Techno-Materiel de Betonnage [PDF]

Zitiervorschau

INSTALLATION DE CHANTIER

FABRICATION ET TRANSPORT DU BETON

1ère partie: LE MATERIEL DE PRODUCTION DU BETON

- CONCEPTION D'UNE CENTRALE A BETON -

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TECHNOLOGIE MATERIELS

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A P P A R E I L S

FABRICATION ET TRANSPORT DU BETON

D E

TECHNOLOGIE MATERIELS

M A L A X A G E

LES BETONNIERES Bétonnières à axe incliné:

   

Capacité inférieure à 500 litres. Inclinaison de la cuve sur l'horizontale  20°. Vidage par basculement de la cuve. Utilisée sur les petits chantiers.

Bétonnières à axe horizontal:



Les matériaux sont brassé par des pales solidaires du tambour. Le mélange est réalisé par élévation et chute des matériaux par gravité, accompagnées d'un déplacement dans le sens axial.  Vidage par inversion du sens de rotation.  Capacité jusqu'à 1500 litres.  Le malaxage est plus homogène qu'avec les bétonnières inclinées.

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LES MALAXEURS

Malaxeurs à axe vertical: Le malaxage des constituants est obtenu par le déplacement relatif des pales par rapport à la cuve. Les malaxeurs sont de loin les mailleurs mélangeurs, mais ils nécessitent des moteurs 2 à 3 fois plus puissants que ceux des bétonnières et un entretien plus important.

Malaxeur à cuve fixe avec train de palettes rotatif concentrique.

Malaxeur à cuve fixe avec un ou deux trains tournants de palettes rotatives excentrées (malaxeur dit "à train valseur").

Malaxeur à cuve tournante avec un ou deux trains fixes et excentrés de palettes rotatives dans le même sens ou à contre courant.

Malaxeur à effet intensif dit "malaxeur à tourbillons".

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Brassage des constituants dans un malaxeur à trains valseurs

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- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D'UN MALAXEUR A TOURBILLONS -

Pendant les 3 premières opérations, la cuve tourne dans le sens opposé à celui des pales, les mouvements s'additionnent, ce qui entraîne un effet de brassage important, même à faible vitesse.

Malaxeurs à axe horizontal:

Réalisent un malaxage intensif durant un cycle de durée assez courte (moins d'une minute).

Malaxeurs à axe incliné:

Assez peu employés, surtout pour sols ou graves traitées aux liants hydrauliques.

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DUREE DU MALAXAGE Objectif visé:  obtenir un mélange homogène. Bétonnières: A axe incliné:

t = 120 D

Avec t : durée du malaxage en secondes

A axe horizontal:

t = 90 D

Et D : diamètre de la cuve en m

Ordre de grandeur:

1

à

3 minutes

Béton très plastique

Béton ferme

Malaxeurs: Ordre de grandeur: 40 à 60 secondes

- EXEMPLE DE CYCLE DE MALAXAGE POUR UNE BETONNIERE -

- PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DES BETONNIERES ET MALAXEURS -

S T O C K A G E

E T

D O S A G E

D E S 6

C O N S T I T U A N T S

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STOCKAGE DES GRANULATS Stockage en étoile:

Côté trémie peseuse

Côté stock de granulats

Ce mode de stockage permet de disposer de 4 à 5 granulats avec un volume élevé. les granulats sont stockés sur le sol dans des compartiments délimités par des parois rayonnantes autour d'un prisme sur les génératrices duquel sont fixés des profilés en U renforcés, constituant le départ des cloisons de séparation. Ces cloisons sont réalisées avec des plaques de béton préfabriquées glissées entre des profilés H verticaux dont la base est scellée dans des massifs en béton. Le granulat sélectionné tombe par gravité dans la trémie doseuse lorsque le casque correspondant est ouvert, par un orifice appelé mamelle. Les camions d'approvisionnement déversent les granulats au pied du stock. Les granulats sont ensuite remontés par des appareils de scrapage (pelle tractée ou scrapette, autopelle, dragueline télécommandée ou automatique). Ce type de stockage est de moins en moins utilisé car il requiert des frais fixes d'installation important.

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Stockage en tas:

Vue en élévation

Vue en plan

Les granulats sont disposés en tas sans cloison de séparation (jusqu'à 4 granulats différents). Leur acheminement vers la trémie doseuse est assuré par un ou plusieurs rayons raclants (ou bras raclants). Cette solution offre l'avantage d'économiser les cloisons et les fondations de l'étoile traditionnelle. L'autre avantage est de pouvoir balayer une aire de stockage sous un angle important et d'acheminer les granulats jusqu'à épuisement du stock.

Stockage en silos:

Les granulats sont stockés dans des silos cylindriques ou parallélépipédiques en tôle d'acier dont le fond est équipé de casques à commande pneumatique.

Le mode de remplissage des silos est fonction de la hauteur (chargeuse sur pneus, bande transporteuse, convoyeur à godets).

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DOSAGE DES GRANULATS Dosage pondéral: La masse de granulat à peser est mesurée au moyen de bascules dont le système de pesage est mécanique ou électro-mécanique. Ciment

Granulats

Dispositif de dosage en granulat et ciment sur une centrale ORU

Dosage volumétrique:

Principe: un convoyeur à bande à vitesse constante est placé sous la trémie. Un gabarit placé sur la bande règle l'épaisseur du matériau sur celle-ci. Connaissant la vitesse de la bande, on prédétermine le temps de fonctionnement pour obtenir un volume donné. Ce système présente une imprécision due au foisonnement du sable humide et à l'irrégularité du débit. Ce dispositif est intéressant et conseillé pour les granulats légers très poreux car ils absorbent une quantité d'eau importante. DOSAGE DE L'EAU Le dosage de l'eau est effectué par compteur. Il l'agit d'un compteur de vitesse qui mesure le débit à l'aide d'une turbine, d'une hélice ou d'une roue à ailettes. Ils peuvent être programmés grâce à un dispositif à impulsions avec remise à zéro automatique en fin de dosage. La commande d'ouverture et de fermeture est assurée par des vannes manuelles ou par des soupapes électro-magnétiques (précision de 1 à 3%). La quantité d'eau ajoutée au malaxage doit tenir compte de la teneur en eau des granulats. Pour ce faire, on peut équiper la centrale à béton de sondes d'humidité. Mesure de l'humidité des granulats: Les centrales à béton perfectionnées sont équipées de sondes d'humidité couplées à un dispositif d'automatisation avec correction automatique du dosage en eau. Sonde capacitive: le granulat passe entre deux plaques formant condensateur relié à un circuit électronique. Le granulat humide forme le diélectrique (l'isolant). La capacité du condensateur dépend de la teneur en eau des granulats. La précision est de l'ordre de 0,5% de la teneur en eau. 9

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Sonde à résistivité: Deux électrodes distantes de 50 cm sont placées dans la trémie à granulats. Le principe consiste à mesurer la résistance électrique offerte par le milieu compris entre les électrodes. La résistance électrique diminue lorsque la teneur en eau augmente. Ce type d'appareil est très répandu et donne des résultats avec une précision de 0,2 à 1,5%. Sonde à neutrons: Composée d'un émetteur de neutrons rapides et d'un détecteur de neutrons lents. Le ralentissement des neutrons rapides est du à la présence d'atomes d'hydrogène. L'importance du ralentissement est donc fonction de la teneur en eau du granulat traversé par le rayonnement. La précision est du même ordre que les dispositifs précédents, mais le prix de revient est plus élevé et des précautions sont à prendre pour le personnel. STOCKAGE ET DOSAGE DU CIMENT D'une capacité allant de 30 à 50 tonnes, les silos à ciment se composent de: Corps du silo: constitué de virolles métalliques soudées ou boulonnées; Piétement: tubes d'acier à ancrer dans des massifs de fondation; Cône: partie inférieure du silo terminée par une ouverture  40 cm. Il peut symétrique ou asymétrique par rapport à l'axe (cône déjeté). Il est muni d'une collerette pare pluie évitant le ruissellement de l'eau vers l'orifice; Dépoussièreur: permettant la libre circulation de l'air lors du remplissage ou du vidage (fig.1); Dispositif anti-voûte: pour détruire les voûtes formées par la poudre de ciment au niveau du cône (canon à air comprimé (fig.2) ou membrane dilatable (fig.3)); Détecteur de niveau: pour suivre l'évolution du niveau du ciment (à pendule (fig.4); palpeur dynamométrique (fig.5) où le treuil déroule un câble lesté qui descend dans le silo.

Capacité du silo en fonction de la centrale à béton: Capacité de production de la centrale (m3 foisonnés) Production horaire moyenne (béton foisonné) Capacité du silo (tonnes)

10

0,500

0,600

 1,000

12 à 15

17

25 à 30

30

40

50

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REGLAGE ET CONTROLE DE LA CONSISTANCE DU BETON Les centrales à béton actuelles sont de plus en plus automatisées. Il suffit que l'opérateur sélectionne une formule de composition pré-programmée et enclenche le fonctionnement automatique pour que la centrale réalise une succession de cycles identiques. Le vidage peut être télécommandé par le grutier ou bien lorsque le panier porte benne coulissant arrive en position et actionne un contacteur. Le dosage précis de l'eau à introduire dans chaque gâchée peut être déterminé par un hydromètre. Il s'agit d'un wattmètre enregistreur qui mesure la puissance électrique consommée par l'appareil de malaxage.

TOLERANCES SUR LES DOSAGES: Constituant

Tolérances respectées à 80% des contrôles

Tolérances respectées à 100% des contrôles

Ciment

± 2,5%

± 5%

Addition

± 5%

± 10%

Sable

± 3%

± 6%

Gravillon

± 3%

± 6%

Eau d'apport

± 2%

± 4%

Adjuvants

± 5%

± 5%

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2ème partie: LE MATERIEL DE DISTRIBUTION DU BETON BENNES A BETON

Différents types de bennes:

Critères de choix d'un type de benne: Benne classique à vidage latéral: pour couler des ouvrages horizontaux. Benne à tuyau: pour couler des ouvrages verticaux (voiles, poteaux, piles de pont), et horizontaux. Le tuyau ( 20 cm, longueur 3 m) permet d'éviter la ségrégation dans les ouvrages verticaux et de mieux répartir le béton sur les ouvrages horizontaux. POMPES A BETON

Différents types de pompes à béton:

Pompes à piston: 13

Pompe à 2 pistons

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Principe: Un ou deux pistons actionnés par un groupe hydraulique aspirent et refoulent alternativement le béton de la trémie vers la conduite. Des tiroirs à commande hydraulique canalisent le béton à évacuer. Caractéristiques: - Débit: de 10 à 120 m3/h selon les modèles, pouvant aller jusqu'à 160 m3/h - Diamètre des tuyaux de 80 à 150 mm (couramment 100 mm) - Pression de refoulement:  45 bars

Pompes à pistons "trompe d'éléphant" de Putzmeister:

Pompes à rotor:

Principe: Le béton est chassé dans la canalisation par la compression du tuyau souple de pompage au moyen de galets tournants dans une cuve sous vide. Après le passage du galet, le tuyau reprend sa forme initiale sous l'effet de la dépression et aspire le béton contenu dans la trémie de réception à l'intérieur de laquelle tournent les pales de l'agitateur. Caractéristiques: - Débit: de 10 à 70 m3/h - Distance de refoulement 120 m horizontalement ou 30 m verticalement - Avantage: pompage réversible, montage et nettoyage rapide - Inconvénient: durée d'utilisation du tuyau souple limitée (1000 m3 pompés) 14

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Possibilités et performances des pompes à pistons: -

-

Pression à exercer par la pompe:

P: pression en bars L: longueur de la canalisation en mètres f: coefficient de frottement du béton dans la canalisation (f varie de 0,20 pour des tubes neufs lisses à 0,40 pour des tubes usagés rugueux) H: hauteur de dénivellation en mètres Limite d'utilisation en distance équivalente: D: distance horizontale en mètres H: dénivellation en mètres C1: nombre de coudes à 90° C2: nombre de coudes à 135°

Veiller à limiter le nombre de changements de direction et prévoir une partie rectiligne d'au moins 4 mètres à la sortie de la pompe.

Abaque de production d'une pompe à béton: Exemple d'utilisation: Quelle puissance de pompe doit on prévoir pour un débit demandé de 40 m3/h. La canalisation fait 125 mm de  et elle est constituée d'une distance horizontale de 170 m, d'une distance verticale de 20 m, de 10 coudes à 90° et de 3 coudes à 60°. Le béton est de consistance plastique (A=9cm). Précisions spécifiques à cet abaque: - On doit ajouter une surpression de 0,25 bars par mètre de dénivelée; - Chaque coude entraîne une perte de charge. On compte pour cela une surlongueur de 1 mètre par 10° d'angle. Solution: - Longueur de canalisation équivalente: L=

Qualités requises d'un béton pompable: Le béton doit être bien plastique avec une bonne cohésion et un faible ressuage. - La courbe granulométrique doit être continue, Le sable, de préférence roulé, doit avoir un module de finesse plutôt faible (Mf  2,5), avec une courbe granulométrique contenue dans le fuseau recommandé ci-dessous; Le coefficient d'absorption des granulats doit être inférieur à 3%; Le diamètre D du plus gros granulat doit être inférieur au quart du diamètre du tuyau; Un adjuvant plastifiant améliore la pompabilité.

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TREMIES D'ATTENTE Ces trémies permettent de stocker temporairement le béton frais dès sa fabrication ou sa livraison par camion toupie, en attendant sa reprise et sa distribution par benne ou pompe à béton. La capacité de la cuve varie de 2,500 m 3 à 9 m3, une capacité de 6 m3 étant couramment utilisée. Elles sont équipées de pales d'agitation pour garantir l'homogénéité du béton frais. Certaines sont équipées d'un dispositif de relevage hydraulique pour faciliter le vidage.

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MAT DE BETONNAGE Le mât de bétonnage permet de couler du béton dans tous les types de coffrages. Il est déplaçable à la grue sans débrancher la tuyauterie de refoulement.

Exemple d'installation:

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