L'utilisation de matériel pour la production et le transfert du béton permet au chantier de fonctionner mais engendre des contraintes.

En effet, les centrales à béton ont une limite de rapidité de production et les engins de transfert ont une limite de rapidité de transfert. De même chaque matériel de transfert a une limite de quantité de béton transporté. il y a donc des contraintes de rapidité et des contraintes de quantité. Ces contraintes de rapidité ont une incidence directe sur le temps de mise en oeuvre du béton.

Il existe donc une limite de quantité et de temps. Ces deux contraintes peuvent être associées en une pour s'observer en limite de débit (m3/h) de béton mis en oeuvre. Cette limite va conditionner le temps de l'opération de bétonnage et par voie de conséquence toute l'organisation du chantier dans le temps.

Le poste de bétonnage comportant une phase de production puis une phase de transfert, l'idéal consisterait à mettre en adéquation le débit de production avec le débit de transfert.

En pratique, les transferts à la grue sont les plus longs. La grue est souvent le facteur limitant d'un chantier en terme de rapidité. Les vitesses de production des centrales à béton permettent de couvrir aisément la vitesse des grues. La cadence de l'opération de bétonnage sera donc limitée par la grue. L'adéquation du débit sera obtenue par une concordance entre la capacité de la benne à béton et la capacité de la cuve du malaxeur. Dans le cas de l'utilisation de pompe à béton, certaines pompes peuvent avoir un débit très fort. L'adéquation nécessitera une centrale à béton de très forte capacité.

Deux possibilités d'organisation apparaissent:

  - Soit l'entreprise organise le poste de bétonnage avec le matériel dont elle dispose. Elle doit alors déterminer la durée des opérations de bétonnage pour organiser le chantier selon les capacités en terme de débit du matériel.

  - Soit l'entreprise limite la durée de l'opération de bétonnage. Il lui faut alors dimensionner l'ensemble de son matériel afin d'obtenir un débit de béton suffisant pour vérifier cette limite de temps.

DUREE DE L'OPERATION DE BETONNAGE

Le matériel étant fixé, les capacités du matériel en terme de quantité et de rapidité, c'est à dire en débit vont définir directement la durée des opérations de bétonnage.

Comment déterminer cette durée?

Le matériel de production et de transfert étant liés, il faut définir le débit limitant induit par ces deux matériels.

Cela revient a identifié la cadence du matériel le plus lent et la capacité du matériel le plus petit. En pratique, sur les chantiers d'importance industrielle, c'est la rotation de grue qui limite la vitesse. Les centrales à béton automatisées sont suffisamment rapides pour tenir les cadences. Il faut alors identifier qui de la cuve du malaxeur ou de la benne à béton limite la capacité.

Le débit limitant correspond à la capacité minimum entre le malaxeur et la benne à béton par rapport à la rapidité de rotation de grue.

Débit=capacité Mini./rotation

Par exemple, supposons une entreprise ayant besoin de couler 24m3 de béton frais. Elle dispose d'une grue qui effectue une rotation en 6 minutes avec une benne à béton de 1000l et un malaxeur qui produit 750l de béton par gâchée de 5 minutes.

La rotation de la grue limite ici la rapidité du chantier avec une rotation en 6 minutes.

Le malaxeur limite la capacité avec 750l.

Le débit limitant vaut donc D=750l/rot. ou 0.750m3/rot.

REMARQUE:

Lorsque l'entreprise utilise du BPE, il faut ajuster le débit au nombre de rotations nécessaires pour décharger un camion.

Ainsi:

Le nombre de rotations pour décharger un camion est inversement proportionnel au débit de la grue.

Le nombre de rotations de déchargement = Capacité du camion x Trot / Capacité de la benne

avec Trot, le temps de rotation de la grue.

Le nombre de rotations est entier. Cela implique que la dernière benne peut n'être remplie que partiellement. Dans ce cas le calcul est globalisé avec la répartition du volume de béton du camion en parts égales à chaque rotation de grue. Le débit du calcul est donc un débit moyen.

Le Débit moyen=Capacité du camion / Nombre de rotation de déchargement

il est exprimé en m3/rotation de grue.

Par exemple, si une entreprise dispose d'une benne à béton de 350l, d'une grue qui effectue une rotation en 5 minutes et de camions de 6m3, le débit moyen se calcule comme suit:

Nombre de rotations de grue pour décharger un camion: 6/0.350=18 rotations

Débit moyen (capacité moyenne par rotation de grue): 6/18= 0.330m3/rotation soit 330l/rotation

LA DUREE DU BETONNAGE

Le débit des facteurs limitant étant déterminé, il est possible d'en déduire le temps nécessaire pour mettre en oeuvre la quantité de béton à couler par proportionnalité:

En effet, pour couvrir le besoin en béton frais, le débit permet par proportionnalité de connaître le nombre de rotation, Nrot nécessaire:

Nrot= Vf/Débit

La durée d'une rotation, Tr, permet de déduire le temps de bétonnage, Tb:

Tb=NrotxTr

Pour couler 24m3 de béton, il faut donc 24/0.750=32 rotations, soit un temps de bétonnage de 32x6=192mn c'est à dire un peu plus de 3 heures.

CONDITIONS ARTISANALES

Il se peut dans un cadre artisanal, que le malaxeur est un chargement en matériaux manuel. Dans ce cas la réalisation d'une gâchée nécessite plus de temps qu'une rotation de grue. Le débit sera alors observé par rapport à une gâchée.

Par exemple, supposons une entreprise ayant besoin de couler 4m3 de béton frais en disposant d'une grue qui effectue une rotation en 5 minutes avec une benne à béton de 300l et un malaxeur qui produit 350l de béton par gâchée de 12 minutes.

La réalisation d'une gâchée limite ici la rapidité du chantier avec une gâchée en 12 minutes.

La benne à béton limite ici la capacité avec 300l (la cuve du malaxeur ne sera remplie que pour obtenir 300l de béton par gâchée).

Le débit limitant vaut donc D=300l/gâchée ou 0.300m3/gachée

Pour couler 24m3 de béton, il faut donc 4/0.300=14 gâchées, soit un temps de bétonnage de 14x12=168mn c'est à dire presque 3 heures.

DIMENSIONNEMENT DU MATERIEL

Le débit étant le rapport entre une contrainte de capacité (m3) et de rapidité (rotation ou gâchée) , il est possible, en théorie, de jouer sur chacune de ces contraintes.

Mais, en pratique, lorsqu'un engin de levage est utilisé, il limite et fixe la rapidité des opérations. La cadence d'une rotation de benne à béton est en effet fixée par la rotation de la grue. Il n'est possible alors que de jouer sur la quantité de béton déplacée par la grue pour influencer le débit de l'opération de bétonnage. La quantité de béton déplacée est déterminée par la capacité de la benne à béton.

Il est donc nécessaire de dimensionner la benne à béton pour obtenir le débit nécessaire à l'opération de bétonnage et de placer un malaxeur capable de remplir cette benne à béton.

DIMENSIONNEMENT DE LA BENNE A BETON:

Pour ce faire, il faut définir le débit de béton frais nécessaire en m3/rotation de grue pour tenir le délai fixé.

Ce débit peut s'obtenir comme suit. Dans un premier il est possible de définir le nombre de rotation, Nrot effectuées durant le temps de bétonnage, Tb:

Nrot=Tb/Tr

avec Tr, le temps d'une rotation.

Il est possible d'en déduire le débit minimum de la benne à béton:

Débit=Vf/Nrot

C'est exactement l'opération inverse à l'organisation précédente.

Par exemple, supposons une entreprise qui désire couler 24m3 de béton frais en deux heures, avec une grue qui effectue une rotation en 6 minutes. En deux heures (120mn), la grue effectue 120/6=20 rotations. il faut donc garantir un débit de béton frais, D=24/20=1.2m3/rotation ou 1200l/rotation.

Il faut donc une benne de 1200l minimum pour garantir le délai de l'opération de bétonnage.

La question du transfert du béton étant réglée, il faut garantir le même débit à la production du béton pour coordonner le tout.

Une gâchée de malaxeur doit remplir la benne à béton en béton frais selon le même débit. Dans l'exemple traité, 1200l de béton frais à chaque retour de grue. Les constructeur de centrale à béton vérifie aisément cette cadence.

Il faut alors dimensionner la cuve du malaxeur pour être capable de contenir tous les constituant du béton et produire 1200l de béton frais par gâchée.

Or, le malaxage produit un effet de contraction des matériaux de 75% de leur volume initial. La cuve du malaxeur doit avoir un volume supérieur au volume de béton frais nécessaire:

Vm=Vf/0,75

Soit pour l'exemple, une cuve de malaxeur d'une capacité minimum de, Vm=1200/0,75= 1600l