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  1. ISET Nabeul Département de Génie Civil Centrales et Engins de Chantiers Enseignant: Anis Cherif A.U: 2014 - 2015 1
  2. Chapitre 5 Centrale à béton 2
  3. Introduction L’évolution des techniques de construction des ouvrages en béton armé a conduit à une modernisation des postes de fabrication à fin de:  améliorer la qualité de l’article « béton »  augmenter la cadence de la production 3
  4. Introduction Bétonnière Auto bétonnière Centrale à béton 4
  5. Sommaire 1. Les bétonnières 1.1. à tambour basculant 1.2. à inversion de marche 2. Les auto bétonnières 3. Les centrales à béton 3.1. stockage et dosage 3.2. malaxage 3.3. environnement d’une centrale 3.4. transport 3.5. pompage 5
  6. 1. Les bétonnières À tambour basculant À inversion de marche 6
  7. 1. Les bétonnières À tambour basculant Elément de malaxage: • Cuve cylindro-conique • des nervures de malaxage Position de la cuve • Vers le haut pour le malaxage • Vers le bas pour le vidage Déplacement • Châssis à un essieu avec timon de traction • Châssis à 2 essieux 7
  8. Bétonnière à simple essieu: • Position haute pour le malaxage • Position basse pour le vidange • Chargement manuel • Guidage de la cuve est assuré par le volant 1. Les bétonnières 8
  9. 1. Les bétonnières Les différents constituants du mortier ou du béton sont mélangés dans la cuve grâce à sa rotation et à la présence d'ailettes dont le rôle est de mixer les différents constituants. 9
  10. Les matériaux sont généralement introduits par jets des pelles en quantités imprécises à partir des stockes assez mal protégés . C’est souvent le « savoir faire » du maçon et son « coup d’œil » dans la bétonnière qui permettront d’obtenir un béton convenable. 1. Les bétonnières 10
  11. Caractéristiques du béton produit – Bétons plastiques – Qualité moyenne – Volume de la gâchée < 500 (l) – Malaxage facile – Vidange obtenue en faisant basculer la cuve autour d’un axe horizontal 1. Les bétonnières 11
  12. 1. Les bétonnières À inversion de marche Elément de malaxage: • Cuve cylindro-conique à axe horizontal • des hélices de malaxage montés à l’intérieur de la cuve Position de la cuve horizontale • Le malaxage : par rotation dans un sens • Le vidage : par rotation dans l’autre sens Chargement • Pelle auto-chargeuse Déplacement • Châssis à un essieu avec buté de stabilité 12
  13. Caractéristiques du béton produit – Poids des matériaux grands → impossible d’utiliser tambour basculant, plus robustes, plus lourdes et plus couteuses – Axe de rotation toujours horizontal – Volume de la gâchée > 500 (l) – Béton de meilleur qualité – Deux ouvertures (une pour arrivée des matériaux, l’autre pour la vidange par inversion du sens de rotation) – Béton d’autant ferme → vidange longue et incomplète. – Malaxage long → gâchée riche en graviers pauvre en sable 13
  14. 2. Les auto bétonnières Elément de malaxage: • Cuve cylindro-conique à axe horizontal • des hélices de malaxage montés à l’intérieur de la cuve Position de la cuve horizontale • Le malaxage : par rotation dans un sens • Le vidage : par rotation dans l’autre sens Chargement • godet auto-chargeuse Déplacement • Châssis à 2 essieux motrices et directrices 14
  15. 2. Les auto bétonnières Avantages: • suppression des délais et des couts de transport de BPE • suppression de la pertes de temps causée par les retards de livraison • élimination des gaspillages de mélanges de BPE • élimination de contrainte d’ hydratation des BPE pendant le transport • économie et rapidité de mise en œuvre sur des chantiers d’accès difficiles • contrôle instantané de la qualité, de la quantité et de la durée des gâchées • facilité d’emploi (un seul opérateur) • dispositifs de pesée hydraulique ou électronique 15
  16. 2. Les auto bétonnières Mode de déplacement:  sur les roues avant ( pour le déplacement sur route)  sur les quatre roues ( pour minimiser le rayon de braquage et augmenter la puissance de déplacement)  en crabe (pour effectuer des déplacements latéraux) 16
  17. 2. Les auto bétonnières Fonctionnement :  chargement (godet articulé)  malaxage (rotation de la cuve)  déversement (sur les 4 cotés de la machine) 17
  18. 2. Les auto bétonnières Fonctionnement :  Chargement (godet articulé) • Godet articulé à commandes hydrauliques • Relevage et rotation • Ouverture automatique de la trappe • Lame montée à l’intérieur du godet pour découper les sacs de ciment 18
  19. 2. Les auto bétonnières Fonctionnement :  Malaxage • Cuve en acier spécial anticorrosion • Le malaxage se fait par l’intermédiaire d’une hélice • Dispositif de pesage électronique 19
  20. 2. Les auto bétonnières Fonctionnement :  Déversement • le déversement est assuré par la rotation de la cuve dans le sens contraire de malaxage • le coulage de béton s’effectue par l’intermédiaire d’une goulotte de distribution orientable et réglable en hauteur • cuve orientable (déversement sur les 4 cotés) 20
  21. Capacité des cuves TYPE DE BÉTONNIÈRE CAPACITÉ DE CUVE MOTORISATION MINI-BÉTONNIÈRE 40 L Manuelle 63 à 130 L Électrique BÉTONNIÈRE-BROUETTE 130 L Électrique 130 L Thermique essence BÉTONNIÈRE PROFESSIONNELLE 160 à 350 L Électrique 160 à 450 L Thermique essence 500 à 1 000 L Thermique diesel BÉTONNIÈRE TRACTEUR 180 à 430 L -- BÉTONNIÈRE À CHARGEUR 500 à 1 000 L Diesel-électrique AUTOBÉTONNIÈRE 1 000 à 5 500 L Diesel hydrostatique 21
  22. 3. La centrale à béton 22
  23. 33 000 m du béton HPC Fc28 = 60 MPa 15 MPa après 10h 3 3. La centrale à béton 23
  24. 3. La centrale à béton Pont de Normandie Réalisé 1988-1995 Travée centrale 856 m Hauteur des pylônes 214 m 35 000 m de béton HPC Fc28 = 87 MPa 3 24
  25. 3. La centrale à béton 25
  26. 3. La centrale à béton  Réception et stockage des matériaux • Granulats (réceptionnés, contrôlés, séparés et classés) • Stockage primaire au sol et un stockage secondaire dans les trémies • Trémies (sable (1 ou 2), gravillons (2)) • Silos pour les ciments (50 à 100 t) • Stockage de l’eau et adjuvants dans des cuves munies d’agitateurs  Groupe de dosage • Les trémies à granulats sont équipées de sondes pour déterminer la teneur en eau • Le dosage en eau est effectué pondéralement  Malaxage • Centrale de malaxage (brassage dans un malaxeur puis remplissage des camions) • Fabrication plus fiable, obtention de bétons spéciaux avec adjuvant  Un poste de commande 26
  27. 3.1. stockage et dosage  Des agrégats Murs de stockage • Les agrégats sont stockés au sol dans des compartiments séparés par des murs • Volumes importants • Alimentation du malaxeur à l’aide des tapies roulants par l’intermédiaire d’une trémie de dosage • Procédure n’est plus utilisé 27
  28. 3.1. stockage et dosage  Des agrégats Trémies enterrées ou semi enterrées • Trémies parallélépipédiques en béton ou métalliques • Chargement par des camions bennes ou à l’aides des chargeuses (rampes d’accès) • Alimentation du malaxeur à l’aide des tapies convoyeurs ou des trémies élévateurs • Fond équipé d’un extracteur doseur volumétrique 28
  29. 3.1. stockage et dosage  Des agrégats Trémies en élévation • Silos de stockage • Chargement par des tapies convoyeurs • Alimentation du malaxeur à l’aide des tapies convoyeurs ou des trémies élévateurs • Fond équipé d’un extracteur doseur volumétrique •Faible capacité de stockage (50 à 300 m ) • Protection des agrégats contre les intempéries 3 29
  30. 3.1. stockage et dosage  Du ciment Silos de stockage • Silo: fut métallique cylindrique fermé à base conique • Diamètre : 2.40 à 2.80 m •Volume : 15 à 60 m • Chargement par un tuyau débouchant en haut de fut • Alimentation du malaxeur à l’aide des vis sans fin (150 à 300 tr/ mn) • Indicateur de niveau •Filtres anti poussières 30
  31. 31 3.1. stockage et dosage  Du ciment
  32. 32 3.1. stockage et dosage  De l’eau de gâchage • L’eau est stockée dans une bâche à eau • L’eau utilisé doit être saine • Possibilité de l’utilisation des eaux de nettoyage des camions toupies après filtration • L’alimentation du malaxeur se fait à l’aide une vanne (manuelle ou commandée) et un compteur d’eau classique
  33. 33 3.1. stockage et dosage  Des adjuvants Les adjuvants les plus utilisés sont de type liquide. Ils sont généralement stockés dans des bacs s’écoulant soit par gravité soit par une pompe aspirante (du bac) refoulante ( vers le malaxeur).
  34. 34 3.2. Le malaxage  Fonction de malaxeur La fabrication du béton consiste à obtenir par brassage un mélange homogène des différents constituants. • Il est recommandé d’introduire une fraction des plus gros granulats avec un peu d’eau en premier dans la cuve. • Effectuer quelques rotations, pour nettoyer les parois ou le mortier en tendance. • Ajouter le sable et le ciment • Ajouter le reste de gravier • En fin, ajouter l’eau.
  35. 35 3.2. Le malaxage  Capacité Va/Vc = 0,4 à 0, 5 Va : volume apparente des matériaux sans eau Vc : volume de cuve • Grande vitesse : ségrégation du béton • Faible vitesse : rendement !!! D V2 = 300 à 400 D : diamètre de la cuve V : vitesse de rotation  Durée de malaxage En général l’ordre de 1 minute  Vitesse de rotation
  36. 36 3.2. Le malaxage  Pesé des constituants • A l’exception de l’eau souvent mesuré en volume, le dosage des constituants est généralement pondéral. • Les tolérances de la norme pour chaque famille de constituants est de 2% à 3% pour chaque granulat. • La quantité d’eau ajoutée tiendra compte de la teneur en eau du sable.
  37. 37 3.2. Le malaxage  les différents types des malaxeurs Malaxeur à train valseur
  38. 38 3.2. Le malaxage Les principaux organes: • Une cuve cylindrique à axe vertical: hauteur (60cm) diamètre ( 1.30 à 2.50 m ) • Manège de 3 ou 4 palettes qui tourne autour d’un axe vertical tout en pivotant autour de l’axe principal • Un moteur déposé verticalement • une rampe d’arrosage d’eau Temps de chargement, malaxage et vidange est réduit à 40s
  39. 39 3.2. Le malaxage  les différents types des malaxeurs Malaxeur à axe horizontal Mono axe • Préparation des béton lourd s et légers • Ces malaxeurs comportent deux lames à inclinations opposées • Combinaison des mouvements des lames et des bras assure le bon malaxage
  40. 40 3.2. Le malaxage À double axe Malaxeur à axe horizontal  les différents types des malaxeurs • Le mouvement des deux axes synchronisés ( lames et bras) produit un effet de turbulence dans la zone de chevauchement
  41. 41 3.3. Environnement d’une centrale  le poste de commande Généralement automatique: l’operateur sélectionne la formulation programmée, le dosage et le malaxage se font automatiquement
  42. 42 3.3. Environnement d’une centrale  Le laboratoire Effectue les contrôles sur les composants et sur le BPE à l’état frais et durci Les bacs de décantation Pour épurer l’eau lors du lavage du système et des camions ou du malaxeur
  43. 43 3.4. Le transport du BPE Le béton préfabriqué en usine est livré sur chantier par des camions toupies • Transport du béton sur une distance maximale de 50 Km • La cuve de forme cylindro-conique son volume = 1,7 fois le volume du béton autorisé à transporter • La vitesse de rotation de la cuve 1 à 2 tr/min • La capacité des camions toupies • 6 m3 pour les plus courants • 10 m3 pour la cuve placée sur remorque • La réserve d’eau est utilisée • Le nettoyage de la cuve • Introduire l’adjuvant (Superplastifiant) , quelques minutes avant le contrôle et le déchargement  les camions toupies
  44. 44 3.4. Le transport du BPE  les camions toupies
  45. 45 3.4. Le transport du BPE  Les bennes à béton Ces poches en acier assurent le transport du beton jusqu’au coffrage munies de dispositif de levage
  46. 46 3.4. Le transport du BPE  Les bennes à béton • Remplissage par gravitée dans la partie haute de la benne – De la centrale du chantier – Du camion toupie • Vidange par une trappe placée en partie basse avec commande d’ouverture – Mécanique – Pneumatique – Avec système anti-souillure évitant la chute de laitance
  47. 47 Suivant la nature de la partie d’ouvrage à bétonner on utilisera:  Soit une benne avec déversement direct mais la hauteur de chute < 1m (bétonnage d’un radier ou d’un plancher)  Soit une benne à « manche » dont le tuyau souple assurera le guidage du béton ; la hauteur de chute < 1,5 m ( bétonnage de voiles ou de poteaux) 3.4. Le transport du BPE  Les bennes à béton
  48. 48 3.4. Le pompage du béton fixe mobile
  49. 49 3.4. Le pompage du béton
  50. 50 3.4. Le pompage du béton
  51. 51  Les pompes à béton, par refoulement transportent le béton dans des canalisations sur des distances courantes de 300 à 400 m horizontalement.  L’utilisation de la pompe à béton s’impose si : • Les grues sont saturées • Accessibilité difficile pour les bennes distributrices • Les pompes permettent le transport et la distribution du béton sur de grandes distances et importantes hauteurs. 3.4. Le pompage du béton
  52. 52 3.4. Le pompage du béton  Le système de pompage fonctionne comme suit : • Une trémie pour la réception du béton • Un système d’agitation et d’alimentation à l’intérieur de cette trémie • Un tuyau souple en caoutchouc ou rigide en acier • Un système de pompage
  53. 53 3.4. Le pompage du béton  Les débits des pompes varient de 35 à 100 m3/h.  Le diamètre du plus gros granulat doit être inférieur au quart du diamètre de la conduite (100 à 200 mm)  Une attention toute particulière est à porter à l’entretien et au nettoyage de ce matériel après utilisation.
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