2malaxage

SOMMAIRE

ESSAIS DE MALAXAGE EN CENTRALE ET EN CAMION

SOMMAIRE

1OBJECTIFS DE L'EXPRIMENTATIONpage 3

2BTON UTILISpage 4

3CENTRALE DE FABRICATIONpage 5

4 CAMION TOUPIE UTILISpage 6

5INFLUENCE DE LA DURE DE MALAXAGE EN CENTRALEpage 6

6POSSIBILITS DE MALAXAGE EN CAMION TOUPIEpage 9

6.1. Homognisation de deux gches de plasticits diffrentes

6.2. Homognisation de deux btons diffrant par leur teneur en eau

7CONCLUSIONpage 13

BIBLIOGRAPHIEpage 13

1 Objectifs de l'exprimentation

C'est pour ces raisons qu'il devenait ncessaire de rflchir aux transformations qui pourraient tre apportes pour faire voluer la position franaise. Mais avant d'engager une telle rflexion il importait de vrifier le bien fond de l'actuelle position de la rglementation et c'est dans cet esprit que le Projet National Calib a dcid d'inscrire dans son programme la ralisation des essais de malaxage dcrits dans le prsent rapport.

1. Bton utilisPour raliser les essais de malaxage en centrale et en camions toupies il a t retenu un bton fluide avec air entran ; ce type de bton particulier prsente a priori plusieurs avantages pour cette dmarche :

d'abord il constitue un matriau classique de plus en plus utilis dans les marchs courants en zones de gel(classes d'environnements 1 et 2a excepts), zones qui recouvrent la majorit du territoire comme le prcise la carte des risques de gel de la norme XP P 18-305 (figure 1),

figure 1 Carte des risques de gel de la norme XP P 18-305

ensuite les entreprises prfrent utiliser de plus en plus des btons trs plastiques fluide au dtriment des btons plastiques qui constituaient auparavant la plus grande partie du march,

de plus, pour se rapprocher le plus possible des BHP pratiquement toujours fluides, il tait ncessaire de travailler avec un bton situ dans la mme gamme de consistance,

enfin ce bton retenu tant utilis depuis plusieurs mois pour la construction d'ouvrages importants, est actuellement assez bien connu.

La composition de ce bton fluidifi par ajout de superplastifiant et contenant de l'air entran est la suivante :

Tableau 1 -Composition du bton

Constituantsdosage par m3 (kg)

sable 0/4770

gravillon 4/10320

gravillon 10/20700

ciment385

eau efficace175

superplastifiant4,23

entraneur d'air0,38

masse totale2369

La ralisation de nombreux ouvrages a permis par ailleurs de connatre avec prcision les volutions de ses principales caractristiques physiques en fonction de l'ge pour une temprature ambiante de l'ordre de 28 C, c'est--dire trs voisine de celles de l'exprimentation :

Tableau 2 Evolutions du bton en fonction de l'ge ( 28 C)

Age (minutes)affaissement au cne d'Abrams (cm)Teneur en air entran (%)

T = 0> 167,8

T = 1515-

T = 3013-

T = 45 11-

T = 60106,1

Les contrles de qualit effectus antrieurement l'poque de l'exprimentation fournissent les rfrences de bases suivantes :

Tableau 3 -Rfrences sur la priode de production prcdant l'exprimentation

Valeursaffaissement au cne d'Abrams (cm)

80 minutes d'geMasse volumique apparente(kg/m3)Rsistance mcanique 28 joursfc (MPa)

maximale11239050,6

minimale7228033,6

moyenne9,1234243,7

cart-type1,5264,9

3 - Centrale de fabrication

La centrale de fabrication mise disposition tait un centrale neuve Liebherr de type Mobilmix 2, dote d'un automatisme Ersem Betomatic V : l'exprimentation proprement dite a dur 3 jours conscutifs. La centrale tait utilise pour la production des btons de plusieurs ouvrages importants et d'un grand nombre d'ouvrages courants : elle rpondait donc toutes les exigences rglementaires requises traditionnellement pour la construction des ouvrages.

Les granulats sont stocks dans des trmies couvertes ce qui assure une meilleure homognit de leurs caractristiques hydriques. L'automate de la centrale permet la prise en compte des taux d'absorption d'eau et des teneurs en eau totale de tous les granulats.

Cet automatisme ne prend cependant pas en compte l'extrait sec des adjuvants et un calcul parallle est ncessaire pour dterminer l'eau efficace des btons fabriqus.

Le malaxeur est un malaxeur Liebherr de 2 m3 cuve annulaire avec tourbillon (double train valseur) avec une vitesse de rotation du train de palettes de 20,7 tr/min et une vitesse priphrique de 4,07 m/s

figure 2 - malaxeur avec tourbillon

4 Camion toupie utilis

Le mme camion toupie a t utilis tout au long de l'exprimentation : il s'agissait d'une btonnire porte (camion toupie) neuve de marque LIEBHERR HTM 704 ayant une capacit nominale de bton compact de 7 m3 et un niveau d'eau de 7,6 m3. La vitesse de rotation de la cuve est rglable sans palier jusqu' 14 tr/min.

Pour tous les essais le volume de bton introduit dans la cuve a t limit 2 m3 pour rduire tous risques lors des rotations rapides et conserver les mmes conditions opratoires.

5 Influence de la dure de malaxage en centrale

Dans cette exprimentation portant sur l'influence de la dure du malaxage en centrale, le principe gnral d'tude est rest fix sur les bases suivantes :

fabrication d'une gche de 2 m3 (capacit nominale du malaxeur) avec ordre d'introduction des constituants invariable, et dmarrage du malaxage aprs introduction de tous les constituants dans le malaxeur ;

vidange du bton malax en centrale dans le camion toupie servant de transport vers la zone de ralisation des essais ;

vacuation de toute la charge de bton en 5 tas spars (400 litres environ chacun) sur l'aire d'essai ;

mesures de l'affaissement au cne d'Abrams entre 5 et 10 minutes d'ge ;

mesures de l'talement la table secousse entre 10 et 20 minutes d'ge ;

mesures de teneur en air entran entre 15 et 30 minutes d'ge ;

confection des prouvettes, pour mesure de la masse volumique apparente sur bton frais et essais mcaniques ultrieurs, entre 30 et 50 minutes d'ge ;

essai prisomtrique sur site partir de 1 heure d'ge (prisomtrie ultrasonore);

ralisation essais de rupture mcanique en compression simple 7 et 28 jours d'ge sur les prouvettes prcdentes.

La ralisation de ces essais a ncessit la prsence permanente de 5 agents travaillant dans des conditions identiques pr-tablies et vrifies au pralable.

Les diffrentes charges de btons tests avaient la mme composition et ne se diffrenciaient que par les dures de malaxage qui variaient de 25 65 secondes, temps d'introduction des constituants dans le malaxeur et temps de vidange exclus.

Le protocole d'introduction des constituants dans le malaxeur est rest inchang durant toute l'exprimentation, les deux adjuvants tant verss dans l'eau d'apport.

L'ensemble des rsultats obtenus lors des exprimentations est rcapitul dans les tableaux suivants :

Tableau 4 - influence du temps de malaxage en centrale sur la plasticit du bton

Dures de malaxage2535455565s

affaissement moyenne1219,617,420,918,6cm

au cneminimum818172017cm

d'Abramsmaximum1522182221cm

talementmoyenne36,845,746,347,441,5cm

minimum3544444740,5cm

maximum3948494842,5cm

Le malaxage de 25 secondes conduit des caractristiques de plasticit trs diffrentes de celles acquises partir de malaxages plus longs (35 secondes et plus) :

l'affaissement au cne d'Abrams est rduit d'environ 1/3 dans le meilleur des cas (rductions variant entre 5,4 8,9 cm sur les valeurs moyennes),

et l'talement la table secousses est galement attnu (au minimum 20 %).

Ces valeurs plus faibles proviennent essentiellement du manque de brassage des matriaux qui se trouvent ainsi insuffisamment disperss. Ces constatations gnrales s'accompagnent de l'observation d'une mauvaise homognit au sein de cette gche malaxe 25 secondes puisque la dispersion relative des valeurs d'affaissement est nettement plus forte que pour les autres dures de malaxage :

Tableau 5 - influence du temps de malaxage sur la dispersion relative de valeurs d'affaissement au sein d'une gche


dispersion relative58,320,45,79,621,5%

Les valeurs d'talement releves apparaissent nettement moins disperses que celles d'affaissement mais ceci peut tout simplement provenir de la conjugaison des deux lments suivants:

l'essai d'affaissement au cne d'Abrams semble trouver ses limites partir d'une valeur voisine de 15 cm ,

et l'essai d'talement la table secousses a t dvelopp en particulier pour les caractrisations de btons trs plastiques fluides.

L'influence du temps de malaxage se fait videmment sentir sur la teneur en air entran malgr la constance de l'adjuvant entraneur d'air : En effet cet adjuvant n'a pas pour fonction d'entraner l'air mais seulement de stabiliser l'air entran au malaxage.

Malgr l'efficacit du malaxeur utilis, un malaxage de 25 secondes n'entrane pas suffisamment d'air dans le bton et de ce fait ce bton peut atteindre des compacits plus leves au serrage (tableau 6) :

Tableau 6 influence du temps de malaxage sur la compacit du bton aprs serrage


massemoyenne23692321232022972323kg/m3

volumiquecart-type1224413131kg/m3

apparentethorique23662362236523632364kg/m3

Teneur en airmoyenne6,4>8>8>8>8%

(calcul)6,58,48,69,58,1%

Il convient de rappeler galement de prciser l'augmentation de la teneur en air accrot gnralement la plasticit du bton et les rsultats obtenus vont dans ce sens.

Ds que la dure de malaxage atteint 35 secondes, il devient difficile de distinguer une influence quelconque sur les caractristiques mesures, et ces seuls rsultats n'apportent pas d'lments justifiant un allongement de la dure de malaxage au-del de 35 secondes.

L'ensemble des btons a t test en prisomtrie ultrasonore : Les courbes de prise apparaissent sur le graphique ci-dessous (figure 4). Il convient de prciser que les essais prisomtriques ont t lancs lorsque les btons avaient 1 heure d'ge : il faut donc rajouter 1 heure aux valeurs indiques sur le graphique pour avoir les temps de prise corrects.

Les rsultats ainsi corrigs en ge rel s'tablissent comme suit :

Tableau 7 - influence du temps de malaxage sur le dbut de prise du bton


Dbut de priseAge3 h 304 h 005 h 206 h 005 h 00

palier de durcissementAge15 h 0016 h 0018 h 0019 h 0017 h 00

Entre le dbut sensible de la prise et l'amorce du palier de durcissement, le bton ne doit plus subir aucune sollicitation mcanique, car c'est dans ce laps de temps que s'tablissent les liaisons qui cristalliseront. En termes plus concrets, la mise en uvre du bton de la partie concerne de l'ouvrage doit tre totalement acheve avant le dbut de prise et en aucun cas son dcoffrage ne pourra intervenir avant l'apparition du palier de durcissement : il serait utile de valider cette chance par des mesures maturomtriques du type de celles dveloppes sur le chantier de la Rivire Saint Sauveur.

Les prouvettes confectionnes ont t testes la rupture en compression simple aprs 7 et 28 jours de conservation 20 C. L'ensemble des rsultats est dtaill dans le tableau n 8.

Tableau 8 - influence du temps de malaxage sur les caractristiques mcaniques la rupture du bton durci


Rsistance fc7 moyen39,634,632,929,036,1MPa

la rupturefc7 mini38,233,431,527,231,3MPa

en fc7 maxi41,236,734,531,138,3MPa

compressionfc28 moyen50,142,541,935,742,4MPa

simplecart -type0,71,11,41,01,0MPa

coefficient de variation0,0140,0250,0330,0280,024

Le niveau des performances atteintes 7 jours d'ge n'appelle qu'une seule remarque notable : les rsultats obtenus sur le bton le moins malax sont plus levs, ce qui est normal compte tenu des autres paramtres enregistrs par ailleurs ( compacit plus forte, teneur en air moins leve, et prise et durcissement plus prcoces).

Cette tendance se maintient sur les rsultats obtenus 28 jours d'ge. La diffrence de niveaux entre les coefficients de variation obtenus sur le bton malax 25 s et sur l'ensemble des btons plus malaxs peut s'expliquer par la diffrence des teneurs en air entran ; les btons forte teneur en air prsentent des rsistances beaucoup plus faibles et demeurent trs sensibles aux lgers carts de cette teneur en air entran.

6 Possibilits de malaxage en camion toupie

Dans cette seconde exprimentation deux protocoles d'essais ont t tests pour atteindre l'objectif assign qui consistait caractriser la possibilit de mlanger correctement en camion toupie deux chantillons d'un bton de plasticit distincte et non malaxs en centrale. Pour raliser cette partie d'exprimentation, o il tait ncessaire de s'affranchir au maximum du rle du malaxeur de la centrale, la fabrication du bton a d tre sensiblement modifie :

modification du process de fabrication sur l'automate,

volume des gches limit un mtre cube pour rduire le temps de sjour des matriaux dans le malaxeur .

Il n'en demeure pas moins que du fait de l'efficacit du malaxeur et de la dure de vidange des bascules les matriaux subissent un passage de plusieurs tours dans le malaxeur et une rpartition assez avance avant leur vacuation dans le camion toupie.

Pour la premire srie d'essai, la mthode retenue tait donc la suivante :

dosage de la premire gche d'un volume 1 m3 ( l'instant t0);

vacuation immdiate dans le camion toupie ;

malaxage de 20 minutes dans ce camion toupie (vitesse de l'ordre de 10 tr/min) ;

suivi des caractristiques de plasticit aux ges de 30, 40 et 50 minutes, la vitesse de rotation tant rduite environ 2 tr/min entre ces chances) ;

dosage de la deuxime gche d'un volume 1 m3 ( l'instant t0 + 60 min) ;

ajout immdiat de cette gche sur la premire dans le camion toupie ;

nouveau malaxage de 20 minutes dans le camion toupie (vitesse inchange) ;

suivi des caractristiques de plasticit aux ges de 80, 90 et 100 minutes, la vitesse de rotation tant rduite environ 2 tr/min entre ces chances) ;


confection des prouvettes, pour mesure de la masse volumique apparente sur bton frais et essais mcaniques ultrieurs.

Pour la seconde srie d'essais, le protocole a t sensiblement modifi :

le suivi de l'volution du bton dans le temps a t cart ;

l'homognit du bton a t value sur une charge fabrique dans des conditions plus probables, savoir des fabrications conscutives de gches diffrentes non malaxes en centrale mais subissant immdiatement le malaxage en camion toupie (les diffrences d'ge entre gches ne correspondant plus qu'aux temps de dosages ).

Dans ces conditions le protocole d'essai a t tabli sur les bases suivantes :

fabrications conscutives de 2 gches de 1 m3 avec ordre d'introduction des constituants invariable, sans malaxage en centrale;

vidange immdiate de chaque gche de bton dans le camion toupie servant au malaxage (20 minutes avec une rotation de 14 tr/min) et au transport vers l'aire de ralisation des essais ;


ralisation des essais d'affaissement au cne d'Abrams entre 25 et 30 minutes d'ge ;

ralisation des essais d'talement la table secousse entre 30 et 40 minutes d'ge ;

confection des prouvettes, pour mesure de la masse volumique apparente sur bton frais et essais mcaniques ultrieurs, entre 30 et 50 minutes d'ge ;

ralisation essais de rupture mcanique en compression simple 7 et 28 jours d'ge sur les prouvettes prcdentes.

Comme il a t dj indiqu cette partie exprimentale a t conduite en deux phases diffrant par les protocoles d'essais :

le premier protocole avait essentiellement pour objectif de rechercher la possibilit d'homogniser en camion toupie deux gches de mme composition mais totalement diffrentes du point de vue plasticit , le moyen d'y parvenir tant d'employer des chantillons de bton ayant des ges trs distincts et de suivre les volutions rhologiques partir d'essais courants sur chantier ;

le second protocole constituait une volution du premier, en utilisant deux btons de mme ge mais diffrant par leur teneur en eau. Dans cette deuxime partie l'tude de l'homognit de la charge constitue prvalait sur celle de l'volution rhologique.

6.1. Homognisation de deux gches de plasticits diffrentes

L'ensemble des rsultats obtenus lors de cette premire exprimentation est rcapitul dans les tableaux suivants :

Tableau 9 - Evolutions du mlange de 2 gches de btons frais dans le temps ( 1re exprimentation )

Age (minutes)Bton n affaissement au cne d'Abrams (cm)Etalement (cm)

T = 01malaxage de la gche pendant 20 minutes

T = 2011442

T = 3011341

T = 4011241

T = 50 1937

T = 60Ajout du bton n 2

T = 801 + 2malaxage de la charge constitue

1 + 21240

T = 901 + 2840

T = 1001 + 2739

Dans ce cadre exprimental, un malaxage 14 tr/min pendant 20 minutes en camion toupie conduit un niveau de plasticit comparable celui obtenu lors d'un malaxage d'une dure de l'ordre de 30 secondes dans un malaxeur tourbillons de centrale. Mais ce niveau, les caractristiques optimales du bton ne sont pas encore obtenues. En conclusion, il n'est pas possible de mlanger correctement et conomiquement deux gches distinctes dans un camion toupie.

A l'instant T = 100 minutes, c'est--dire aprs 20 minutes de malaxage vitesse rapide (14 tr/min) et 20 minutes vitesse lente (2 tr/min), l'ensemble de la charge de bton a t divis en 5 parts gales (approximativement 350 litres chacune). Sur chaque chantillon 4 prouvettes ont t confectionnes pour raliser les mesures de masse volumique apparente sur bton frais puis durci et de rsistance la rupture en compression simple aprs 7 et 28 jours de conservation. A cet effet il convient de rappeler que le premier bton (chantillon n1) qui sort de la cuve est celui qui se trouve en partie suprieure.

Les rsultats montrent que les diffrents chantillons prsentent une aptitude dcroissante au serrage au fur et mesure de leur sortie du camion:

Tableau 10 - aptitude au serrage des diffrents chantillons Masse volumique apparente sur bton frais

Echantillon n12345

Masse volumique apparente2,3802,3692,3562,3412,331kg/dm3

La masse volumique apparente moyenne est gale 2,357 kg/dm3 avec un cart type de 0,014 kg/dm3.

A titre indicatif, l'ensemble des prouvettes a t vibr refus et le temps de confection entre la premire et la dernire prouvette n'a pas excd 25 minutes : dans le souci de confectionner toutes les prouvettes dans les dlais les plus brefs aprs vidange, la teneur en air entran n'a pas t mesure sur les chantillons. Cependant la mesure des masses volumiques apparentes de ces prouvettes permet de donner une indication assez prcise des niveaux de teneur en air entran dans le bton serr refus par vibration :

Tableau 11 - teneurs en air entran des diffrents chantillons aprs vibration

Echantillon n12345

Age moyen la vibration102,5107,5112,5117,5122,5min

teneur en air calcule5,66,16,7,7,37,4%

teneur en air corrige *5,66,27,07,78,0%

* valeurs ramenes l'instant t = 102,5 min en extrapolant l'volution des teneurs en air mesures lors de l'tude initiale

Ces rsultats tendent montrer :

que les btons qui subissent le plus grand entranement d'air (donc le plus fort malaxage) sont ceux qui se situent le plus au fond de la cuve,

que le malaxage des deux premiers chantillons est un peu faible,

et que le malaxage s'amliore pour les trois derniers.

Cependant une certaine prudence doit tre observ compte tenu de la difficult afficher un ge reprsentatif prcis des chantillons tests (mlange de deux btons dont l'cart d'ge est d'une heure), et du fait que la correction des teneurs en air repose sur une volution d'un bton malax dans des conditions diffrentes (tude initiale). Cependant les tendances constates restent valables et il convient de conclure que le bton malax en camion toupie n'est pas homogne au niveau de la teneur en air entran.

Compte tenu des constatations prcdentes il est normal d'obtenir des rsistances la rupture en compression de plus en faibles quand les prlvements vont de la tte vers le fond de la cuve.

Tableau 12 - Rsistance mcaniques des prouvettes des diffrents chantillons

Echantillon n1tte2345fond

Rsistance 7jours38,537,236,536,635,6MPa

Rsistance 28 jours47,447,344,243,743,0MPa

Finalement, il convient de conclure qu'une charge compose de deux gches diffrentes, et malaxe en camion toupie 20 minutes vitesse rapide (14 tr/min) puis 20 minutes vitesse lente (2tr/min) n'est pas homogne.

6.2. Homognisation de deux btons diffrant par leur teneur en eau

Dans cette seconde exprimentation deux gches de bton ne diffrant que par leur teneur en eau ont t doses en centrale et malaxes ensemble en camion toupie pendant 20 minutes vitesse rapide. Au terme de ce malaxage la charge de 2 mtres cubes a t divise en 5 chantillons de mme volume (environ 400 litres) : l'chantillon n1 tant le premier sorti du camion et ainsi de suite.

La rhologie du bton de chaque chantillon a t value partir des mmes essais que prcdemment : comme dans l'exprimentation prcdente le bton fabriqu n'est que faiblement "trs plastique" puisque l'affaissement mesur sur les cinq chantillons ne dpasse pas 12 cm. Les mesures d'talement confirment ce rsultat : le malaxage en camion toupie ne permet donc pas d'atteindre les performances optimales de plasticit telles qu'elles seraient atteintes par un malaxage en centrale.

Pour les caractristiques mcaniques il n'apparat pratiquement pas de diffrences 7 jours d'ge avec les btons malaxs en centrale mais cette diffrence se manifeste trs nettement 28 jours puisque une chute relative de 10 % environ est constate.

Du point de vue homognit, les variations d'affaissement sont de 3 cm et l'essai d'talement ne semble pas dtecter d'carts majeurs. Cependant les carts apparaissent au niveau de la masse volumique apparente des btons serrs par vibration aussi bien sur bton frais que sur bton durci :

Tableau 13 - Masses volumiques apparentes des btons serrs

BtonsMVA moyenneEcart-typeUnits

l'tat frais230117kg/m3

l'tat durci230519kg/m3

Les btons semblent devenir de plus en plus lgers du premier bton vidange (tte) vers le dernier vidang (le fond de la cuve). Cette drive est confirme par les rsultats des essais mcaniques 28 jours d'ge puisque les valeurs chutent progressivement de 39,3 35,3 MPa (la valeur moyenne de la charge atteint 37,3 MPa est approximativement obtenue sur l' chantillon n3). Toutes ces tendances sembleraient prouver que la gche la plus mouille serait passe au fond du camion sous l'autre gche : cette constatation rejoint l'observation faite dans l'tude faite par le Rseau des LPC et mentionne au paragraphe 1 et vient mme la renforcer compte tenu que la dure de malaxage tait ici beaucoup plus longue (20 minutes au lieu de 3).

En tout tat de cause, l encore le malaxage effectu en camion toupie ne conduit pas aux caractristiques optimales du bton telles que le seraient la sortie d'un malaxeur de centrale bton et l'homognit de la charge n'est pas non plus vrifie.

4. - ConclusionDans l'tude de l'influence du temps de malaxage en centrale, les rsultats obtenus montrent qu' partir de 30 secondes de malaxage dans un malaxeur double tourbillon, les caractristiques traditionnellement mesures sur un bton fluide avec air entran n'voluent plus. Mais en dessous de ces 30 secondes, l'entranement d'air n'est pas assur compltement. Il convient cependant de rappeler le type particulier du bton test et l'efficacit du malaxeur de la centrale utilise : il serait donc hasardeux d'extrapoler les rsultats obtenus l'ensemble des autres types de malaxeurs de centrale et aux btons ne comprenant pas ou peu d'air entran.

Dans l'tude des possibilits de malaxage du bton en camion toupie, il convient de retenir que malgr les temps longs de malaxage vitesse rapide, et parfois complts de malaxage longs vitesse lente aucune des charges de btons testes ne peut tre considre comme correcte et homogne. Ainsi les conclusions mises dans l'tude du Rseau des Laboratoires des Ponts et Chausses restent d'actualit pour les btons trs plastiques adjuvants. Les mlanges effectus en camion toupie ne conduisent pas aux performances optimales du bton adjuvant.

Bibliographie

Norme XP-P 18-305 Bton Bton prt l'emploi Aot 1996.

R. Boussion, Y. Charonnat Les btonnires portes sont-elles des mlangeurs ? Bulletin de liaison des Ponts et Chausses n 149 1987.

Ont particip ces exprimentations

Mlle CHANUT Universit de Limoges

MlleJOUBERTLRPC Clermont-Ferrand

M DOMASLRPC Clermont-Ferrand

MGEOFFRAYLRPC Clermont-Ferrand

MEYRIGNOUXEntreprise BCCDL

Rsum

Par un courrier en date du 11 fvrier 1998, Monsieur COSTAZ Prsident du Projet National BHP 2000 proposait Monsieur DELACOUR Prsident du Projet National CALIB d'examiner les possibilits techniques d'utilisation des camions toupies comme malaxeurs de bton.

Pour raliser les essais de malaxage en centrale et en camions toupies un bton fluide avec air entran a t retenu : il s'agit d'un matriau classique de plus en plus utilis dans les marchs courants en zones de gel.

Du point de vue des matriels tests, d'une part la centrale de fabrication utilise tait une centrale neuve dernire gnration dote d'un turbo-malaxeur de 2 m3, et d'autre part la btonnire porte tait un camion toupie neuf de capacit de 7 m3 de bton compact.

Dans l'tude de l'influence du temps de malaxage en centrale, les rsultats obtenus montrent qu' partir de 30 secondes de malaxage dans un malaxeur double tourbillon, les caractristiques traditionnellement mesures sur un bton fluide avec air entran n'voluent plus. Mais en dessous de ces 30 secondes, l'entranement d'air n'est pas assur compltement. Il reste cependant hasardeux d'extrapoler les rsultats obtenus l'ensemble des autres types de malaxeurs de centrale et aux btons ne comprenant pas ou peu d'air entran.

Dans l'tude des possibilits de malaxage du bton en camion toupie, il convient de retenir que malgr les temps longs de malaxage vitesse rapide, et parfois complts de malaxage longs vitesse lente aucune des charges de btons testes ne peut tre considre comme correcte et homogne. Les mlanges effectus en camion toupie ne conduisent pas aux performances optimales du bton adjuvant.

Les rglementations actuelles, aussi bien europennes (EN 206) que franaises (norme XP-P. 18-305 et fascicule 65 du CCTG) ne retiennent pas le principe de malaxage en dehors de la centrale de fabrication ou de mlangeurs installs sur des vhicules (btonnires portes). La norme XP P 18-305 prvoit cependant une drogation (alina 6.3.2) savoir que " lorsqu'il n'est pas possible pour des raisons propres l'adjuvant, d'incorporer celui-ci en centrale, il pourra l'tre en fin de transport sous rserve de la double condition que :

- sa prparation et son dosage soient raliss en centrale ;

- un brassage supplmentaire d'au moins 1 minute par m3, sans tre infrieur 4 minutes, soit ralis avant dversement du bton.

Cette pratique doit tre rserve des cas trs particuliers (par exemple utilisation d'un fluidifiant) ".

Cette drogation doit de plus tre pondre par des contraintes techniques inhrentes au matriel disponible sur les chantiers :

- la rotation de la benne devant tre ralise grande vitesse pour tre efficace en matire de malaxage, il convient de disposer de matriels en trs bon tat et stationns sur une aire plane et stable ;

- les btons qui sont ainsi fluidifis sur site doivent prsenter une rhologie au minimum trs plastique sinon les risques de renversement du camion pleine charge deviennent importants,

- et il reste hasardeux de croire en la diffusion correcte 10 50 litres d'un liquide au sein d'une charge de 6000 litres de btons en faisant tourner la benne pendant 6 minutes.

Il convient de signaler qu'en ce qui concerne la question de savoir si les btonnires portes (communment appeles camions toupies) sont des mlangeurs, une tude a t ralise sur ce sujet par le rseau des Laboratoires des Ponts et Chausses dont il parat de rappeler les conclusions :

Par un courrier en date du 11 fvrier 1998, Monsieur COSTAZ Prsident du Projet National BHP 2000 proposait Monsieur DELACOUR Prsident du Projet National CALIB d'examiner les possibilits techniques d'utilisation des camions toupies comme malaxeurs de bton.

* Les btonnires portes sont-elles des mlangeurs ? Sur un plan gnral on peut rpondre non. Cependant, il existe des conditions pour lesquelles la btonnire porte permet d'assurer une redistribution des constituants, liquides principalement, afin de confrer au mlange une bonne homognit.

* L'homognisation des gches de consistances diffrentes ne peut se faire correctement que si l'excs d'eau se situe vers la sortie de la cuve ou si le manque d'eau se fait ressentir au fond de la cuve. Le mouvement possible de l'eau en excs ne se fait correctement que suivant l'action de la pesanteur. Ces rsultats ont t obtenus avec une btonnire de bonne rputation, le brassage se faisant 14 tours pendant trois minutes.

* La rpartition d'un ajout d'eau apparat beaucoup plus dlicate. Cela provient probablement du fait que, contrairement au cas prcdent, les pales n'ont pas d'action directe sur la rpartition de l'ajout d'eau et que la vitesse de brassage tait faible (8 9 tr/min).

On a pu constater, toujours avec la mme btonnire, que la distribution de l'ajout ne se faisait correctement que dans les conditions suivantes :

- bton de consistance ferme ou plastique,

- ajouts d'eau voisins de 10 l/m3 de bton,

- temps de brassage suprieur 4 minutes.

* L'incorporation des fluidifiants n'est pas non plus chose facile. Le choix du matriel est extrmement important. Le prolongement du temps de brassage ne permet pas de suppler un matriel dficient et la vitesse de rotation semble primordiale. Mme 14 tr/min, il faut 8 min pour un bton ferme fluidifi et 3min pour un bton plastique fluidifi. Des amnagements simples peuvent valablement tre apports au matriel. Le rsultat est trs probant puisque, avec ces amliorations, le dlai prcdent de 8 min est ramen cinq minutes pour un rsultat identique.

* On a pu constater que les ajouts liquides provoquent des dplacements d'lments fins. Ces dplacements (donc l'accumulation en rsultant) s'accroissent avec la quantit d'eau ajoute. On retrouve comme acceptable la quantit de 10 l/m' de bton.

* La dcision de jeter une charge de btonnire porte parce qu'elle n'est pas homogne ou satisfaisante est difficile prendre, compte tenu de son cot. Ce dernier peut tre pourtant trs faible devant les incidents rsultant d'une correction faite sans prcaution avec du mauvais matriel. Hlas, c'est bien ce matriel qui est le plus courant sur nos chantiers.

* Finalement, partir du moment o l'on recherche une grande rgularit (ouvrage d'art, chausse, sparateur...), les btonnires portes ne devraient avoir qu' maintenir l'tat du mlange, l'homognit tant ralise en centrale avec un vrai mlangeur.

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Figure 4 Evolution de la prise du bton en fonction de sa dure de malaxage

Projet National CALIB Fabrication du bton

Malaxage des btons fluides

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