Quels sont les matériels utilisés pour le poste de bétonnage et comment sont-ils caractérisés?

Les matériels utilisés permettent la production du béton, éventuellement son transport entre le point de fabrication et le chantier, son levage ou transport sur le chantier jusqu'au coffrage, la mise en place dans le coffrage et la finition du béton.

Cela fait apparaître trois classes de matériel:

LA PRODUCTION DU BETON

On distingue trois classes d'engin de production selon l'échelle artisanale, du chantier industriel, ou d'une ville. Dans tous les cas l'engin dispose d'une zone de stockage des granulats à béton, d'une zone de stockage abrité de l'humidité pour le ciment, et d'un malaxeur. Le matériel de production permet de mélanger et de malaxer les constituants du béton. le ciment et le sable se placent entre les vides des grains de gravier.

La réalisation d'une quantité de béton par la cuve est appelée une gâchée.

L'engin de production travail de façon cyclique par la réalisation de gâchée.

Les constituants sont dosés et incorporés dans la cuve, puis malaxés. La gâchée est ensuite vidée dans l'engin de transport ou de transfert de chantier.

La performance d'un engin de production est évaluée pour un cycle, c'est à dire pour une gâchée. C'est la quantité de béton frais produite (en m3 ou l) par gâchée. C'est aussi le débit de l'engin de production.

Les fournisseurs indiquent le débit théorique maximal de leur matériel. Il peut être nécessaire d'y appliquer une efficience pour définir le débit réel

Débit réel=Débit théoriquexcoef d'efficience

Par exemple, imaginons une centrale dont le débit théorique est indiqué à

PHENOMENE DE CONTRACTION:

Un malaxeur sert à intercaler le ciment et le sable entre les grains de gravier. Cela signifie qu'au moment d'incorporer les constituants du béton, ces derniers ne sont pas intercalés. Ils occupent donc plus de place dans le malaxeur. Ce phénomène de contraction des matériaux est conséquent. En effet, le volume occupé par les constituants du béton diminue de 25% sous l'action du malaxage.

Vf=75%Vm

avec Vf, Volume de béton frais et Vm, volume du malaxeur

La cuve d'un malaxeur ne produit que 75% de son volume en béton frais.

CARACTERISTIQUES DU MATERIEL DE PRODUCTION:

Les constructeurs indiquent la capacité de malaxage du matériel, c'est à dire le volumes de matériaux maximum qu'est capable de malaxer le matériel n une gâchée, ou la capacité en béton frais par gâchée.

Parfois les constructeur indique le débit du matériel, en m3/h ou en m3 par gâchée.

LES BETONNIERES ET MALAXEURS

Elles sont utilisées sur les petits chantiers pour réaliser quelques ouvrages élémentaires en béton armés en complément d'une structure en maçonnerie. Ce sont les matériels utilisés par les artisans. Le remplissage de la cuve est manuel, le ciment est souvent stocké en sacs protégés de l'humidité. Le temps de réalisation d'une gâché est souvent supérieur au temps de transfert du béton.

Bétonnières			Malaxeurs

Une bétonnière a une cuve horizontale et un malaxeur a une cuve verticale.

Les capacités de malaxage varient de 50 à 250l selon les modèles.

LES CENTRALES A BETON DE CHANTIER

Elles sont utilisées sur les chantiers industriels. Les centrales comportent une aire de stockage des granulats, un silo à ciment, un malaxeur, des tapis pour entraîner les granulats dans le malaxeur, une balance industrielle et un calculateur. Le calculateur automatise les opérations de dosage et de pesée des granulats. Un opérateur veille au bon fonctionnement et au chargement de l'engin de levage.

LES CENTRALES A BETON FIXES

Elles ont de fortes capacités de production pour pouvoir approvisionner plusieurs chantiers. Elles produisent un Béton Prêt à l'Emploi (BPE).

	Ces centrales se présentent sous la même forme que les centrales de chantier, mais en plus grand. Elles sont capables d'approvisionner un camion de 6m3 en 5 minutes.
	Calculateur d'une centrale à béton. Le calculateur gère les dosages en constituant selon le cahier des charges du béton désiré. Il gère également les déplacements des constituants, les pesées et le malaxage.

Cette solution libère les entreprises de la problématique de production de béton avec les contraintes de matériels, stockage et d'approvisionnement en constituant. Toutefois il faut se préoccuper de la disponibilité de la centrale au moment de l'opération de bétonnage.

LE TRANSPORT DU BETON

LES CAMIONS

Ils permettent de transporter le BPE d'une centrale fixe vers le chantier. Compte tenu de la nature évolutive du béton frais, la distance de transport est limitée à 50km.

LA GRUE ET LA BENNE A BETON

	une grue est associée à une benne à béton. Le béton est chargé dans la benne à béton. La benne est ensuite levée vers le coffrage, vidangée puis rapportée vers son point de chargement. Le transfert du béton apparaît cyclique. ces cycles sont appelés rotations de grue. La grue permet de lever des charges lourdes sur les chantiers mais c'est un engin relativement lent. C'est souvent l'engin qui va limiter la vitesse du chantier. Capacité des bennes à béton: Capacité (l) Masse à vide (kg) 350 100 à 300 500 200 à 300 1000 330 à 430 1250 500 à 600 1500 550 à 650 2000 570 à 800

LES POMPES A BETON

Elles permettent de transférer du béton, à l'aide d'une pompe qui envoie le béton sous pression dans un tuyau. Elles permettent de bétonner dans des endroits difficiles d'accès à la grue, lorsqu'il n'y a pas de grue, ou de bétonner rapidement de grandes surfaces. Souvent les grues sont saturées par les charges de travail, les pompes à béton peuvent aussi être une alternative pour soulager la grue durant les opérations de bétonnage.

Il existe 3 types de configuration de pompe:

LES POMPES SUR REMORQUE

C'est la solution la plus simple. La pompe est sur une remorque. Elle est peu encombrante et peut être facilement déplacée. Le débit théorique varie de 6 à 15m3/h selon les modèles.

LES CAMIONS POMPE

		POMPE FL 32/4 Débit 90 à 120 m3/h
La pompe à béton est sur un camion. Ces pompes transfèrent le béton avec un débit qui peut atteindre plus d’une centaine de m3/h. Le camion est équipé un bras qui peut déployer le tuyau à de grandes hauteurs.
Les camions sont équipés d'une benne de réception du béton. Les camions toupies déversent le béton dans ce réservoir.	Le béton est transféré vers le lieu de bétonnage sous la pression de la pompe.	Sur l'ouvrage, le béton arrive par un tuyau. Ce type de  béton est fluidifié par une augmentation du dosage en sable pour bien circuler dans la pompe et le tuyau.

LE CAMION A BETON AVEC POMPE

Enfin, certains camions toupies ont une pompe embarquée. C'est la solution globalisée.

Il existe d'autres moyens de transporter le béton. Par exemple, sur les chantiers d'accès difficile, notamment en montagne, il est possible d’associé un hélicoptère à une benne à béton pour transporter et couler le béton (le budget du poste de bétonnage devient colossal)...

PERTES

La mise en place du béton par ces moyens engendre approximativement 3% de perte du volume de béton frais.

Pertes=3%Vf

et Vp=0.97Vf

avec Vf, volume de béton frais et Vp, volume de béton en place.

MISE EN PLACE ET FINITION

L'AIGUILLE VIBRANTE

Le béton est un matériau plastique. Il ne se met pas en place tout seul dans un coffrage comme le ferait un liquide. Il risque de se former des poches d'air. De Même si le malaxage permet de placer les grains fins dans les vides des grains de gravier, il est possible d'améliorer cet arrangement en chassant plus d'air encore. Pour cela durant la mise en place du béton celui-ci est vibré. Cette vibration permet sa mise en place complète et augmente sa compacité.     Cette opération est effectuée à l'aide d'aiguilles vibrantes plongées dans le béton. L'aiguille fonctionne avec un moteur électrique ou de l'air comprimée.

En préfabrication le coffrage peut être monté sur une table vibrante.

Cette opération induit une contraction du béton. Le béton frais peut perdre autour de 7% de son volume une fois en place.

Vp=93%Vf

avec Vp, volume de béton en place (volume de la pièce en béton armé réalisée) et Vf, volume de béton frais.

LA TALOCHEUSE

Les dalles nécessitent un aspect lisse et non granuleux. Pour cela il faut le talocher, c'est à dire le lisser pour faire pénétrer les granulats de surface dans le béton. Cette opération peut se faire à la main ou à l'aide d'une talocheuse. L'opération commence au moment du temps de fin de prise du bEton, c'est à dire lorsque l’opérateur laisse sur la dalle une légère empreinte du pas (approximativement 6 heures après le coulage). La talocheuse est appelée usuellement hélicoptère du fait de la présence des pales. Les pales tournent en happant le béton pour le talocher, puis le lise pour lui donner un excellent aspect fini. Dans un premier temps les pales tournent à plat et à 1/3 de leur vitesse de rotation, puis elles tournent avec un angle croissant au fur et à mesure du durcissement du béton.

LA REGLE VIBRANTE

Elle permet la vibration et le surfaçage des dalles en béton. Cependant l'état de finition n'est pas excellent comme le permet une talocheuse. La double règle vibrante est utilisée pour répartir le béton et obtenir un état de surface ; avant les opérations de talochage et lissage. Elle peut être utilisée en monorègle extensible jusqu’à 5 m. Elle requiert la pose préalable de taquets de mise à niveau. La règle surfaceuse vibrante légère permet d’incorporer les agrégats restant en surface et d’éviter l’opération d’ébauche avec la talocheuse.