Procédé pour obtenir, lors de l'élaboration du béton, des matériaux granuleux présentant une teneur en eau constante et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé La présente invention concerne un procédé pour obtenir, lors de l'élaboration du béton, des maté riaux granuleux, naturels ou artificiels, présentant une teneur en eau constante. Elle comprend également une installation pour la mise en #uvre de ce procédé.
Les travaux de recherche dans le domaine de la résistance des bétons ont montré que la résistance mécanique d'un béton hydraulique, et en particulier sa résistance à la compression, qui conditionne ses caractéristiques essentielles est fonction du rapport
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- C étant la quantité de ciment par unité de volume de béton ; - E la quantité d'eau.
On constate ainsi que le réglage de la quantité d'eau dans une fabrication de béton hydraulique est aussi important que celui du ciment. Or, dans la grande majorité des cas, le premier est opéré avec beaucoup moins de soin que le second. Cette parti cularité est responsable du défaut de régularité des qualités des bétons hydrauliques, défaut que l'on constate actuellement dans de nombreuses produc tions industrielles.
Ce réglage de la quantité d'eau est compliqué parce qu'avant leur emploi les matériaux sont géné ralement conservés: en plein air. Ils présentent donc, au moment de leur introduction dans la bétonnière, des teneurs en eau très variables. Cette variation dépend, en tout premier lieu, des conditions atmo sphériques ambiantes.
Il est à noter, en particulier, que la quantité de sable à introduire dans une béton nière peut présenter des teneurs en eau pouvant varier entre des limites extrêmes proportionnelles à 1 et 100 ; la limite maximale pouvant d'ailleurs présenter à elle seule, dans le cas, par exemple, de sable rela tivement fin, la quantité d'eau totale que l'on devrait introduire dans la bétonnière si ce sable était à l'ori gine complètement sec.
Le moyen le plus généralement employé pour régler la teneur en eau dans la bétonnière consiste à contrôler la teneur en eau sur des échantillons pré levés sur les stocks. On considère la valeur mesurée comme une valeur moyenne de l'ensemble; et la quantité d'eau à ajouter en supplément dans la béton nière est réglée à partir de cette valeur moyenne.
De telles déterminations sont faites généralement sur de petits échantillons de quelques kilogrammes de sable et de gravillons, par différentes méthodes et appareils tels que les picnomètres à air ou à eau, par exemple. Comme on peut l'imaginer, de telles déter minations, qui ne sont répétées qu'une ou deux fois par jour, ne donnent qu'une approximation très gros sière de la teneur en eau réelle des matériaux intro duits à chacune des gâchées.
Par ailleurs, de telles mesures effectuées sur quelques kilogrammes de matériaux prélevés sur des stocks pouvant comporter des centaines, sinon des milliers de tonnes de maté riaux, ne peuvent présenter, outre les possibilités de variations atmosphériques entre deux contrôles, qu'un ordre de grandeur sans rapport avec la valeur de la teneur en eau de chacune des quantités élémentaires de matériaux introduites successivement dans la bétonnière.
A cette méthode artisanale, qui est devenue incompatible avec les actuelles possibilités de pro duction industrielle, on tend vers certaines méthodes plus élaborées. Ces méthodes font généralement appel aux phénomènes électriques. Par exemple, on tient compte dans celles-ci que la résistivité électrique du sable mouillé est fonction de sa teneur en eau. De même sa constante diélectrique. On fait appel égale ment aux mesures par absorption des ondes centi métriques et aussi à celles mettant en jeu la conduc tion thermique. Les méthodes radioactives ont égale ment fait l'objet de tentatives d'applications pratiques.
On a également tenté d'industrialiser ces méthodes et de les adapter, non seulement au contrôle sur échantillons prélevés, mais également au réglage direct, sur la bétonnière de la quantité d'eau à intro duire:
si, en effet, à l'aide d'un de ces dispositifs, il était possible de déterminer automatiquement et sys tématiquement la quantité d'eau préexistante dans chacune des quantités élémentaires de matériaux introduits dans la bétonnière, il serait également pos sible, par l'intermédiaire de dispositifs d'automation électronique, partant des phénomènes électriques pré cités, de régler automatiquement, pour chacune des gâchées, la quantité d'eau à ajouter dans la béton nière pour que, en définitive, chacun des mètres cubes de béton produit, le soit à partir de la même quantité d'eau totale.
Malhereusement, les tentatives de réalisation pour suivies dans ce sens, outre les prix prohibitifs des installations qu'elles entraînent, n'ont jamais permis d'obtenir les résultats de régularité escomptés.
La raison en est la suivante : quel que soit le prin- cipe retenu par ces méthodes, la mesure de teneur en eau est toujours faite par rapport à un volume déter miné de matériaux et non par rapport à son poids.
,Or, et surtout s'il agit de sable dont on connaît les particularités de foisonnement en fonction de ses teneurs en eau, cette mesure est entachée d'erreurs toujours importantes compte tenu justement de ce phénomène de foisonnement: il peut entraîner; en particulier lors de l'introduction du sable mouillé dans la bétonnière, une erreur, non seulement sur la teneur en eau, mais également sur la teneur en sable.
On a vérifié, par exemple, qu'une erreur de 2 11/o sur la teneur en eau peut entraîner une erreur de 20 ' /o sur la teneur en sable, si ce dernier est introduit en volume apparent. Réciproquement, si la teneur en eau est mesurée par rapport à un volume de sable donné, par exemple, comme il est fait par les méthodes précitées, il en résulte de très graves erreurs, non seulement sur la teneur en eau mais éga lement sur la quantité même des matériaux introduits.
La présente invention a pour but de remédier à ces difficultés et le procédé qui en fait l'objet se dis tingue par le fait qu'on gorge d'eau les matériaux devant être utilisés, puis on les égoutte ou on les essore avant leur emploi.
L'installation que comprend également l'invention et qui sert à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus se distingue par le fait qu'elle comprend un bac d'ho mogénéisation et d'imbibition des matériaux; un dis positif d'amenée des matériaux dans ledit bac, des moyens pour maintenir l'eau dans le bac à un niveau constant, des pales mobiles animées d'un mouvement de- rotation autour de l'axe principal du bac pour triturer les matériaux immergés ;
des bras fixés à l'intérieur du bac et coopérant avec lesdites pales mobiles, et un dispositif d'évacuation des matériaux triturés hors du bac.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation que comprend l'invention la fig. 1 est une vue en coupe du bac d'homogé néisation et d'imbibition et du dispositif d'évacuation et d'égouttage des matériaux, la fig. 2 est une vue en plan du bac et de son dispositif de reprise.
L'installation représentée comprend un bac 2 d'homogénéisation et d'imbibition des matériaux arri vant par une goulotte 1. Ce bac est constamment rempli d'eau jusqu'à un niveau 3. La constance de ce niveau est maintenue par un dispositif pouvant être constitué par un flotteur dont la position règle la fermeture ou l'ouverture d'un robinet d'alimen tation en eau.
A l'intérieur de ce bac, tournent, à vitesse lente, les pales d'homogénéisation 4. Ces pales 4 sont fixées sur un arbre vertical 5 entraîné en rotation par un moteur 6 par l'intermédiaire d'une transmission 7 à poulies, courroies, chaînes ou engrenages.
A l'intérieur du bac, pour éviter la rotation en bloc des agrégats et de l'eau, des bras rigides 4' sont fixés à la paroi interne dudit bac.
Les matériaux introduits dans le bac 2 d'une manière continue ou discontinue suivant le mode de fabrication du béton, s'écoulent par gravité dans un excès d'eau. Ils sont brassés dans l'eau par les pales mobiles 4 ; les éléments fixes 4' empêchant le mouve ment de rotation en bloc comme il a été dit et faci litant le démorcelage ou le démottage des matériaux le cas échéant.
Par ailleurs, ce brassage permet éven tuellement une élimination de certaines. impuretés et particules indésirables, telles que fines particules argi leuses par exemple, particules qui sont mises en sus pension et peuvent être recueillies le cas échéant au niveau supérieur 3.
Dans une variante, les eaux plus ou moins chargées de matières en suspension, peu vent être évacuées vers un ou plusieurs bassins ou bacs décanteurs en vue de leur récupération. Pour faciliter la vidange et le nettoyage du bac, un robinet de vidange est monté à sa partie inférieure.
Par ailleurs le bac 2 présente une extension 8 disposée de telle façon qu'elle soit à l'extérieur de la section brassée par les pales. Cette disposition a pour objet de mettre l'extension 8 à l'abri des mouvements d'agitation de l'eau et des matériaux et permet ainsi l'accumulation et la récupération des matériaux.
Cette dernière est opérée par exemple par une chaîne à godets 9, inclinée sur l'horizontale. Cette chaîne est disposée à l'intérieur d'une canalisation oblique 10, dont la partie inférieure se raccorde à l'extension 8, et la partie supérieure débouche à l'air libre. Le plan d'eau supérieur du bac 2 s'étend ainsi dans l'extension 8 et à la partie inférieure de la canalisation 10.
La chaîne à godets est mue par le moteur 6, par l'intermédiaire d'une transmission 11 à chaînes, courroies ou engrenages 11. Un dispositif d'accouple ment permet au moteur 6 d'entraîner soit seulement les pales du bac 2, soit seulement la chaîne 9 ou à la fois les pales et la chaîne.
Les godets de la chaîne 9 sont pourvus de fonds ou de parois en toile métallique, tôle perforée ou tout revêtement capable de permettre l'égouttage des- dits matériaux après leur sortie du plan d'eau.
Pour accélérer l'égouttage en question et dimi nuer la dispersion de son effet, la chaîne à godets ou plus précisément les godets sont animés de secous ses ou soumis à des vibrations. Ce résultat est obtenu, par exemple, en munissant l'arbre supérieur 12 d'une came l'obligeant à de petits déplacements verticaux répétés ou en imprimant directement à cet arbre des vibrations à l'aide d'un balourd monté sur son axe et tournant à grande vitesse.
A titre de variante, la chaîne à godets peut être remplacée par une vis d'Archimède d'axe oblique des tinée à prélever les matériaux à la partie inférieure du bac et à les évacuer à l'extérieur du dispositif. Cette vis est disposée à l'intérieur d'une canalisation revêtue à sa partie inférieure d'une toile métallique ou tout autre revêtement permettant l'écoulement de l'eau. Pour accélérer cet écoulement, la canalisation peut être également soumise à des chocs ou à des vibrations, comme dans l'exemple précédent.
Enfin, ladite canalisation est elle-même entourée d'une cana lisation oblique se raccordant à l'extension 8 du bac, cette dernière canalisation formant vase communi quant avec le bac et étant disposée comme représenté en 10.
Dans une autre variante, l'égouttage des maté riaux peut être également obtenu par essorage à l'aide d'une centrifugeuse disposée à la suite du dis positif d'évacuation. Cet essorage peut être également obtenu par envoi d'air comprimé dans un bac à dou ble paroi, la paroi interne étant poreuse<B>;</B> le bac externe servant à recueillir l'eau d'essorage.
Les matériaux ainsi traités sont évacués à l'extré mité supérieure de la canalisation 10 en 12 et présen tent une teneur en eau constante. Ces matériaux peu vent ainsi être pesés et recueillis d'une façon continue ou discontinue, suivant le mode de fabrication du béton et utilisés sans aléa puisqu'un poids P de maté riaux mouillés comme décrit répond à la relation sui vante quel que soit l'état initial du matériau <I>P =</I> p+e où p est le poids de matériaux secs et e la quantité e d'eau.
D'autre part, on a le rapport
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K étant une constante dépendant du type de maté riau traité et du réglage de l'installation décrite. Les secousses ou vibrations imprimées aux maté riaux, lors de leur remontée, permettent outre l'accé lération des processus opératoires, de pousser l'égout tage ou l'essorage à une limite telle que la teneur en eau définitive soit inférieure à la quantité d'eau totale nécessaire à la fabrication du béton.
Nous donnons ci-après, à titre d'exemple, les caractéristiques relevées lors du traitement de maté riaux, dans une installation telle que décrite. Le béton à réaliser avait la composition suivante, par mètre cube de béton mis en aeuvre
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- <SEP> ciment <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 350 <SEP> kg
<tb> - <SEP> gravillon <SEP> 10/25 <SEP> mm <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1100 <SEP> kg
<tb> - <SEP> sable <SEP> 0/6 <SEP> mm <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 800 <SEP> kg
<tb> - <SEP> eau <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 1701 Le traitement a permis d'obtenir, d'une façon continue et précise à 0,25 'o/o près 1. des gravillons comportant 2,5 'o/o d'eau 2. du sable comportant 16 'o/o d'eau Il a suffi ainsi de régler, à la fabrication du béton, des dispositifs de distribution et de pesées de telle façon qu'on puisse obtenir 1. 1100 -I- 27,5 = 1127 kg 5 de gravillon mouillé 2. 800 -I- 128 = 928 kg de sable mouillé par mètre cube de béton.
Il ne restait donc plus qu'à ajouter dans la béton nière 14,5 litres d'eau par mètre cube de béton pour qu'en définitive celui-ci présente d'une manière con tinue, un dosage strictement constant et égal au dosage théorique prescrit; et ceci quelles que soient les teneurs en eau préexistantes dans les matériaux et les varia tions possibles de ces teneurs au cours des fabrica tions.
Il a été constaté, lors de l'emploi de l'installation décrite, une faible variation des teneurs en eau des matériaux traités. Celle-ci reste en effet, au maxi- mum, de l'ordre de 0,25%. Ce n'est que lorsque le dispositif subit des arrêts prolongés (de l'ordre de la demi-heure) que cette teneur peut présenter des écarts, par défaut, quelque peu appréciable par rap port à la valeur normale de réglage.
Les écarts en question n'intéressent d'ailleurs qu'une faible quantité de matériaux : ceux restés en attente dans le dispositif d'évacuation.
Dans l'éventualité d'un arrêt prolongé, il suffit à la remise en fonctionnement, de prélever les quel ques premières dizaines de kg de matériaux traités et de les éliminer ou mieux de les recycler dans le bac homogénéisateur.
Une des particularités de l'installation décrite est d'obliger à la fabrication du béton à partir de maté riaux gorgés d'eau. On sait, en effet, que si les agré gats sont poreux et même très légèrement poreux, il est indispensable justement de confectionner le béton à partir de matériaux gorgés d'eau et non à par tir de matériaux secs. Faute de prendre cette précaution, on risque, en effet, de réaliser des bétons présentant une médiocre cohésion par suite d'une mauvaise hydratation du liant aux interfaces des agrégats.
L'installation décrite s'applique aussi bien aux dis positifs capables d'assurer des débits pouvant attein dre 30 à 50 kg de matériaux par seconde, pour les Centrales à béton par exemple, qu'à ceux assurant quelques kilogrammes par seconde, pour les installa tions traditionnelles de fabrication du béton sur chan tier. La dimension du bac homogénéisateur et l'éner gie nécessaire pour le brassage des matériaux et leur récupération varient en fonction des débits à assurer. Cette énergie est néanmoins relativement faible et reste inférieure à celle nécessaire au malaxage du béton.