Fabrication des produits béton

Pour déterminer les relations entre la formulation et les performances, essentielles au développement de la méthode, il est nécessaire de fabriquer des blocs à partir de différentes formulations et de les caractériser. Un programme expérimental est ainsi réalisé dont le cycle de fabrication est présenté dans cette partie.

De plus, des éprouvettes de tailles réduites sont également produites. En effet, la fabrication des blocs pour l’optimisation nécessite l’arrêt temporaire de la production pour les industriels. La méthodologie de formulation doit donc limiter leur fabrication, par exemple en privilégiant celle d’éprouvettes de taille réduite. Les propriétés de ces dernières doivent permettre de prédire celles d’un bloc de formulation similaire.

2.1. Fabrication du béton

Dans un premier temps, il s’agit de fabriquer le béton nécessaire à la production des blocs. Pour cela, un malaxeur de capacité 80 L (figure 48) a été utilisé pour produire environ 70 L de béton. Les différentes étapes de la fabrication sont les suivantes :

· mesure de la teneur en eau des granulats à l’aide de la méthode de la poêle ;

· pesée des matières premières nécessaires d’après la formulation étudiée ;

· introduction des granulats dans le malaxeur et homogénéisation du mélange ;

· introduction du ciment et homogénéisation ;

· ajout de l’eau et homogénéisation ;

· vidange du malaxeur dans un bac.

2.2. Fabrication des blocs

La fabrication d’un bloc à l’aide d’une presse vibrante se déroule en plusieurs étapes :

· la fabrication du béton dans un malaxeur et son acheminement jusqu’à la presse ;

· le remplissage manuel du tiroir avec une masse fixe de béton ;

· le remplissage du moule à partir du tiroir et à l’aide d’un cycle paramétré ;

· la mise en place du béton dans le moule à l’aide d’un cycle de vibro-compactage ;

· le démoulage du produit ;

· l’acheminement du bloc dans la zone de d’entreposage et son stockage jusqu’à caractérisation.

La figure 49 présente les éléments de la presse.

Figure 49 : Schéma de la presse à bloc [4]

Le moule de la presse vibrante utilisé permet la fabrication simultanée de deux blocs. Les essais de caractérisation nécessitant la fabrication de 4 blocs, le cycle de fabrication a été répété deux fois (excepté la fabrication du béton qui est identique pour l’ensemble des éprouvettes réalisées).

Les propriétés des étapes du cycle de fabrication sont présentées dans les parties suivantes.

2.2.1. Remplissage du tiroir

Le chapitre 1 a montré que la masse de béton introduite dans le tiroir ne doit pas varier durant les répétitions du cycle de fabrication, afin de produire des blocs similaires. C’est pourquoi, une quantité fixe de béton est prélevée du bac de vidange pour être versée manuellement dans le tiroir. Lorsque celui-ci est vide au départ, on introduit 65 kg de béton frais (déterminé par pesée). Pour les remplissages suivants, la quantité introduite dans le tiroir (non vide) correspond à la masse de deux blocs (déterminée par pesée).

2.2.2. Remplissage du moule

Le moule est rempli à l’aide du béton présent dans le tiroir. Le cycle de remplissage est le suivant :

· le tiroir avance pour venir au-dessus du moule avec une vitesse évitant la formation d’amas de béton ;

· une première couche de béton est

introduite à l’aide de 5 agitations ;

· une deuxième couche de béton est

introduite à l’aide d’agitations et d’une pré-vibration dont le tableau 13 présente les caractéristiques ;

· une dernière couche de béton est introduite à l’aide de 14 agitations ;

· le tiroir recule en emportant le surplus de béton.

Caractéristique Force (daN) Fréquence (tr/min) Durée (ms)

Valeur 6 750 2 600 60

Tableau 13 : Caractéristique de la pré-vibration 2.2.3. Vibro-compactage

Après le remplissage du moule avec le béton, celui-ci est mis en place à l’aide d’un vibro-compactage. Cette partie se déroule en plusieurs étapes :

· la descente du pilon jusqu’au contact avec le béton ;

· l’application d’une vibration permettant l’arrangement des grains et la fluidification de la pâte ;

· l’arrêt de la vibration une fois la hauteur du bloc désirée atteinte (19 cm). Cette valeur est déterminée par des butées mécaniques pour un gain de précision. Ainsi, tous les produits présentent une hauteur identique, et donc un volume constant de 8,6 L.

Le tableau 14 présente les caractéristiques de la vibration utilisée.

Caractéristique Force (daN) Fréquence (tr/min)

Valeur 11 236 3 352

Tableau 14 : Paramètres des cycles de vibration 2.2.4. Démoulage

Avant le démoulage des blocs, un temps de repli (1,5 secondes) est appliqué afin d’atteindre l’arrêt complet de la vibration (stabilisation des vibrateurs) et ainsi éviter l’endommagement des produits. Après démoulage, la planche supportant les blocs est récupérée manuellement à l’aide d’une fourche.

3ème couche : très aérée

2ème couche : dense

1ère couche : très dense

Figure 50 : Schéma des différentes couches de béton dans le moule à la fin du remplissage

2.3. Fabrication d’éprouvettes de taille réduite

Les éprouvettes de taille réduite étudiées sont des cubes de 10 cm de côté à démoulage immédiat. Leur fabrication est réalisée selon le protocole suivant :

· le béton utilisé est issu de la gâchée réalisée pour la fabrication des blocs ;

· la masse volumique à l’état frais des blocs est déterminée à partir de leur volume (8,6 L) et de leur masse mesurée par pesée en sortie de presse ;

· la masse de béton frais à introduire dans le cube d’un litre est calculée afin d’obtenir une masse volumique similaire à celle des blocs ;

· ^{cette quantité de béton, dont la masse est connue précisément par pesée, est introduite}

manuellement dans le moule (figure 51 a) ;

· le béton est vibro-compacté à l’aide d’une table vibrante (dont les caractéristiques sont présentées dans le tableau 15) et d’une masse de 8 kg (figure 51 b). L’ensemble de ces paramètres permettent d’obtenir un compactage suffisant pour atteindre la masse volumique désirée ;

Caractéristique Force (daN) Fréquence (tr/min)

Valeur 500 3 600

Tableau 15 : Caractéristiques de la table vibrante utilisée pour la mise en place du béton dans les cubes

· le vibro-compactage est arrêté lorsque la hauteur du cube de béton désirée (10 cm) est atteinte (mesure visuelle à l’aide de la rehausse, figure 51 b) ;

· les cubes sont démoulés immédiatement (figure 51 c) et stockés dans des conditions similaires aux blocs avant caractérisation.

La figure 51 présente différentes étapes de la fabrication des cubes.

a b c

2.4. Stockage

La planche obtenue est transportée manuellement afin d’être disposée sur l’un des racks de la girafe (figure 52). Ce dispositif de stockage permet de stocker les blocs pendant 24 h dans des conditions climatiques contrôlées favorisant le durcissement du béton et représentatives des conditions en usine (23 ± 2 °C et 81 ± 15 % d’humidité relative).

En usine, les blocs sont souvent stockés en extérieur. Les conditions ne sont ainsi jamais fixes. Afin de pouvoir comparer nos résultats et observer les influences des paramètres de formulation, il est décidé d’utiliser des conditions contrôlées. Les blocs sont stockés durant 4 jours dans une salle régulée en température (23 ± 2 °C) et humidité (60 ± 5 %).

Figure 52 : Girafe de stockage des planches [4]

Pour finir, les blocs sont caractérisés à échéance de livraison. Celle-ci variant d’une usine à l’autre, une valeur moyenne est sélectionnée. Ainsi, 6 jours après fabrication, les blocs sont préparés pour la caractérisation dans une salle d’essai non régulée, avant réalisation des essais au 7ème jour.