Ces machines permettent de filer simultanément de 8 à 22 poutrelles avec une vitesse d’avancement de 1,5 à 2,5 m/min (figure 16).

Ces fonds de moule en caoutchouc ont un profil permettant le crantage de la face supérieure des poutrelles. Le bétonnage s’effectue avec un chariot à trémie de la largeur du banc. Ce chariot est équipé d’une herse vibrante qui serre le béton après réglage préalable. Après durcissement accéléré du béton, le dispositif de serrage transversal des moules est enlevé et les aciers sont détendus. Le démoulage est effectué à l’aide d’un palonnier sur rail qui, dans certains cas, peut prendre en une seule opération l’ensemble des poutrelles du banc en permettant ainsi sa réutilisation rapide. ■ Dans les autres systèmes (PPB, GUIRAUD...), la mise en place du béton est réalisée par l’intermédiaire de fileuses. Dans ces machines, le béton contenu dans une trémie est déversé dans une filière ou un moule glissant, dont les profils sont adaptés aux poutrelles. Après compactage du béton par des patins ou des aiguilles vibrant

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Dans tous les cas le durcissement des poutrelles moulées ou filées est accéléré par le traitement thermique. Avant traitement, les poutrelles sont recouvertes de bâches étanches et isothermes. Après un prétraitement de 30 min à 1 h à une température de 25 à 30 oC, le béton est chauffé à une température comprise entre 65 et 80 oC en 1 h 30 à 2 h, puis maintenu à cette température pendant 2 à 3 h. Le relâchement des fils de précontrainte est réalisé après refroidissement jusqu’à 50 oC environ, alors que le béton a acquis une résistance à la compression de 25 à 35 MPa. Les résistances en fin de traitement sont toujours contrôlées sur des éprouvettes témoins ayant subi le même traitement. Les consommations d’énergie nécessaire au traitement thermique varient entre 10 et 15 L de fioul domestique par tonne de béton dans le cas de chauffage à la vapeur, ou 25 à 35 kWh par tonne dans le cas de chauffage électrique. Les traitements courts utilisés (6 à 8 h) et les méthodes de moulage et de démoulage rapides, permettent de réaliser généralement deux fabrications par jour sur un même banc (dans certains cas trois fabrications sont possibles). La capacité de production d’un banc de

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

Machine fileuse

Trémie d’alimentation du béton

Ensemble vibrant pour le lissage Platelage du banc de précontrainte Noyaux rotatifs à vis Poutrelles filées

Figure 16 – Fileuse pour poutrelles précontraintes

Dalle alvéolée extrudée

Figure 17 – Extrudeuse pour dalles alvéolées précontraintes

précontrainte peut atteindre 2 500 à 3 000 m par jour. Les usines sont généralement équipées de 2 à 4 bancs.

3.2.3 Prédalles La fabrication des prédalles précontraintes s’effectue généralement sur des bancs de grande longueur semblables à ceux utilisés pour les poutrelles précontraintes. Après mise en place de séparateurs permettant de délimiter la longueur des prédalles et des réservations, les armatures sont mises en tension. Le béton assez plastique (dosage en eau 8 % environ, dosage en ciment 19 à 20 %) est mis en place par une machine à marche lente continue. La vibration est transmise au béton par une batterie de patins métalliques ou d’aiguilles vibrantes, tandis que la rugosité nécessaire à la surface des prédalles est obtenue soit par ratissage, soit par un système de mollettes spéciales qui impriment des reliefs sur le béton frais. Le durcissement du béton est accéléré par traitement thermique. La résistance au relâchement des fils de précontrainte est atteinte (28 à 32 MPa en compression) après 6 à 8 h de durcissement. Une usine équipée de deux bancs de 80 m de long peut produire 350 m2 de prédalles par jour en une fabrication. Suivant la rapidité de fabrication et de traitement, il est possible d’effectuer deux fabrications par jour. Un système de fabrication de prédalles précontraintes a été développé par Rector sur le principe de plateaux mobiles autorésistants pour reprendre les efforts de précontrainte.

3.2.4 Dalles alvéolées La fabrication des dalles alvéolées en béton précontraint s’effectue sur des bancs de 80 à 200 m de long. Après mise en place et tension des armatures de précontrainte, les éléments sont moulés à l’aide de machines fileuses ou extrudeuses (machines Roth, Weiler, Spiroll, etc.) qui possèdent des noyaux vibrants capables de former les alvéoles. Dans les machines extrudeuses les noyaux sont rotatifs et équipés de vis dont le mouvement de rotation crée une poussée qui assure l’alimentation du béton dans la zone de compactage et son compactage partiel. La réaction de cette poussée permet l’avancement de la machine. La vitesse d’avancement se situe entre 1,5 et 2,5 m/min (figure 17). La coupe en longueur peut s’effectuer sur béton frais à l’aide de couteaux vibrants, ou sur béton durci à l’aide de scies automatisées. La production peut être de 1 200 à 3 000 m2/j dans une usine équipée de 6 à 8 bancs.

Figure 18 – Moule simple pour poutres de grandes dimensions

4. Poutres et poteaux La fabrication des composants linéaires d’ossatures du type poteaux, poutres, pannes est généralement réalisée par mise en place et durcissement du béton dans des moules métalliques fixes, de grande longueur. Selon qu’il s’agit d’éléments en béton armé ou précontraint, les moules sont disposés sur des lignes courtes (8 à 20 m pour le béton armé) ou longues (80 à 120 m pour le béton précontraint). Pour des poutres de grandes dimensions ou de formes complexes, par exemple I variables, T ou double T, jusqu’à 2 m de haut et 30 m de longueur, on utilise des moules simples à ouverture manuelle ou mécanisée (figure 18). Pour des dimensions et des formes plus courantes I, rectangle, etc., les moules sont souvent doubles avec un élément central fixe et des joues mobiles à ouverture mécanisée. Des systèmes de réglage de la hauteur des fonds de moule permettent la réalisation de sections variées (figure 19). Pour la production en série de poteaux armés, de section carrée ou rectangulaire, on peut utiliser des moules en batteries (figure 20).

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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Joues mobiles Chevêtre Fils ou torons de précontrainte Groupe hydraulique

Clavettes Fonds réglables

Figure 19 – Coupe d’un moule double réglable pour poutres

Figure 20 – Moules en batteries pour la production de poteaux en béton armé

,,,,,, Figure 21 – Moule multiple monolithique pour pannes

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Vérins de mise en tension Figure 22 – Ensemble d’ancrage à l’extrémité d’un banc de précontrainte

Pour la production de petites poutres ou pannes directement démoulables sans ouverture de moule, on utilise des moules multiples monolithiques, dont les dépouilles sont adaptées (10 à 15 % dans le cas de la précontrainte) (figure 21). La fabrication des poutres se fait sur des bancs de précontrainte où les moules sont disposés de façon continue. La longueur de ces bancs est souvent proche de 100 m et leur capacité de tension se situe entre 5 000 et 10 000 kN. Les aciers de précontrainte utilisés pour les poutres sont en général des torons (de diamètre nominal 6 à 16 mm) qui doivent être homologués (liste établie par la Commission Interministérielle de la Précontrainte, dont le secrétariat est assuré par le LCPC). Ils sont tirés à l’intérieur des moules et au travers des parois d’extrémités, appelées peignes (qui délimitent les zones de bétonnage sur les longueurs correspondant à celles des poutres). Après ancrage par clavetage dans les têtes d’extrémité du banc, ils sont mis en tension à l’aide de vérins spéciaux (figure 22). Les aciers dits passifs tels que les étriers ou armatures complémentaires, ainsi que les inserts et dispositifs de manutention des poutres, sont fixés sur les armatures tendues avant la fermeture et le blocage des joues des moules. Le béton est mis en place à l’aide de bennes ou de distributeurs motorisés et simultanément vibré soit par des vibrateurs externes fixés sur les moules, soit à l’aide d’aiguilles vibrantes. Ceux-ci sont déplacés au fur et à mesure de l’avancement du coulage du béton. Après lissage des appuis supérieurs et éventuellement crantage du béton entre les étriers, les moules sont recouverts d’une bâche étanche et thermiquement isolante. Des systèmes de chauffage (tubulures de vapeur ou résistances électriques linéaires) permettent la réalisation d’un cycle de traitement thermique destiné à accélérer le durcissement et à permettre la détension des aciers après 12 à 24 h (pour les poutres). Le cycle de traitement comprend généralement une préprise de 1 h à 3 h, une montée progressive en température (15 à 30 oC), un maintien à la température maximale (50 à 80 oC) pendant 2 à 6 h, et un refroidissement naturel jusqu’à 30 ou 40 oC pendant 8 à 12 h. Après ce traitement, la résistance du béton dépasse généralement 30 à 35 MPa à la compression. Le démoulage des éléments se fait après l’ouverture des moules, le relâchement et la coupe des aciers de précontrainte. Les poutres sont préstockées en atelier pour les finitions et pour éviter les chocs thermiques ou les dessiccations qui pourraient être provoqués par des conditions climatiques extérieures défavorables.

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

5. Conduits

6. Tuiles en béton

Deux modes de fabrication très différents sont utilisés pour les conduits, selon qu’ils sont du type hauteur d’étage ou plus (jusqu’à 6 m) ou du type manuportable de hauteur souvent limitée à 0,33 m.

Les tuiles en béton sont fabriquées à partir d’un microbéton composé de sable, de ciment et d’eau, auquel sont souvent ajoutés des fillers et des pigments pour la coloration dans la masse.

Lorsqu’ils sont destinés à la ventilation, les conduits sont souvent fabriqués à partir de bétons de granulats courants. Lorsqu’il s’agit de conduits de fumée, on utilise souvent des bétons à base de granulats de pouzzolane, ou d’argile expansée.

Leur fabrication s’effectue en continu par laminage et extrusion du microbéton frais sur des moules métalliques (généralement en alliage à base d’aluminium-silicium).

Pour les conduits de hauteur d’étage, la fabrication s’effectue en position horizontale avec des moules et des noyaux métalliques. Ces derniers présentent une dépouille de l’ordre de 1 % sur leur longueur pour faciliter leur extraction par une extrémité. Après mise en place des armatures dans le moule, le béton de consistance plastique est coulé, vibré puis taloché. La vibration est transmise au moule par des vibrateurs fixés sur les parois ou les noyaux, ou dans certains cas par des chevalets vibrants. Les noyaux creux sont souvent équipés pour recevoir une injection de vapeur destinée à accélérer la prise et le début du durcissement du béton. Après 2 à 3 h de ce prédurcissement, les noyaux sont extraits. Les conduits sont ensuite maintenus dans les moules recouverts d’une bâche isolante, jusqu’à ce que le durcissement du béton soit suffisant (résistance en compression comprise entre 8 et 10 MPa obtenue après 6 à 12 h) pour permettre le démoulage complet et la manutention des produits. Pour les conduits manuportables, de hauteur 0,25 ou 0,33 m (souvent appelés boisseaux), la fabrication est réalisée selon la technique du démoulage immédiat sur des machines du type presses vibrantes. Sur certaines machines spécifiques (figure 23), après remplissage et compactage sous vibration, le démoulage est réalisé par éjection des produits (2 à 6 par moule) au-dessus du moule. Des embases métalliques appelées lunettes sont introduites dans les alvéoles du moule, avant remplissage et servent de support aux produits frais pendant le démoulage, leur transport et leur durcissement. Elles donnent aux produits leur profil inférieur permettant leur emboîtement. Les conduits du type boisseaux sont aussi fabriqués sur des presses vibrantes classiques (§ 1) à condition que celles-ci soient équipées d’un dispositif du type tire-tôle. Ce dispositif introduit entre le moule et la planche pendant les opérations de formage et retiré juste avant le démoulage, permet de réaliser le profil d’emboîtement inférieur des boisseaux.

La composition particulière (rapport sable/ciment + filler voisin de 3) et le processus de fabrication donnent un matériau de haute performance (résistance à la traction-flexion de l’ordre de 10 MPa) étanche et non gélif ; ils permettent la fabrication de tout type de tuiles (planes, à emboîtement, rives, faîtières, etc.). La production est généralement réalisée sur des chaînes automatiques à grand débit (90 à 120 tuiles par minute), dont l’élément central est l’extrudeuse. Les moules, dont la forme correspond à celle de la face inférieure des tuiles, sont introduits bout à bout à une extrémité de la machine. Le microbéton est mis en place et compacté sur les moules par trois organes principaux (figure 24) : un peigne rotatif, un rouleau lamineur, une filière en carbure de tungstène qui donne à la tuile son profil supérieur et ses emboîtements latéraux. À la sortie de la machine, le ruban continu de microbéton est coupé et éventuellement formé (nez arrondi, emboîtement supérieur...) à chaque extrémité de moule. La chaîne peut comprendre une station de traitement sur produit frais pour réaliser des aspects particuliers (projection de barbotine à base de ciment, de pigments et de résines). Les tuiles fraîches sont prédurcies sur leurs moules dans des étuves à température et hygrométrie contrôlées (en général autour de 50 oC et 95 % d’humidité relative) pendant une durée variant entre 6 et 24 h, selon la température et le type de ciment utilisé. Ce prédurcissement permet le démoulage et l’empilage des tuiles à grande vitesse (plus de 100 tuiles par minute). Un traitement de surface par projection de résines est généralement appliqué sur les tuiles dès leur démoulage pour stabiliser leur aspect et éviter en particulier les phénomènes d’efflorescences.

Rouleau

Tuile Filière

a compactage

Moule

b éjection du produit

Figure 23 – Principe de fabrication d’un boisseau sur machine spécifique

Figure 24 – Illustration de la position relative du moule, de la tuile, de la filière et du rouleau dans une machine à tuile

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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7. Escaliers Les escaliers monobloc sont produits à partir de moules métalliques avec des techniques du type « durci en moule ». Les moules sont en général réglables pour s’adapter aux dimensions des marches et des volées. Pour les escaliers à volée droite, les moules sont le plus souvent disposés verticalement sur la tranche (figure 25). Après avoir positionné les armatures et les inserts de manutention, le béton de consistance plastique est introduit en partie supérieure. Il est mis en place et compacté par une vibration externe (vibrateurs fixés sur l’ossature) ou une vibration interne (aiguille vibrante). Certaines fabrications de volées droites sont réalisées dans des moules à réglage mécanisé rapide, disposés horizontalement (figure 26). Les escaliers monoblocs balancés sont fabriqués dans leur position d’emploi à l’aide de moules complexes et réglables (figure 27). Le dessus des marches étant ouvert pour permettre le talochage de la face supérieure, il est nécessaire, pour ces fabrications, d’utiliser un béton peu plastique afin d’éviter son écoulement vers le bas. Pour les escaliers de forme simple, les machines à retournement (cf. § 11) sont souvent employées pour fabriquer les divers composants : marches indépendantes droites ou hélicoïdales, limons droits, etc.

Figure 27 – Moule réglable pour escaliers monobloc balancés

De nombreuses fabrications de marches simples se font sur tables vibrantes avec des supports et des moules spéciaux permettant un démoulage immédiat. Les faces vues des marches indépendantes sont susceptibles d’être grésées et fraisées sur des machines spéciales. D’autres traitements, utilisant par exemple le lavage immédiat ou retardé, sont quelquefois réalisés, en particulier pour les marches extérieures.

8. Tuyaux et regards 8.1

Principes et techniques de compactage

La fabrication des tuyaux fait appel à des techniques variées dont les principes de compactage, les modes de démoulage et les domaines d’application sont précisés dans le tableau 1.

Figure 25 – Moule métallique vertical pour volée droite d’escaliers

Certaines d’entre elles sont très largement utilisées pour les fabrications les plus courantes comme, par exemple, les tuyaux d’assainissement. D’autres, très utilisées par le passé comme la centrifugation, ne sont plus employées que pour des productions spéciales, par exemple les tuyaux précontraints à pression.

8.2

Figure 26 – Principe de réglage mécanisé pour moule d’escaliers

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Centrifugation

Dans ce procédé, un béton fluide (ou très plastique) est mis en place dans un moule en rotation. Sous l’effet de la force centrifuge, le béton est compacté et perd son excès d’eau qui s’évacue par débordement (figure 28). Très utilisé dans le passé, ce procédé est maintenant réservé aux productions de tuyaux, conduits ou poteaux creux généralement précontraints et de grande longueur (jusqu’à 10 m pour des tuyaux de diamètre 2 000 mm).

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

Tableau 1 – Principales techniques de fabrication des tuyaux Orientation de l’axe du tuyau en fabrication

Présence d’un noyau lors du remplissage

Démoulage différé ou immédiat (transport avec ou sans moule )

Principaux domaines d’application (fréquence d’utilisation)

Centrifugation

horizontale

non

différé

tuyaux grandes longueurs précontraints (très peu utilisé)

Laminage par roulage

horizontale

non

différé

tuyaux armés

Compression axiale

verticale

non

immédiat (transport avec moule)

petits tuyaux non armés (n’est presque plus utilisé)

Compression radiale

verticale

non

immédiat (transport avec moule)

tuyaux d’assainissement armés (très utilisé)

Vibration

verticale

oui

différé (1)

tuyaux spéciaux, conduits très gros diamètres (peu utilisé)

Vibration compression à noyau fixe

verticale

oui

immédiat (transport avec ou sans moule) (2)

tuyaux, conduits gros diamètre ou regards (utilisé pour des productions en série limitée)

Vibration compression à noyau mobile

verticale

non

immédiat (transport sans moule)

tuyaux d’assainissement regards (très utilisé)

Technique de compactage

d’assainissement

(1) Dans certains cas, démoulage immédiat du noyau et différé du moule. (2) Sans moule pour des longueurs limitées (regards, petits tuyaux).

Béton

, , ,

Béton

Figure 28 – Fabrication de tuyaux par centrifugation

Dans la pratique, le moule repose sur des galets ou des courroies et tourne à une vitesse élevée (sa vitesse périphérique est comprise entre 20 et 25 m/s). Après un remplissage à faible vitesse, la centrifugation proprement dite intervient pendant 10 à 20 min. Le tuyau est ensuite transporté dans son moule jusqu’à une chambre ou un tunnel de durcissement, puis démoulé lorsque ce dernier est suffisamment avancé pour permettre la manutention.

a système Rocla

,, , b système Cen-Viro

Figure 29 – Fabrication de tuyaux par laminage-roulage

8.3

Laminage par roulage

Dans ce procédé, le béton est compacté par laminage entre un rouleau et le moule. Il existe au moins deux variantes de ce procédé : — le système Rocla (figure 29a ) dans lequel le rouleau est moteur et entraîne à la fois le moule et le béton, la vitesse périphérique du moule est assez faible (3 m/s pendant le remplissage, 5 m/s pendant la finition) ; — le système Cen-Viro (figure 29b ) dans lequel le moule est entraîné par des galets et le rouleau presseur est appliqué à la partie inférieure du tuyau.

Ces procédés permettent de fabriquer des tuyaux de 3 à 4 m de longueur, durcis en moule et présentant un bel aspect de surface. La cadence de production n’est cependant pas très élevée : la production horaire est de 6 à 12 tuyaux pour des diamètres compris entre 0,30 et 0,60 m et des longueurs comprises entre 3 et 6 m.

8.4

Compression axiale

Dans ce procédé d’origine ancienne et pratiquement abandonné, la mise en place s’effectue à l’aide d’une tête tournante, comportant

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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Arbre moteur Table de remplissage

Moule

Anneau profilé

Sabot Rouleau de l’étage supérieur Rouleau de l’étage inférieur Tête rotative

Rondelle de base Table vibrante pour le compactage du collet

Figure 30 – Fabrication de tuyaux par compression axiale

des sabots en forme d’hélice, qui monte à l’intérieur du moule en comprimant le béton dans l’axe du tuyau (figure 30).

Figure 31 – Fabrication de tuyau par compression radiale avec tête à deux étages de rouleaux

Après le formage, le tuyau est transporté dans son moule jusqu’à l’aire de durcissement et démoulé immédiatement par ouverture du moule. Ce procédé ne permet pas de fabriquer des tuyaux armés. Il était utilisé pour les petits diamètres (< 600 mm) et la longueur des éléments fabriqués était de 1 m au maximum. Une machine fonctionnant sur ce principe pouvait produire, en 1 heure, environ 50 tuyaux de 300 mm de diamètre.

8.5

Compression radiale

C’est l’un des procédés les plus utilisés, son principe est le compactage radial du béton contre le moule par une tête tournante équipée de rouleaux (figure 31). Lorsque la tête se déplace de bas en haut au fur et à mesure du remplissage, les rouleaux compactent le béton par un effet de laminage circulaire. Les rouleaux peuvent être répartis sur plusieurs étages tournant en sens inverse pour diminuer la tendance au vrillage de l’armature (figure 31) résultant de la rotation de la tête. Les rouleaux supérieurs sont quelquefois équipés d’ailettes dont la fonction est de « projeter » le béton contre les parois du moule. La partie inférieure de la tête rotative (qui supporte l’étage inférieur des rouleaux) comporte une zone lisse qui, lors de sa rotation et de sa montée, assure le lissage de la face interne du tuyau. Au début du formage, la rondelle de base (qui réalise l’about femelle du tuyau) est soumise à des mouvements de vibration et de rotation pour permettre le compactage et la finition du collet. À la fin du formage, un anneau profilé rotatif réalise la finition de l’about mâle. Les machines modernes utilisant ce procédé sont complètement automatisées, en particulier grâce à la programmation et à la régulation des vitesses de rotation et de déplacement de la tête. La régulation est faite à partir de la mesure du couple ou de la puissance absorbée par la rotation de la tête. Le débit d’alimentation en béton est aussi programmé et régulé. À l’issue du formage, le tuyau frais est transporté dans son moule jusqu’à l’aire (ou aux plates-formes) de démoulage. Les tuyaux sont alors stockés verticalement pendant environ 24 h pour permettre le durcissement nécessaire aux manutentions ultérieures.

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,,, ,,, a

b

,,,,,,,, c

d

Figure 32 – Différentes techniques de vibration des tuyaux

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

Moule extérieur amovible

Module de remplissage

Tête de compression amovible

Noyau vibrant Vibrateur Vérins de démoulage

Figure 33 – Machine à noyau vibrant fixe pour gros tuyaux

Les machines utilisant cette technique peuvent fabriquer des tuyaux armés de diamètre 300 à 2 000 mm et de longueur entre 1 et 3,5 m. Les cadences de production sont élevées puisque la durée du cycle est de l’ordre de 2 min pour un tuyau de 400 à 600 mm de diamètre et de 2,5 m de longueur.

8.6

Vibration

Dans ce procédé, le béton est mis en place entre le moule et son noyau sous les effets combinés de la vibration et de la pesanteur. La vibration est transmise au béton pendant toute la durée du remplissage. Elle peut être produite et transmise selon quatre modes différents représentés en figure 32 : — vibration interne (a) : une batterie d’aiguilles vibrantes réparties dans l’espace annulaire (entre le moule et le noyau) est relevée progressivement au fur et à mesure du remplissage ; — noyau vibrant (b) : des vibrateurs ou un arbre vibrant sont fixés à l‘intérieur du noyau et lui communiquent une vibration circulaire ; — vibration par le moule extérieur (c) : des vibrateurs répartis sur la périphérie du moule lui communiquent des vibrations radiales ; — vibrations sur table vibrante (d ) : l’ensemble moule-noyau fixé sur une grosse table vibrante reçoit une vibration essentiellement verticale. Ce procédé est surtout employé pour les tuyaux ou conduits de grand diamètre (2 000 à 7 000 mm) durcis en moule. Le noyau est souvent rétractable pour permettre son enlèvement dès que le béton présente la rigidité suffisante.

8.7

Vibration compression à noyau fixe

Dans ce procédé, le béton mis en place entre le moule et le noyau est vibré (généralement par le noyau et quelquefois le moule extérieur), puis comprimé axialement par une tête équipée du profil d’emboîtement mâle (figure 33). Ensuite, après déplacement de la tête de compactage, l’ensemble tuyau en béton plus moule extérieur est extrait du noyau (par l’action successive des vérins de démoulage, puis d’un treuil de pont roulant).

Après transport de cet ensemble sur l’aire de démoulage (sol de l’atelier ou plates-formes roulantes), la levée du moule à l’aide du pont roulant (après libération des liaisons moule-rondelle de base) permet le démoulage complet du tuyau. Celui-ci durcit sur sa rondelle de base qui peut être récupérée pour une nouvelle production (le lendemain). Ce procédé est maintenant surtout employé pour la production de tuyaux armés d’assez gros diamètre (800 à 3 000 mm) avec des machines pouvant être équipées d’une double station de vibration compression (pour améliorer la productivité). Il est aussi utilisé pour la production de tuyaux non armés de faible longueur (1 m) dans la gamme de diamètres 100 à 600 mm ou pour des éléments de regards (figure 34). Dans ce cas, les machines comportent un système de démoulage intégré (cadres mobiles pour la levée du moule et du tuyau supporté par sa rondelle de base).

Tête de compression Moule

,,,, ,,,,

Élément de regard démoulé

Noyau vibrant fixe

Figure 34 – Machine à noyau vibrant fixe pour regards

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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Les tuyaux sont transportés sur leur aire de durcissement (sans leur moule extérieur à l’aide de petits chariots manuels). Ces machines peuvent, pour de petits diamètres, être équipées de deux ou trois ensembles noyau-moule-tête de compression, ce qui permet la production simultanée de plusieurs tuyaux et améliore la productivité (une machine triple peut produire jusqu’à 90 tuyaux par heure).

8.8

Vibration compression à noyau mobile

Ce procédé diffère du précédent par le mouvement du noyau vibrant qui monte progressivement à l’intérieur du moule au fur et à mesure du remplissage (figure 35). Cela présente principalement trois avantages : — remplissage du béton dans l’axe du tuyau, ce qui évite les ségrégations liées au cheminement du béton autour de l’armature, comme dans le cas du remplissage dans l’épaisseur (surtout pour les faibles diamètres) ; — distribution radiale du béton par une tête rotative équipée d’ailettes, de « sabots » ou de galets, ce qui permet une distribution plus homogène et un précompactage radial du béton avant vibration (comme sur les machines à compression radiale, le couple ou la puissance absorbée par cette tête est utilisé pour réguler la vitesse de montée du noyau et l’alimentation du béton) ; — vibration plus intense dans la zone du compactage autour de la tête (compte tenu du mouvement vibratoire semi-pendulaire du noyau) qui accélère le compactage. À l’issue du remplissage, la tête de compression applique, à l’extrémité mâle du tuyau, une pression combinée à une rotation (pour la finition de surface de l’about).

Trémie et ensemble de remplissage

Le démoulage complet est réalisé sur la machine par la descente du noyau et la levée du moule. Le tuyau en béton est maintenu par la rondelle de base, elle-même supportée par une table rotative ou un pont démouleur. Après démoulage, le tuyau est transporté par un chariot, ou un pont robotisé, sur l’aire de durcissement. Les machines récentes sont souvent conçues pour fabriquer deux ou trois tuyaux simultanément (selon les diamètres). La productivité est alors élevée : par exemple, en une heure, 45 tuyaux à collet de diamètre 400 mm et 2,5 m de longueur pour une machine à deux moules, 90 tuyaux de mêmes dimensions pour une machine à trois moules. Des tuyaux de diamètres différents peuvent être fabriqués simultanément sur ces machines.

9. Bordures et pavés Les produits de voirie tels que bordures et pavés sont généralement fabriqués avec des processus (démoulage immédiat et durcissement sur planches) et des machines du type presses vibrantes, très semblables à ceux utilisés pour les blocs en béton. Cependant, pour répondre aux exigences particulières des produits de voirie concernant l’aspect, les résistances mécaniques, la durabilité, les conditions de production présentent certaines particularités : — les bétons utilisés sont plus dosés en ciment (14 à 18 % en moyenne) et plus plastiques (teneur en eau du béton frais 6 à 7 %), le compactage est plus poussé (faible porosité) par l’emploi de vibrations plus puissantes et plus longues (4 à 8 s au lieu de 1 à 3 s pour les blocs) ; — la finition et l’aspect de surface sont améliorés par l’emploi de bétons plus fins (microbétons limités à 4 mm) ou de deux bétons (béton de masse et béton de parement), compactés simultanément. Ces particularités conduisent à l’emploi de presses vibrantes spécifiques dites presses polyvalentes le plus souvent équipées de deux modules de remplissage (figure 36) et dans tous les cas d’un ensemble de vibration et de pressage adapté. Pour la fabrication des bordures, les presses vibrantes sont équipées de moules et de pilons adaptés aux différents types de bordures (A, T, CS, CC, I...). Elles doivent aussi être équipées d’un système de nettoyage efficace du pilon à chaque opération. En effet, l’utilisation de bétons plus fins et plus dosés en ciment conduit à des problèmes de collage du béton sous le pilon lors du démoulage. Dans le cas des fabrications de bordures « bicouches » (à deux bétons), le béton de masse, introduit en premier dans le moule, doit être légèrement précompacté à l’aide du pilon pour laisser la place au béton de parement dont l’épaisseur en face vue est de l’ordre de 15 mm.

Tête de compression

Ce béton de parement peut être composé à partir de ciment blanc, de pigments et de granulats spéciaux (par exemple mélange de quartz et de basalte) pour obtenir après traitement les aspects recherchés (par exemple type granite ou porphyre, gris, ocre ou rose). Ces aspects sont généralement obtenus après un lavage immédiat réalisé en sortie de presse.

Moule Table rotative

Les bordures fraîches sont stockées dans des cellules de durcissement puis palettisées de façon automatique après 24 ou 48 h.

Noyau vibrant mobile

La production moyenne des presses vibrantes utilisées pour la fabrication des bordures se situe entre 100 et 200 opérations par heure, soit selon le nombre de produits par moule (figure 37) (de 1 à 10 bordures selon le type), entre 100 et 2 000 m/h.

Figure 35 – Machine à noyau vibrant mobile pour tuyaux

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Pour la fabrication des pavés, les presses sont équipées de moules et de pilons adaptés à la forme des produits et à leur épaisseur (60, 80 ou 100 mm). Les moules obtenus le plus souvent par oxycoupage ou découpage au laser dans une plaque épaisse d’acier spécial, peuvent être réalisés pour toute forme de pavés et pour différentes dispositions (par exemple pavés préemboîtés pour permettre la pose mécanisée) (figure 38).

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

Module de remplissage Module de remplissage du béton de masse du béton de parement Pilon

Évacuation des bordures fraîches Moule Figure 36 – Presse vibrante polyvalente équipée de deux modules de remplissage pour la production de bordures bicouches

Pilon 1er étage Pilon 2e étage Butée Moule Planche

Table vibrante

Figure 37 – Moule à 3 bordures T2

Figure 39 – Pilon spécial pour compression en 2 phases de pavés étagés

Dans le cas de pavés bicouches, l’épaisseur de la belle face est souvent réduite à 5 ou 10 mm, elle est réglée par la profondeur d’enfoncement du pilon dans le moule lors du précompactage du béton de masse. La production réalisée avec les machines à deux bétons se situe entre 500 et 1 000 m2 de pavés par poste de 8 h (pour une machine simple produisant 0,5 à 0,6 m2 par opération), cette production peut être doublée avec des machines dites « doubles » (environ 1 m2 par opération).

Figure 38 – Moule à pavés avec disposition correspondant à celle de la pose

Les pilons peuvent être plans, avec chanfreins ou reliefs (par exemple pour obtenir des aspects rustiques) ou encore avec des systèmes à compression en deux phases (pour produire des pavés étagés) (figure 39).

Les pavés font souvent l’objet de traitements de surface pour créer des aspects particuliers (en combinaison avec les couleurs et les reliefs créés par les pilons). Ces traitements peuvent être réalisés à l’état frais par un lavage immédiat qui élimine la pâte de ciment en surface. Ils peuvent être réalisés à l’état durci par des techniques de grenaillage ou de bouchardage. Les machines à démoulage « frais sur frais » (figure 4), sont assez souvent utilisées pour la production des pavés en monocouche ou en bicouches, cela permet de limiter les équipements nécessaires à la manutention et au stockage des produits frais. Les pavés sont le plus souvent stockés sous la forme de paquets houssés pour assurer leur protection contre les salissures et éviter l’apparition de phénomènes d’efflorescences secondaires créés par la stagnation de l’eau de pluie entre les pavés. Le houssage permet, entre autres, d’assurer la stabilité des paquets. Les bordures et les pavés en béton peuvent être fabriqués avec d’autres types de machines que les presses vibrantes. Ce sont, par exemple, les machines à retournement à démoulage immédiat (figure 44) ou encore des presses à essorage à haute pression (figure 42).

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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10. Dalles et carreaux en béton 10.1 Fabrication La fabrication des dalles et carreaux en béton peut être réalisée avec des techniques et machines très différentes selon, en particulier, le type de produit et les capacités de production recherchées. ■ La plupart des dalles et carreaux de mosaïque de marbre sont fabriqués sur des presses automatiques à démoulage immédiat qui peuvent être : — des presses à haute pression dites « hermétiques », destinées à la production de dalles de parement et de carreaux bicouches, ce sont les plus répandues ; — des presses vibrantes pilonneuses utilisées pour la production de dalles de parement bicouches ou de dalles en béton massif ; — des presses à essorage à haute pression, utilisées principalement pour la production de dalles en béton massif ; — des presses vibrantes classiques utilisées pour les dalles de parement de petites dimensions (proches de celles des pavés § 9). ■ Les dalles de jardins ou de piscines ayant des formes particulières (par exemple circulaires) ou des reliefs sont le plus souvent fabriquées par moulage avec durcissement dans des moules en plastique ou en élastomère avec des installations comparables à celles employées pour les plaques de clôtures.

Le travail de chaque poste peut ainsi être réalisé simultanément, ce qui conduit à des cadences de production rapides (9 à 15 s par moule) dépendant de la durée de l’opération la plus longue qui est le pressage à haute pression. La production de ces machines se situe entre 50 et 300 m2/h (figure 41). ■ Les presses vibrantes pilonneuses sont des machines utilisant deux bétons beaucoup plus semblables en ce qui concerne leur teneur en eau. Le compactage est obtenu par une succession de vibrations compressions et de pilonnage vibrant. Les divers postes de remplissage et de compactage sont répartis autour d’une table tournante qui dispose de 5 ou 6 moules.

Remplissage semelle

Précompression

Vibration

Cette technique est très utilisée lorsque l’on souhaite fabriquer des dalles reproduisant les reliefs de pierres ou de pavés naturels, ainsi que toute sorte de dessins géométriques. ■ Les « carreaux de ciment », dont l’origine est la plus ancienne, sont encore fabriqués manuellement avec l’aide de presses simples lorsqu’il s’agit d’obtenir des carreaux à veinages ou à dessins. Dans ce cas, la face vue (appelée belle face) est constituée de plusieurs microbétons colorés, déversés manuellement dans le fond du moule revêtu d’une plaque métallique polie, et garni d’une grille reprenant le motif graphique du dessin à reproduire. Cette grille, appelée diviseur, est retirée avec précaution avant la mise en place du béton de sous-couche (appelé caisson). Le pressage de l’ensemble assure le compactage et le transfert de l’eau entre les deux couches, ce qui permet un démoulage immédiat des carreaux.

Pressage haute pression Vibration

Démoulage Remplissage belle face Figure 40 – Organisation des différents postes sur une machine à dalles à table rotative

Les machines le plus souvent utilisées pour la production en grande série de dalles ou de carreaux sont les suivantes. ■ Les presses « hermétiques » : leur principe de compactage repose sur le pressage à haute pression (12 à 20 MPa sur le béton) de deux bétons très différents. Le béton de belle face assez plastique est déposé dans le fond des moules et le béton de semelle ou caisson, très sec, est déposé sur le précédent. Les moules constitués par des cadres très rigides, interchangeables (correspondant aux différents formats des dalles) sont bridés sur des fonds rigides revêtus d’un élastomère pour assurer une parfaite étanchéité. Le pressage assure le compactage des deux bétons et le transfert de l’eau excédentaire de la belle face dans le béton du caisson. Cette méthode, héritée des fabrications de carreaux de mosaïque de marbre (granito), est appliquée maintenant sur des dalles de grand format (jusqu’à deux dalles 50 ´ 50 cm ou une dalle 60 ´ 80 cm) grâce à des presses de grandes capacités dont les forces maximales de pressage se situent entre 6 000 et 14 000 kN. La plupart des machines utilisant cette méthode sont du type « à table rotative » équipée de 6 à 7 ou 8 moules, et autour de laquelle sont disposés les différents postes du cycle de production (figure 40).

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Figure 41 – Presse « hermétique » de 8 000 kN

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

Pilon Plaque perforée Papier ou tissu filtrant Plaque d’usure du moule Cadre du moule

Béton

,,

,,,,, ,,,,,

Papier ou tissu filtrant Plaque perforée Fond de moule rainuré pour évacuation d’eau Figure 42 – Moule et pilon d’une presse à essorage

Les cadences de production sont semblables à celles des presses hermétiques (12 à 15 s par poste) soit pour deux dalles 50 ´ 50 cm par moule, environ 100 m2/h. Ces machines sont généralement adaptées pour produire des dalles de plus fortes épaisseurs (en général jusqu’à 80 mm et dans le cas de machines spéciales jusqu’à 160 mm) car les fonds de moules coulissent à l’intérieur des cadres de moule (démoulage par éjection) permettant le réglage de l’épaisseur sans changer les cadres. L’utilisation de ce type de machine nécessite la mise en place d’un capotage efficace autour du poste de pilonnage qui est extrêmement bruyant. Lorsque l’on désire obtenir des dalles avec un aspect texturé reproduisant certaines pierres (dalles, roche ou travertin), on dispose en fond de moule des matrices à relief en élastomère dur ou en acier. ■ Les presses à essorage à haute pression utilisent le principe de l’évacuation de l’eau excédentaire d’un béton par les parois poreuses du moule. Le béton très plastique (E/C » 1, granulométrie 0/8 mm ou 0/16 mm) est déversé dans un moule très résistant, dont le fond est constitué d’une plaque perforée supportant un papier ou un tissu filtrant (figure 42). Un second papier filtre est disposé à la surface du béton et le pilon est équipé d’une plaque perforée avec un système d’aspiration (le second papier filtre peut être remplacé par une toile filtrante fixée sous le pilon). Lors de la compression, la pression appliquée au béton (10 à 15 MPa) provoque l’évacuation de l’eau excédentaire au travers des filtres, ce qui permet le démoulage immédiat. La manutention des produits finis s’effectue à l’aide de systèmes à ventouses. Les dalles démoulées immédiatement à la sortie de ces machines sont déposées sur des supports qui sont empilés ou stockés dans des râteliers. Après un durcissement en ambiance contrôlée en température (20 à 40 oC), et hygrométrie (95 % HR) pendant une durée de l’ordre de 24 h, et éventuellement un traitement de surface, les dalles sont palettisées et houssées.

10.2 Traitements de surface Des traitements de surface sont très souvent appliqués sur les dalles et carreaux en béton. Les plus répandus sont les lavages qui permettent de faire apparaître en surface les grains des gravillons ou des sables de parement, utilisés dans la belle face. Le lavage peut être réalisé directement sur béton frais juste après le démoulage. Dans ce cas, les dalles sont maintenues verticalement et des rampes de lavage et de rinçage balaient la surface des dalles de haut en bas. Le lavage est aussi pratiqué sur les dalles durcies dont la surface a été « désactivée » par un papier retardateur disposé en fond de moule avant la mise en place du béton de belle face. Différents types de papiers sont utilisés en fonction de la profondeur de lavage sou-

Figure 43 – Reproduction de dessins avec papier retardateur et lavage

haitée. L’emploi de papiers à motifs ou dessins permet de réaliser des lavages plus ou moins profonds et d’obtenir des dalles avec ces dessins (figure 43). Le grésage-polissage est une technique de traitement traditionnelle pour les carreaux mosaïque de marbre, il fait apparaître la texture interne des gravillons et donne une surface parfaitement plane et lisse. Il est de plus en plus appliqué sur des dalles de grands formats (jusqu’à 650 mm) avec des machines automatiques appelées gréseuses linéaires. Ces machines, équipées de nombreuses têtes et outils d’usinage, sont capables de traiter entre 50 et 100 m2/h de dalles. Le grenaillage est une technique de traitement de plus en plus appliquée aux dalles, elle donne des aspects de surface proches de ceux des pierres naturelles. Le grenaillage est effectué sur des grenailleuses linéaires à tapis, capables de traiter des productions jusqu’à 200 m2/h. Les aspects de surface des dalles font l’objet de recherches et d’innovations permanentes, en particulier grâce à la combinaison quasi infinie des teintes des bétons, des granulats de parement et des traitements de surface. Les combinaisons les plus utilisées sont le grésage et le grenaillage ou le lavage et le grésage, mais aussi le grésage de dalles avec des reliefs.

11. Clôtures et éléments de construction légers Les éléments de clôtures et de construction légers similaires (poteaux, plaques, panneaux, semelles...) sont fabriqués avec des machines spécifiques souvent appelées machines à produits longs ou plats ou machines à clôtures.

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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Chevalet vibrant

a ensemble de moulage

b ensemble pour le retournement

c stockage Figure 44 – Principe du démoulage par retournement sur plateaux

La particularité de ces machines est de produire des éléments plats ou longs sur des plateaux (ou des moules) de grande longueur (3 à 6 m) et de largeur limitée (0,5 à 1,2 m). La plupart des éléments sont fabriqués en démoulage immédiat par retournement sur des plateaux, ces machines sont aussi appelées machines à retournement (figure 44). Pour les éléments minces (plaques ou panneaux) nécessitant un aspect lisse et une grande précision dimensionnelle, on utilise la technique du démoulage différé et les plateaux sont remplacés par des moules. Les machines comprennent généralement les éléments suivants. ■ Un ensemble de moulage : il permet de réaliser des opérations de remplissage, de compactage du béton, puis le talochage et le démoulage des éléments (dans le cas du démoulage immédiat). Le démoulage est réalisé par le retournement du moule sur lequel le plateau a été verrouillé, puis par la levée du moule ou descente du plateau après son déverrouillage. Sur les machines à démoulage immédiat, les moules (interchangeables pour réaliser la production d’une large variété de produits) sont bridés sur une poutre qui assure la transmission de la vibration et le retournement des produits. La vibration peut être directement produite sur la poutre par des vibrateurs ou arbres à balourds (figure 45) ou bien transmise par l’intermédiaire de chevalets vibrants (figure 44). Cet ensemble peut comprendre un système de talochage automatique généralement constitué par un disque rotatif à mouvements programmables. ■ Un ensemble de manutention et stockage des plateaux ou moules (dans le cas du démoulage différé) : il est constitué soit par un râtelier équipé d’un cadre réalisant les mouvements (levée, descente, poussage) (figure 46), soit par un pont transbordeur automatique assurant l’empilage et le dépilage programmé des plateaux (figure 47). Dans ce cas, les plateaux comportent des pieds ou des rebords (de hauteur réglable), permettant leur superposition sans contact avec les produits frais. L’ensemble de stockage des plateaux est souvent installé dans une chambre ou un tunnel isolé thermiquement, et quelquefois chauffé pour assurer un durcissement plus rapide et une cure optimisée pendant la durée souhaitée (en général 24 h correspondant à la durée de rotation des plateaux). ■ Un ensemble de palettisation des produits durcis : il permet leur empilage dans la position souhaitée pour leur stockage. ■ Un système pour le nettoyage, l’huilage et le retour des plateaux vers l’ensemble de moulage : cette dernière fonction est souvent réalisée par le système de manutention des plateaux.

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Certaines machines à grande cadence peuvent recevoir un système de mise en place automatisée des armatures. Selon la complexité des produits fabriqués, leur nombre par moule et l’équipement des machines, la production journalière (7 h de production) se situe entre 80 et 400 plateaux, soit par exemple 500 à 800 poteaux de clôtures de section 0,1 ´ 0,1 m et de longueur 3 m. Les pondeuses à retournement (figure 48) sont des machines particulières quelquefois utilisées pour la production de produits de clôtures mais surtout pour celle d’éléments difficilement transportables à l’état frais (panneaux pour éléments de construction légers, regards d’eaux pluviales, traverses de voies ferrées, chambres de tirage pour télécommunications, etc.) Les pondeuses à retournement sont constituées d’une poutre vibrante maintenue sur un châssis mobile assurant ses déplacements et son retournement. Les moules correspondant aux produits à fabriquer sont fixés sur cette poutre. Après remplissage avec un système simple de trémie et casque, les éléments de béton vibrés et talochés sont démoulés sur le sol par les mouvements de retournement et de levée du moule. La machine se déplace d’un pas correspondant à la largeur des produits, puis réalise un autre cycle de production. Pour des produits difficiles à retourner (produits plats ou très hauts) le démoulage se fait sur plateau au sol (le plateau est verrouillé sur le moule pendant le retournement).

,, ,, ,, ,,,, , ,,,, ,, , ,, ,, ,, Moule à poteaux

Poutre vibrante

Système de bridage du moule

Figure 45 – Coupe d’un moule à poteaux de clôtures bridé sur sa poutre vibrante

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

Râtelier de stockage

Ensemble de moulage

Ensemble de palettisation

Figure 46 – Ensemble de moulage avec retournement et stockage par râtelier

Portique robotisé pour le démoulage et la manutention des plateaux Aire de stockage par empilage des plateaux

Poste de moulage (remplissage et vibration)

Figure 47 – Ensemble de moulage avec retournement et stockage par empilage des plateaux

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COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

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12. Produits en béton cellulaire autoclavé Le béton cellulaire est un microbéton très léger, résistant et isolant ; sa masse volumique se situe entre 450 et 600 kg/m3, sa résistance en compression entre 3 et 6 MPa, sa conductivité thermique entre 0,17 et 0,22 W/(m2 · K). Il se présente sous la forme de produits finis de couleur blanche, faciles à travailler et à mettre en œuvre ; ce sont des blocs pour murs, des carreaux pour cloisons, des linteaux, des dalles de planchers, des éléments de bardage. a phase de moulage

Le béton cellulaire est obtenu à partir de matières minérales (figure 49). Le mélange de sable siliceux finement broyé, de ciment, de chaux, de gypse et d’eau, forme une pâte fluide à laquelle on ajoute, quelques secondes avant la fin du malaxage, une poudre d’aluminium très fine. Aussitôt après coulage dans les moules de grande capacité (environ 7 m3), la pâte s’expanse (en doublant de volume) en raison d’un dégagement interne d’hydrogène produit par la réaction de la poudre d’aluminium dans le milieu très alcalin de la pâte. Après un prédurcissement de quelques heures (2 à 3 h à 60 oC), les grands blocs sont démoulés et découpés à l’aide de fils métalliques pour obtenir les produits crus aux dimensions définitives. Dans le cas de produits armés (dalles de planchers, éléments de bardage, linteaux), des nappes d’armatures protégées de la corrosion par un enrobage à base de ciment sont positionnées dans les moules avant la coulée.

b phase de démoulage Figure 48 – Pondeuse à retournement

Pose sur grille

Gypse

Chaux

Ciment

Boue de surplus

Eau

Boue de sable

Autoclavage

Alu

Sable

Coupe en long

Bascules

Broyage

Palettisation Houssage blocs

Coupe en travers

Four de rétraction

Malaxeur Tunnel de durcissement

Ouverture du moule Transbordeur

Brossage

Conditionnement

Triage des dalles Stockage sur parc

Figure 49 – Principe de fabrication du béton cellulaire

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

Après découpage et éventuellement rainurage (pour les produits à emboîtement), tous les produits sont soumis à un autoclavage qui permet d’obtenir les résistances finales et une bonne stabilité dimensionnelle (retrait-gonflement inférieur à 0,3 mm/m). Cet autoclavage est effectué à une température de 190 oC et une pression de 12 bar pendant environ 10 h.

— l’ajout de polymères acryliques qui apportent une protection supplémentaire des fibres, réduisent la porosité du microbéton et simplifient les conditions de cure ; — l’addition de fines pouzzolaniques qui, en réagissant avec la chaux formée lors de l’hydratation du ciment, évitent la formation de gros cristaux fragilisant les fibres.

Les usines de production d’éléments en béton cellulaire produisent des volumes importants (100 000 à 500 000 m3/an) mais nécessitent des investissements élevés.

Les formulations actuellement utilisées, dites 5/5 en projection simultanée (5 % de fibres en masse et 5 % de polymères en volume) et 3/5 en prémix, présentent un compromis entre une assez bonne durabilité et un coût raisonnable.

13. Éléments en composite ciment-verre Le CCV (composite ciment-verre), dénomination française de Glass Fiber Reinforced Cement (GRC) ou de Glasfaserbeton (GFB), est un microbéton riche en ciment (rapport sable/ciment » 1), dans lequel des fils de verre (100 à 200 filaments de diamètre unitaire 10 à 30 mm) sont incorporés lors du malaxage (technique du prémix) ou de la mise en œuvre, selon une technologie directement issue des composites verre polyester : la projection simultanée (figure 50). Le microbéton apporte au CCV ses qualités intrinsèques (moulabilité, diversité des parements...). Quant à la fibre de verre, elle lui confère un comportement mécanique pseudoductile qui autorise la création de produits minces donc légers : 20 kg/m2 en 10 mm d’épaisseur. Les qualités du CCV (légèreté, moulabilité, incombustibilité, imputrescibilité, performances mécaniques) sont mises à profit pour la réalisation d’une large variété de produits non structurels destinés au bâtiment (éléments de façades, encadrements de baies, claustras, balcons, éléments de toitures...), au génie civil (corniches, écrans, caniveaux, conduits) ou à l’environnement (bacs à fleurs, conteneurs de déchets, rochers artificiels...).

La normalisation européenne des CCV en cours depuis 1990 au sein du TC 229 « Produits préfabriqués en béton », a conduit à l’élaboration de 9 normes d’essais (ENV 1170, prEN 1169 et prEN 1170 1 à 7) et d’un projet de norme de classification des performances. Ce dernier projet propose la désignation des CCV par leurs trois caractéristiques essentielles et indépendantes (valeurs garanties à 95 % à 28 jours). Exemple : CCV 10 20 0,6

LOP (limite élastique) en MPa, MOR (limite de rupture) en MPa, em (déformation à la rupture) en %

Fibre continue

Coupeur

Le développement de l’utilisation du CCV date des années 1980, il résulte de la mise au point de solutions pour garantir à long terme les propriétés mécaniques des produits soumis aux intempéries et aux contraintes. Ces solutions sont : — l’utilisation de fibres de verre AR (alcali-résistantes), car la fibre de verre classique (type E) est attaquée par les alcalins du ciment ;

Air entraînement microbéton Air entraînement fibres Air moteur coupeur

Microbéton

Figure 50 – Pistolet à buses concentriques pour la projection simultanée de CCV

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P O U R

Composants préfabriqués en béton

par

E N

Jacques BRESSON Ingénieur en Chef au Centre d’études et de recherches de l’industrie du béton (CERIB)

et

Francis DUTRUEL Chef de la Division Produits-Ouvrages Ingénieur en Chef au CERIB

Références bibliographiques [1]

[2]

[3]

[4] [5] [6]

[7]

[8]

[9]

GS n° 1 Prescriptions techniques communes aux procédés de mur ou de gros œuvre. Mai 1987. Règles UEATC relatives aux procédés de construction par grands panneaux lourds préfabriqués. Juin 1966. Arrêté du 25 juin 1980 modifié : réglementation applicable aux établissements recevant du public. Instruction technique n° 249 modifiée du 21 juin 1982 relative aux façades. Articles R 235-4-8 et R 235-4-15 du Code du travail. Arrêté du 31 janvier 1986 modifié par arrêté du 19 décembre 1988 : réglementation applicable aux bâtiments d’habitation. Arrêté du 18 octobre 1977 : réglementation applicable aux immeubles de grande hauteur. Arrêté du 28 octobre 1994 : nouvelle réglementation acoustique pour les bâtiments d’habitation (NRA). Arrêté du 30 mai 1966 : modalités de classement des infrastructures de transports terrestres et isolements acoustiques des bâtiments d’habitation affectés par le bruit.

[10]

Exigences Qualitel vis-à-vis du confort acoustique des bâtiments d’habitation.

[11]

[21]

Arrêté du 9 janvier 1995 : réglementation acoustique applicable aux établissements d’enseignement.

Cahier des charges des éléments en béton par construction à ossature légère. Édition FIB (groupe ECL) - CERIB. Septembre 1989.

[22]

Guide technique de conception ... croix de ST André. CERIB.

[12]

CPT Planchers. Titre I.

[23]

[13]

CPT Planchers. Titre II.

Recommandation technique pour écrans acoustiques. CERTU.

[14]

CPT Planchers. Titre III.

[24]

[15]

Instruction technique relative à l’assainissement des agglomérations (circulaire 77 284).

CCTP Chambre de télécommunication. Édition France Telecom.

[25]

[16]

Conception hydraulique. Détermination de la taille nominale. Installation. Exploitation. Guide édité par la FIB.

Mise en œuvre des chambres à radier à reconstituer. Guide FIB-Telecom.

[26]

[17]

Guide de conception et de réalisation des chaussées en pavés en béton. Syndicat FIBVoirie Environnement.

[18]

Aménagements urbains et produits de voirie en béton. Conception et réalisation. Édition CIMBÉTON.

[28]

[19]

Guide de conception et de réalisation des chaussées en dalles de béton. Syndicat FIBVoirie Environnement.

Béton hydraulique dans la machine-outil. Guide pratique CERMO n° 76. Juin 1992. SCHULZ (H.) et NICKLAU (R.G.). – Designing machine tool structures in polymer concrete. The international journal of cement composite and light weight concrete. Vol. 5, n° 3. Août 1983. Règles professionnelles concernant l’utilisation des mastics pour l’étanchéité. SNJF Sept. 1989.

Revues

[20]

Recommandations pour la maintenance du mobilier urbain en béton ou associé à d’autres matériaux. Édition FIB. Mars 1993.

Betonwerk und Fertigteil-Technik (m). Construction Moderne (tri). Les Cahiers techniques du Bâtiment (m.)

[27]

Normalisation. Réglementation MURS ET CLOISONS

EN 771-3

■ Maçonneries P 01-001 9-90

Éléments de maçonnerie en béton (granulats courants et légers).

EN 772-1

Détermination de la résistance en compression.

EN 772-2

Dimensions de coordination des ouvrages et des éléments de construction.

Détermination du pourcentage empreinte sur papier.

EN 772-6

Détermination de la résistance en traction par flexion.

Blocs en béton pour murs et cloisons : définitions.

EN 772-11

Détermination de l’absorption d’eau par capillarité.

EN 772-13

Détermination de la masse volumique absolue sèche et de la masse volumique apparente sèche des éléments de maçonnerie.

NF P 01-101

7-64

NF P 14-100

Dimensions des constructions. Coordination modulaire : module de base, modulation des dimensions verticales et horizontales.

de

vides

par

NF P 14-102

4-94

Agglomérés. Blocs en béton destinés à rester apparents. Définitions. Spécifications. Méthodes d’essai. Conditions de réception.

NF P 14-301

9-83

Blocs en béton de granulats courants pour murs et cloisons.

EN 772-14

Détermination des variations dimensionnelles des éléments de maçonnerie en béton.

NF P 14-304

9-83

Blocs en béton de granulats légers pour murs et cloisons.

EN 772-16

Détermination des dimensions. Détermination de la planéité des faces des éléments. Méthodes de détermination des valeurs thermiques de calcul.

NF P 14-402

9-83

Blocs en béton pour murs et cloisons. Dimensions.

EN 772-20

NF P 14-306

2-86

Blocs en béton cellulaire autoclave pour murs et cloisons.

EN 1745

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Doc. C 2 263 - 1

S A V O I R P L U S

P O U R E N S A V O I R P L U S

COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

__________________________________________________________________________________________________

XP P 10-202-1 (DTU 20-1)

4-94

Travaux de bâtiment. Ouvrages en maçonnerie de petits éléments. Parois et murs. Partie 1 : cahier des clauses techniques. Vendue uniquement avec les parties 2 et 3.

Règles PS 92

(NF P 06-013) 12-95

Règles de construction parasismique. Règles PS applicables aux bâtiments, dites règles PS 92 (référence DTU règles PS 92) (remplace règles PS 69 et annexes (P06003), février 1972).

XP P 10-202-2 (DTU 20-1)

4-94

Travaux de bâtiment. Ouvrages en maçonnerie de petits éléments. Parois et murs. Partie 2 : règles de calcul et dispositions constructives minimales. Vendue uniquement avec les parties 1 et 3.

Règles PSMI

(NF P 06-014) 3-95

XP P 10-202-3 (DTU 20-1)

4-94

Travaux de bâtiment. Ouvrages en maçonnerie de petits éléments. Parois et murs. Partie 3 : guide pour le choix des types de murs de façades en fonction du site. Vendue uniquement avec les parties 1 et 2.

Règles de construction parasismique. Construction parasismique des maisons individuelles et des bâtiments assimilés. Règles PS-MI 89 révisées 92. Domaine d’application. Conception. Exécution (remplace règles PS-mi 89 (P06008), mai 1990).

DTU Règles Th-K-G-B-C P 50-702 2-97 Règles Th-K77

P 50-704

P 50-706

4-91 Règles Th-G

9-93 Règles Th-C

Fascicule 65, 65 A 65 B

Cahier des charges FIB relatif aux éléments architecturaux en béton fabriqués en usine.

PRODUITS POUR PLANCHERS

Travaux de bâtiment. Ouvrages en maçonnerie de petits éléments. Parois et murs. Partie 1 : cahier des clauses techniques. Vendue uniquement avec les parties 2 et 3.

■ Poutrelles Eurocode 1 (ENV 1991)

Règles de calcul du coefficient GV des bâtiments d’habitation et du coefficient G1 des bâtiments, autre que d’habitation.

■ Entrevous NF P 14-305 12-86

Règles de calcul du coefficient de performance thermique globale des logements (remplace l’édition précédente) constituée de l’additif de septembre 1988 + correctif de septembre 1989 règles Th-G, Th-BV et Th-C. Compléments pour l’application des labels HPE et solaire.

■ Dalles alvéolées Pr EN 1168-1

■ Composants de façade et éléments architecturaux NF P 10-210-1 (DTU 22-1) 5-93 Murs extérieurs en panneaux préfabriqués de grandes dimensions du type plaque pleine ou nervurée en béton ordinaire.

DTU 24.1

5-93

Travaux de fumisterie. Cahier des charges. Norme homologuée NF P 51-201.

DTU 24.2.1

5-93

Cheminées à foyer ouvert, équipés ou non d’un récupérateur de chaleur, utilisant exclusivement le bois comme combustible. Cahier des clauses techniques. Norme homologuée NF P 51-202.

DTU 24.2.2

5-93

Cheminées équipées d’un foyer fermé ou d’un insert utilisant exclusivement le bois comme combustible. Cahier des clauses techniques. Norme homologuée NF P 51-203.

DTU 24.2.3

2-95

Cheminées équipées d’un foyer fermé ou d’un insert conçu pour utiliser les combustibles minéraux solides et le bois comme combustibles. Partie 1 : cahier des clauses techniques. Norme homologuée NF P 51-2041.

NF P 06-001

6-86

Bases de calcul des constructions. Charges d’exploitation des bâtiments.

P 06-004

5-77

Bases de calcul des constructions. Charges permanentes et charges d’exploitation dues aux forces de pesanteur.

P 08-302

10-90

Murs extérieurs des bâtiments. Résistance aux chocs. Méthodes d’essais et critères.

■ Vide-ordures NF P 81-201 5-93 DTU 63.1

P 08-322

4-86

Façades construites avec des composants. Essais de résistance aux pressions et dépressions statiques engendrées par le vent.

Règles BAEL 91 (DTU P 18-702) 3-92

Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé, suivant la méthode des états limites.

Règles NV 65 et N 84 (DTU P 06-002) 5-94

Règles N84

(DTU P 06-006) 9-96 et 7-97

Doc. C 2 263 - 2

Produits préfabriqués en béton. Dalles alvéolées pour planchers. Partie 1 : dalles précontraintes (à l’état de projet en 1997).

■ Conduits de fumée et de ventilation XP P 51-321 4-95 Produits industriels en béton. Conduits de fumée en béton. Constitué par : XP P 51321, avril 1995 erratum 1, avril 19995.

Norme de performance dans le bâtiment. Présentation des performances des façades construites avec des composants de même origine.

Façades construites avec des composants. Essais de résistance aux chocs.

Agglomérés. Entrevous en béton de granulats courants et légers pour planchers à poutrelles préfabriqués.

AUTRES COMPOSANTS

4-86

4-86

Bases de calcul et actions sur les structures.

Eurocode 2 (ENV 1992.1.1 et ENV 1992.1.3) Bases de calcul et actions sur les structures.

P 05-321

P 08-321

Exécution des ouvrages de génie civil en béton armé ou précontraint.

5-93

Travaux de bâtiment. Installations de vide-ordures. Cahier des clauses techniques. Installations de vide-ordures. Cahier des clauses techniques. Norme homologuée NF P 81-201.

■ Extracteurs statiques XP P 50-413 8-93 Ventilation. Conduits de ventilation naturelle et conduits de fumée. Code d’essai et classement des extracteurs statiques. ■ Tuiles NF EN 490

12-94

Tuiles et accessoires en béton. Spécification des produits.

Règles définissant les effets de la neige et du vent sur les constructions et annexes. Règles n 84 action de la neige sur les constructions. (Remplace édition de janvier, février 1987).

NF EN 491

12-94

Tuiles et accessoires en béton. Méthodes d’essais.

Action de la neige sur les constructions (fascicule 61).

P 31-205 (DTU 40.241)

6-90

Couvertures en tuiles planes en béton à glissement et à emboîtement longitudinal. Cahier des clauses techniques.

P 31-206 (DTU 40.25)

12-84

Couverture en tuiles plates en béton.

P 31-207 (DTU 40.24)

5-93

Références commerciales des parties 1/2 (changement de statut du

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__________________________________________________________________________________________________ COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

DTU 40.24). Constituée par NF P 31207. Partie 1 : cahier des clauses techniques NF P 31-207. Partie 2 : cahier des clauses spéciales. NF P 31-313

DTU 20.1

8-96

Produits de couverture. Tuiles en béton à glissement à emboîtement longitudinal de classe montagne. Définition, caractéristiques, marquage.

4-94

Ouvrages en maçonnerie de petits éléments. Parois et murs. Partie 1 : cahier des clauses techniques. Norme expérimentale XP P 10-202-1. Partie 2 : règles de calcul et dispositions constructives minimales. Norme expérimentale XP P 10-202-2. Partie 3 : guide pour le choix des types de murs de façades en fonction du site. Norme expérimentale XP P 10-202-3. (Amendement A1 au CCT, amendement A1 au RDC et amendement A1 au guide, décembre 1995).

■ Escaliers Règles BAEL 91 (DTU P 18-702)

3-92

Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé, suivant la méthode des états limités.

DTU 21, additif n° 1

5-93

Exécution des travaux en béton. Cahier des clauses techniques. Norme homologuée NF P 18-201. Additif n° 1 relatif aux marches préfabriquées, indépendantes, en béton armé, pour escaliers.

DTU 21.3

10-70 Dalles et volées d’escalier préfabriquées, en béton armé, simplement posées sur appuis sensiblement horizontaux.

EN 681-1

Spécifications des matériaux pour garnitures d’étanchéité pour joints de canalisations utilisées dans le domaine de l’eau et de l’étanchéité. Partie 1 : caoutchouc vulcanisé.

Pr EN 752

Réseaux d’évacuation et d’assainissement à l’extérieur des bâtiments.

Pr EN 1295

Dimensionnement mécanique des canalisations enterrées.

NF EN 1610

Mise en œuvre et essai des branchements et canalisations d’assainissement.

Pr EN 1916

Tuyaux et pièces spéciales en béton non armé, béton fibré acier et béton armé.

Fascicule 70 du CCTG

Ouvrages d’assainissement.

■ Regards et boîtes de branchement NF P 16-342 11-90 Évacuation, assainissement. Éléments fabriqués en usine pour regards de visite en béton sur canalisations d’assainissement. Définitions spécifications, méthodes d’essais, marquage, conditions de e réception. (2 tirage). NF P 16-343

11-90 Évacuation, assainissement. Éléments fabriqués en usine pour boîtes de branchement en béton sur canalisations d’assainissement. Définitions, spécifications, méthodes d’essais, marquage, conditions de réception. (2e tirage).

Pr EN 1917

Regards de visite et boîtes de branchement en béton non armé, fibré acier et béton armé.

Fascicule 70 du CCTG

Ouvrages d’assainissement.

NF P 01-013

8-88

Essais des gardes-corps. Méthodes et critères.

NF P 01-012

7-88

Dimensions des gardes-corps. Règles de sécurité relatives aux dimensions des gars-corps et rampes d’escalier (2e tirage, octobre 1988).

■ Fosses septiques toutes eaux Pr EN 12-566 XP P 16-603 (ex DTU 64.1)

Petites installations de traitement des eaux usées.

12-92 Mise en œuvre des dispositifs d’assainissement autonome.

NF P 06-001

7-86

Bases de calcul des constructions. Charges d’exploitation des bâtiments.

■ Séparateurs de boues et liquides légers P 16-440 12-94 Séparateurs de boues et de liquides légers préfabriqués en béton.

NF P 87-301

7-76

Escaliers. Marches et contre-marches en béton de ciment pour volées droites.

Pr EN 858

NF P 91-201

7-78

Construction. ques.

NF S 31-057

10-82 Vérification de la qualité acoustique des bâtiments.

NF S 90-311

1-84

Handicapés

physi-

Matériel médico-chirurgical. Spécifications des brancards et de leurs supports.

ASSAINISSEMENT ET ÉPURATION ■ Tuyaux d’assainissement NF P 16-100

NF P 16-341

Séparateurs de liquides légers. Partie 1 : Principe, spécifications et essais, marquage et contrôle de qualité. Partie 2 : dimensionnement, mise en œuvre, entretien.

12-88 Canalisations. Aptitude à l’emploi des tuyaux circulaires et autres éléments pour réseaux d’assainissement sans pression. Définitions, spécifications, méthodes d’essais, marquage, conditions de réception. 11-90 Évacuations, assainissement. Tuyaux circulaires en béton armé et non armé pour réseaux d’assainissement sans pression. Définitions, spécifications, méthodes d’essais, marquage, conditions de réception. (2e tirage).

VOIRIE ET SIGNALISATION ■ Bordures et caniveaux NF P 98-302

6-82

Bordures et caniveaux préfabriqués en béton.

Pr EN 1340

Éléments pour bordures en béton. Prescriptions et méthodes d’essai.

Fascicule 31 du CCTG

Bordures et caniveaux en pierre naturelle ou en béton et dispositifs de retenue en béton.

■ Bordures hautes Fascicule 31 du CCTG

Bordures et caniveaux en pierre naturelle ou en béton et dispositifs de retenue en béton.

NF P 98-409

12-96 Barrières de sécurité routières. Critères de performances, de classification et de qualification.

P 98-453

12-92 Équipements de la route. Balisage temporaire : séparateurs modulaires de voies. Définitions et spécifications.

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Doc. C 2 263 - 3

P O U R E N S A V O I R P L U S

P O U R E N S A V O I R P L U S

COMPOSANTS PRÉFABRIQUÉS EN BÉTON

__________________________________________________________________________________________________

■ Pavés en béton NF P 98-303

7-88

Pavés en béton.

P 98-305

8-94

Produits en béton manufacturé. Pavés structures en béton.

NF P 98-306

12-89 Produits en béton manufacturé. Pavés jardin en béton.

XP P 98-335

12-93 Chaussées urbaines. Mise en œuvre des pavés et dalles en béton, des pavés en terre cuite et des pavés et dalles en pierre naturelle.

caractéristiques intrinsèques relatives à l’isolation aux bruits aériens.

Pr EN 1338

Pavés en béton. Prescriptions et méthodes d’essai.

Fascicule 29 du CCTG

Travaux, construction, entretien des voies, places et espaces publics, pavés et dallés en béton ou en roche naturelle.

■ Dalles en béton P 18-578

XP P 98-307

10-90 Granulats. Mesure de la rugosité d’une surface à l’aide du pendule de frottement. 7-96

Dalles en béton. Dalles en béton pour revêtements de sol extérieurs ou assimilés.

EN 1317

Dispositifs de retenue routiers. Partie 1 : terminologie et dispositions générales pour les méthodes d’essais. Partie 2 : classes de performance, critères d’acceptation des essais de choc et méthodes d’essais pour les glissières de sécurité.

Pr EN 1339

Dalles en béton pour revêtement. Prescriptions et méthodes d’essai.

Fascicule 29 du CCTG

Travaux, construction, entretien des voies, places et espaces publics, pavés et dallés en béton ou en roche naturelle.

■ Mobilier urbain NF P 99-610

6-91

Mobilier urbain d’ambiance et de propreté. Bancs publics. Caractéristiques de robustesse et de stabilité des bancs publics.

AUTRES COMPOSANTS ■ Clôtures Pr EN 12-839 ■ Murs de soutènement Eurocode 7 XP ENV 1997-1

■ Murs antibruit EN 1793-1

EN 1793-2

EN 1793-3

Méthode d’essai pour la détermination de la performance acoustique : spectre sonore normalisé de la circulation.

Pr EN 1793-4

Méthode pour la détermination de la performance acoustique : perte par insertion.

Pr EN 1793-5

Méthode pour la détermination de la performance acoustique : caractéristiques intrinsèques : valeurs en situ d’absorption acoustique et d’isolation contre le bruit aérien.

NF S 31-089

Calcul géotechnique.

Méthode d’essai pour la détermination de la performance acoustique : caractéristiques intrinsèques relatives à l’absorption. Méthode d’essai pour la détermination de la performance acoustique :

Acoustique. Code d’essai pour la détermination de caractéristiques acoustiques d’écrans installés en champ libre.

Pr EN 1794-1

Performances mécaniques et exigences en matière de stabilité.

Pr EN 1794-2

Prescriptions générales pour sécurité et l’environnement.

Pr EN 1794-3

Durabilité non acoustique.

la

■ Chambres de télécommunications NF P 98-050 10-91 Produits en béton manufacturé. Chambres de télécommunications préfabriquées en béton armé. Définitions, caractéristiques et spécifications, essai, marquage. P 98-051

11-94 Produits industriels en béton. Chambres de télécommunications préfabriquées en béton armé à radier à reconstituer. Définitions, caractéristiques et spécifications, essais, marquage.

■ Poteaux pour lignes aériennes NF C 67-200 12-81 Poteaux en béton armé. Spécifications. (Norme enregistrée transformée en norme homologuée le 20 août 1996). NF C 67-220

6-87

NF C 67-250

12-81 Poteaux en béton précontraint. Spécifications. (Norme enregistrée transformée en norme homologuée le 20 août 1996).

Éléments pour clôtures.

12-96 Eurocode 7 calcul géotechnique. Partie 1 : règles générales. Indice de classement : P 94-250-1.

7-90

■ Caillebotis pour l’élevage Pr EN 12737 ■ Caveaux NF P 98-049

Supports pour lignes aériennes. Poteaux en béton de classes D et E.

Caillebotis en béton préfabriqué. 9-94

Produits en béton manufacturé. Caveaux autonomes préfabriqués en béton. Caractéristiques et performances. Essais, marquage, conditions de réception.

■ Cales d’armatures Fascicule 65 A du CCTG Fascicule 65 B du CCTG

Organismes Organismes

Fédérations

Association technique de l’industrie des liants hydrauliques ATILH. Bureau international du béton manufacturé BIBM. Centre d’études et de recherches de l’industrie du béton CERIB. Centre d’études sur les réseaux, les transports, urbanismes et constructions publiques CERTU. Centre scientifique et technique du bâtiment CSTB. Cimbéton. Laboratoire central des ponts et chaussées LCPC.

Fédération de l’industrie du béton FIB. Syndicat des entreprises internationales de matériels de travaux publics, mines et carrières, bâtiment et levage SEIMAT. Syndicat national des industries d’équipement MTPS.

Doc. C 2 263 - 4

Expositions BATIMAT 1999 Paris INTERMAT 2000 Paris BAUMA 2001 Munich

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