FR2766753A1 - Process for manufacturing a prefabricated curved concrete construction element - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet un procédé de réalisation d'un élément de construction préfabriqué en béton et couvre également les éléments préfabriqués réalisés selon l'invention. The subject of the invention is a method for producing a prefabricated concrete construction element and also covers the prefabricated elements produced according to the invention.
On connaît depuis longtemps, dans l'industrie du bâtiment ou des travaux publics, l'utilisation d'éléments de construction préfabriqués. The use of prefabricated construction elements has long been known in the building or public works industry.
Un tel élément est réalisé en coulant du béton dans un moule de forme appropriée, comprenant un fond et des parois latérales, une face supérieure restant ouverte vers le haut pour la coulée du béton. Généralement, on place au préalable dans le moule une armature métallique qui est ainsi noyée dans le béton. Such an element is produced by pouring concrete into a mold of suitable shape, comprising a bottom and side walls, an upper face remaining open upwards for pouring the concrete. Generally, a metal frame is placed beforehand in the mold which is thus embedded in the concrete.
Après avoir attendu le temps nécessaire à la prise et au durcissement du béton, les parois latérales du moule sont enlevées et l'élément moulé peut être soulevé au moyen d'élingues, en se décollant du fond. After waiting the time necessary for setting and hardening of the concrete, the side walls of the mold are removed and the molded element can be lifted by means of slings, peeling off from the bottom.
Certains inserts tels que des parties isolantes ou des menuiseries, peuvent être incorporés dans le béton. Certain inserts such as insulating parts or joinery, can be incorporated into the concrete.
La technique de préfabrication est connue depuis longtemps et s'est beaucoup développée en raison des avantages considérables qu'elle apporte, en particulier pour la rapidité de construction, la qualité du béton coulé et la précision de positionnement des armatures et des inserts. The prefabrication technique has been known for a long time and has developed a lot because of the considerable advantages it brings, in particular for the speed of construction, the quality of the poured concrete and the precision of positioning of the reinforcements and inserts.
Cependant, les possibilités de préfabrication sont évidemment limitées par le poids des éléments et la capacité des engins de levage disponibles sur le chantier de construction. However, the prefabrication possibilities are obviously limited by the weight of the elements and the capacity of the lifting equipment available on the construction site.
Par ailleurs, il est parfois impossible de réaliser des éléments préfabriqués suffisamment armés pour résister aux charges appliquées en service. In addition, it is sometimes impossible to produce prefabricated elements sufficiently reinforced to withstand the loads applied in service.
La présente invention a pour objet un nouveau procédé de préfabrication permettant notamment de diminuer le poids des éléments à résistance égale et de simplifier la réalisation des armatures, celles-ci pouvant même être supprimées dans certains cas. L'invention permet, en effet, d'obtenir des éléments d'un type entièrement nouveau et ayant des propriétés spécifiques. The subject of the present invention is a new prefabrication process which makes it possible in particular to reduce the weight of elements with equal resistance and to simplify the production of the reinforcements, these being able even to be eliminated in certain cases. The invention makes it possible, in fact, to obtain elements of an entirely new type and having specific properties.
D'autres avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre. Other advantages of the invention will appear in the description which follows.
L'invention concerne donc, d'une façon générale, la réalisation d'un élément de construction constitué de béton coulé dans un moule ayant au moins une face supérieure ouverte vers le haut, l'élément moulé étant retiré du moule après le temps nécessaire à la prise du béton. The invention therefore relates, in general, to the production of a construction element consisting of concrete poured into a mold having at least one upper face open upwards, the molded element being removed from the mold after the necessary time. when setting concrete.
Conformément à l'invention, avant la prise du béton, on recouvre au moins l'une des faces de l'élément moulé d'une couche d'un produit composite armé constitué d'armatures enrobées dans un liant durcissable dont la composition est déterminée de façon que la température de durcissement dudit liant soit compatible avec la température de prise du béton, on maintient ensuite le moule à une température sensiblement égale à ladite température de durcissement du liant et, après avoir attendu le temps nécessaire au durcissement du liant et à la prise du béton, on démoule l'élément de construction, ladite couche de produit composite étant incorporée au béton. According to the invention, before setting the concrete, at least one of the faces of the molded element is covered with a layer of a reinforced composite product consisting of reinforcements coated in a curable binder whose composition is determined so that the curing temperature of said binder is compatible with the setting temperature of the concrete, the mold is then kept at a temperature substantially equal to said binder curing temperature and, after having waited for the time necessary for the curing of the binder and at setting the concrete, the construction element is removed from the mold, said layer of composite product being incorporated into the concrete.
De préférence, on recouvre au moins l'une des faces du moule du produit composite armé et l'on coule ensuite le béton dans le moule en recouvrant ladite couche de produit composite. Preferably, at least one of the faces of the mold is covered with the reinforced composite product and the concrete is then poured into the mold by covering said layer of composite product.
Toutefois, il est aussi possible d'étaler le produit composite armé sur une face libre de l'élément moulé, immédiatement après la coulée du béton dans le moule. However, it is also possible to spread the reinforced composite product on a free face of the molded element, immediately after pouring the concrete into the mold.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, dans le cas où l'élément de construction comprend une armature enrobée dans le béton, celle-ci est maintenue à une distance minimale de chaque face de l'élément qui est déterminée en tenant compte de la protection apportée par le produit composite recouvrant la face correspondante du béton. According to another particularly advantageous characteristic, in the case where the building element comprises a reinforcement embedded in the concrete, this is kept at a minimum distance from each face of the element which is determined taking into account the protection provided by the composite product covering the corresponding face of the concrete.
L'invention couvre également les éléments de construction réalisés selon le procédé. The invention also covers the construction elements produced according to the method.
Mais l'invention sera mieux comprise par la description qui va suivre de certains modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemple et illustrés par les dessins annexés. However, the invention will be better understood from the description which follows of certain particular embodiments given by way of example and illustrated by the appended drawings.
La figure 1 montre, schématiquement, les étapes d'un procédé de réalisation, selon l'invention, d'un élément préfabriqué. Figure 1 shows, schematically, the steps of a method of producing, according to the invention, a prefabricated element.
La figure 2 est une vue de détail montrant, en coupe, la constitution du produit moulé. Figure 2 is a detail view showing, in section, the constitution of the molded product.
La figure 3 montre, en perspective, un élément ainsi réalisé. Figure 3 shows, in perspective, an element thus produced.
La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un autre type d'élément. Figure 4 is a cross-sectional view of another type of element.
La figure 5 montre, en coupe transversale, un mode de réalisation particulier. Figure 5 shows, in cross section, a particular embodiment.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement les différentes étapes du procédé. In Figure 1, there is shown schematically the different steps of the method.
De façon habituelle pour la réalisation d'un élément préfabriqué, on dispose d'un moule 1 comportant, généralement, un fond 11 et deux côtés latéraux 12 et s'ouvrant vers le haut par une face libre 13 permettant la coulée du béton. Usually for the production of a prefabricated element, there is a mold 1 generally comprising a bottom 11 and two lateral sides 12 and opening upwards by a free face 13 allowing the pouring of the concrete.
Pour la réalisation d'un élément selon l'invention, on recouvre d'abord les faces du moule d'une couche 20 d'un produit composite armé 2 constitué, comme le montre la vue de détail de la figure 2, d'armatures 21 enrobées dans un liant durcissable 22. For the production of an element according to the invention, the faces of the mold are first covered with a layer 20 of a reinforced composite product 2 consisting, as shown in the detailed view of FIG. 2, of reinforcements 21 coated in a curable binder 22.
La technique des produits composites a connu un développement rapide et a fait l'objet de perfectionnements portant, notamment, sur la composition du liant durcissable, généralement une résine polymérisable, et la constitution des armatures qui peuvent être, par exemple, en fibre de verre ou de carbone. The technique of composite products has undergone rapid development and has been the subject of improvements relating, in particular, to the composition of the curable binder, generally a polymerizable resin, and the constitution of the reinforcements which may be, for example, fiberglass. or carbon.
En particulier, on a mis au point, assez récemment, des produits composites constitués à partir d'une résine dont la polymérisation et le durcissement peuvent se produire à une température relativement basse, par exemple, de 50 à 70 , qui peut même descendre jusqu'à la température ambiante, de l'ordre de 250. In particular, quite recently, composite products have been developed which are made from a resin whose polymerization and hardening can occur at a relatively low temperature, for example, from 50 to 70, which can even drop to 'at room temperature, around 250.
L'invention met à profit cette propriété en choisissant, pour recouvrir le moule un produit composite 2 constitué à partir d'un liant dont la composition est déterminée de façon que la température de polymérisation et de durcissement soit du même ordre que la température de prise du béton et, en tout cas, compatible avec cette température. The invention takes advantage of this property by choosing, to cover the mold, a composite product 2 formed from a binder whose composition is determined so that the polymerization and hardening temperature is of the same order as the setting temperature. concrete and, in any case, compatible with this temperature.
Ayant ainsi recouvert le moule, on place à l'intérieur de celui-ci l'armature 3 constituée, de façon classique, d'un ensemble de barres métalliques soudées (Figure 2b). Having thus covered the mold, the frame 3 is placed inside it, conventionally constituted by a set of welded metal bars (Figure 2b).
Par la face ouverte 13, on coule alors le béton 4 dans le moule 1. De préférence, on recouvre immédiatement la face supérieure 41 d'une couche 21 de produit composite (Figure 2c). Through the open face 13, the concrete 4 is then poured into the mold 1. Preferably, the upper face 41 is immediately covered with a layer 21 of composite product (Figure 2c).
On attend alors la prise du béton, le moule 1 étant avantageusement associé à un calorifugeage 13 et, éventuellement, à des moyens de chauffage permettant de maintenir le moule et le béton à une température sensiblement constante appropriée, à la fois, à la polymérisation du liant 22 du produit composite et à la prise du béton, cette température pouvant être, par exemple, de 30 à 40",
En raison de ce processus simultané de durcissement du liant 22 et du béton 4, les deux produits s'intègrent parfaitement l'un avec l'autre le long de l'interface 24.We then wait for the setting of the concrete, the mold 1 being advantageously associated with a thermal insulation 13 and, optionally, with heating means making it possible to maintain the mold and the concrete at a substantially constant temperature suitable, both for the polymerization of the binder 22 of the composite product and to the setting of the concrete, this temperature possibly being, for example, from 30 to 40 ",
Due to this simultaneous hardening process of the binder 22 and the concrete 4, the two products integrate perfectly with each other along the interface 24.
Après le temps nécessaire au durcissement du liant et du béton, on peut décoffrer l'élément moulé 40 qui est donc constitué d'un noyau 41 en béton armé recouvert, sur sa paroi latérale, d'une couche en matière composite armée qui, grâce à l'invention, est pratiquement incorporée au noyau 41. After the time necessary for the binder and the concrete to harden, the molded element 40 can be removed, which therefore consists of a core 41 of reinforced concrete covered, on its side wall, with a layer of reinforced composite material which, thanks to to the invention, is practically incorporated into the core 41.
Sur la figure 3 qui montre, à titre de simple exemple, un élément de dalle ou de mur, on voit que le matériau composite constitue avantageusement une couche continue 42 recouvrant l'ensemble des faces latérales de l'élément 40. In FIG. 3 which shows, as a simple example, a slab or wall element, it can be seen that the composite material advantageously constitutes a continuous layer 42 covering all of the lateral faces of the element 40.
Le béton peut affleurer sur les faces d'extrémités 43 sans être recouvert d'un matériau composite. Toutefois, comme on le verra plus loin, il peut être avantageux, de recouvrir également les faces d'extrémités de façon que le béton soit entièrement enfermé dans une couche continue de matériau composite.Concrete can be flush with the end faces 43 without being covered with a composite material. However, as will be seen below, it may be advantageous to also cover the end faces so that the concrete is entirely enclosed in a continuous layer of composite material.
La couche externe 42 qui est ainsi parfaitement solidarisée avec le béton se comporte comme une armature extérieure qui participe à la résistance de l'élément 40 aux charges appliquées en raison des qualités intrinsèques du matériau composite et notamment de la résistance des armatures 21 dont la constitution peut être adaptée aux contraintes prévisibles. The external layer 42 which is thus perfectly secured to the concrete behaves like an external reinforcement which contributes to the resistance of the element 40 to the loads applied due to the intrinsic qualities of the composite material and in particular of the resistance of the reinforcements 21, the constitution of which can be adapted to foreseeable constraints.
Il est à noter que, pour améliorer encore la solidarisation entre la couche composite 42 et le béton 41, la composition du liant durcissable peut également être adaptée de façon que le coefficient de dilatation du matériau composite soit du même ordre que celui du béton. It should be noted that, to further improve the connection between the composite layer 42 and the concrete 41, the composition of the curable binder can also be adapted so that the coefficient of expansion of the composite material is of the same order as that of the concrete.
Il en résulte que la couche extérieure composite 42 participe à la résistance de l'élément et doit donc être prise en compte dans les calculs pour déterminer la constitution de l'armature métallique 3 qui, le plus souvent, pourra être simplifiée et allégée. En particulier, dans le cas d'un élément soumis à des efforts de flexion ou de flambement, l'efficacité de l'armature constituée par la couche en matériau composite 42 est augmentée par le fait que celle-ci recouvre la face externe de l'élément. It follows that the composite outer layer 42 participates in the resistance of the element and must therefore be taken into account in the calculations to determine the constitution of the metal frame 3 which, most often, can be simplified and lightened. In particular, in the case of an element subjected to bending or buckling forces, the efficiency of the reinforcement constituted by the layer of composite material 42 is increased by the fact that it covers the external face of the 'element.
Bien entendu, la constitution de la couche en matériau composite doit être adaptée aux contraintes appliquées et peut, d'ailleurs, ne pas être la même sur toutes les faces. Of course, the constitution of the layer of composite material must be adapted to the stresses applied and may, moreover, not be the same on all faces.
Par exemple, dans le cas représenté sur la figure 3 d'un élément préfabriqué formant une voûte, la couche 44 de matériau composite recouvrant l'intrados de la voûte peut être plus épaisse et renforcée par une quantité supérieure d'armatures 21 de façon à mieux résister aux efforts de traction qui apparaissent lors du chargement de la voûte, par exemple sous un remblai.For example, in the case shown in FIG. 3 of a prefabricated element forming a vault, the layer 44 of composite material covering the underside of the vault may be thicker and reinforced by a greater quantity of reinforcements 21 so as to better resist the tensile forces that appear when loading the roof, for example under an embankment.
Mais la réalisation, selon l'invention, d'un élément préfabriqué recouvert d'une couche de matériau composite présente encore d'autres avantages. However, the production, according to the invention, of a prefabricated element covered with a layer of composite material has still other advantages.
Tout d'abord, en raison de la constitution même du matériau, la couche 42 assure une étanchéité parfaite de l'élément et, par conséquent, la protection des armatures contre des infiltrations d'eau éventuelles à l'intérieur du béton. First of all, due to the very constitution of the material, the layer 42 ensures perfect sealing of the element and, consequently, the protection of the reinforcements against possible water infiltration inside the concrete.
De plus, les éléments préfabriqués en béton, surtout lorsqu'ils sont de grandes dimensions, peuvent être soumis, lors des manutentions, à des chocs entraînant des détériorations ou des amorces de fissuration. In addition, precast concrete elements, especially when they are large, can be subjected, during handling, to shocks leading to deterioration or crack initiation.
Un élément de construction selon l'invention est mieux protégé contre le risque de chocs par la couche externe 42 qui joue un rôle d'amortisseur. A building element according to the invention is better protected against the risk of impact by the external layer 42 which acts as a shock absorber.
Par ailleurs, pour éviter, précisément, la corrosion et le gonflement des armatures en cas d'infiltration d'eau jusqu'au contact de celles-ci, les règlements prévoient la nécessité de maintenir, entre les armatures et la face externe du béton, une distance minimale de sécurité, par exemple de 30 mm, qui est maintenue par des écarteurs placés entre le coffrage et les armatures à la pose de celles-ci. Furthermore, to avoid, precisely, corrosion and swelling of the reinforcements in the event of water infiltration until they come into contact, the regulations provide for the need to maintain, between the reinforcements and the external face of the concrete, a minimum safety distance, for example 30 mm, which is maintained by spacers placed between the formwork and the reinforcement when the latter are installed.
Or, s'il est possible, par des calculs de résistance des matériaux, de déterminer avec précision la forme des éléments et la constitution des armatures pour réduire l'épaisseur et, par conséquent, le poids de l'élément, on ne peut, en revanche diminuer cet écartement minimal imposé par les règlements. However, if it is possible, by calculations of resistance of materials, to determine with precision the shape of the elements and the constitution of the reinforcements to reduce the thickness and, consequently, the weight of the element, one cannot, on the other hand, reduce this minimum spacing imposed by regulations.
La proportion de béton qui doit être maintenue entre les armatures et la face externe est d'autant plus importante que l'élément est plus mince. The proportion of concrete which must be maintained between the reinforcements and the external face is all the more important the thinner the element.
Grâce à l'invention, au contraire, dans la mesure où la couche de matériau composite 42 assure la protection du béton et des armatures contre les infiltrations d'eau et la corrosion, la distance de sécurité (e) à maintenir entre l'armature 3 et la face externe 24 du béton peut être considérablement réduite. En effet, elle est déterminée en tenant compte de l'effet de protection de la couche 42. Thanks to the invention, on the contrary, insofar as the layer of composite material 42 ensures the protection of the concrete and the reinforcements against water infiltration and corrosion, the safety distance (e) to be maintained between the reinforcement 3 and the external face 24 of the concrete can be considerably reduced. Indeed, it is determined by taking into account the protective effect of the layer 42.
Cette distance peut même être nulle, l'armature étant directement posée sur la couche de matériau composite 25 recouvrant le fond 11 du moule 1. En effet, il est possible d'assurer l'enrobage de l'armature 3 par simple vibration du béton 4
En réduisant ainsi la distance entre les armatures et la face externe du béton, c'est à dire la face interne de la couche en matériau composite, il est possible de diminuer considérablement le poids de l'élément. Par exemple, si les calculs conduisent à un élément ayant une épaisseur de 200 mm, la mise en oeuvre de l'invention, en réduisant la distance de sécurité, pourra conduire à une réduction de poids de 20%, la densité du matériau composite étant négligeable par rapport à celle du béton armé. De plus, la pose de l'armature à l'intérieur du moule est plus facile.This distance may even be zero, the reinforcement being placed directly on the layer of composite material 25 covering the bottom 11 of the mold 1. In fact, it is possible to coat the reinforcement 3 by simple vibration of the concrete 4
By thus reducing the distance between the reinforcements and the external face of the concrete, that is to say the internal face of the layer of composite material, it is possible to considerably reduce the weight of the element. For example, if the calculations lead to an element having a thickness of 200 mm, the implementation of the invention, by reducing the safety distance, could lead to a weight reduction of 20%, the density of the composite material being negligible compared to that of reinforced concrete. In addition, the installation of the frame inside the mold is easier.
Par ailleurs, dans la mesure où la couche externe 42 en matériau composite constitue une armature susceptible de résister aux efforts de flexion et de traction, il sera possible, dans certains cas, de supprimer complètement l'armature métallique, la résistance nécessaire étant assurée par la couche 42 en matériau composite. Furthermore, insofar as the outer layer 42 of composite material constitutes a reinforcement capable of withstanding bending and tensile forces, it will be possible, in certain cases, to completely remove the metal reinforcement, the necessary resistance being provided by layer 42 of composite material.
De façon particulièrement avantageuse, le béton utilisé pourra être un béton de fibres contenant, de façon connue, une multitude de fils 44 en métal ou autres matières résistants à la traction, répartie de façon aléatoire à l'intérieur du béton, comme on l'a représenté schématiquement sur la figure 4. In a particularly advantageous manner, the concrete used may be a fiber concrete containing, in known manner, a multitude of wires 44 made of metal or other tensile-resistant materials, distributed randomly inside the concrete, as is the case. schematically shown in Figure 4.
Il faut également noter que, si la couche externe 42 en matériau composite protège le béton contre les infiltrations d'eau venues de l'extérieur, elle empêche également l'évaporation de l'eau qui, comme on le sait, peut produire des fissures sur la face externe du béton. It should also be noted that, while the outer layer 42 of composite material protects the concrete against water infiltration from the outside, it also prevents the evaporation of water which, as is known, can produce cracks on the outside of the concrete.
Or, on sait également qu'il est possible, au moyen d'adjuvants, de diminuer considérablement la teneur en eau des mélanges constituant le béton. However, it is also known that it is possible, by means of additives, to considerably reduce the water content of the mixtures constituting the concrete.
Grâce à l'invention, il sera donc possible d'éviter les fissurations superficielles, le béton 4 coulé dans le moule ayant une teneur en eau aussi réduite que possible, correspondant, en pratique, à la teneur chimiquement nécessaire à la prise du ciment. Thanks to the invention, it will therefore be possible to avoid surface cracks, the concrete 4 poured into the mold having a water content as reduced as possible, corresponding, in practice, to the content chemically necessary for setting the cement.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails des modes de réalisation qui viennent d'être décrits schématiquement. Of course, the invention is not limited to the details of the embodiments which have just been described schematically.
En particulier, le mode de réalisation selon l'invention, qui consiste à disposer une couche de matériau composite sur la face interne du coffrage avant la coulée du béton, peut être adapté à tout type d'élément, le matériau composite pouvant être appliqué sur des moules de toutes formes. In particular, the embodiment according to the invention, which consists in placing a layer of composite material on the internal face of the formwork before pouring the concrete, can be adapted to any type of element, the composite material being able to be applied to mussels of all shapes.
D'autre part, il est avantageux de recouvrir d'une couche de matériau composite toutes les faces latérales de l'élément mais, dans certains cas, il pourrait être suffisant de recouvrir seulement une face. Par exemple, dans le cas de la figure 1, la couche de matériau composite pourrait être appliquée uniquement sur le fond du moule et non pas sur les parois latérales. On the other hand, it is advantageous to cover with a layer of composite material all the lateral faces of the element but, in certain cases, it could be sufficient to cover only one face. For example, in the case of FIG. 1, the layer of composite material could be applied only to the bottom of the mold and not to the side walls.
Mais on pourrait aussi couler l'élément dans le moule de la façon habituelle et recouvrir simplement sa face supérieur 41 d'une couche 21 de matériau composite immédiatement après la coulée du béton. However, the element could also be poured into the mold in the usual way and simply cover its upper face 41 with a layer 21 of composite material immediately after pouring the concrete.
Inversement, il pourrait être utile de recouvrir la totalité de l'élément, y compris ses faces d'extrémités, d'une couche continue d'un matériau composite, par exemple dans le cas d'un élément de construction destiné à être placé dans un milieu particulièrement corrosif. En effet, la nature du liant utilisé peut être adaptée aux conditions s'exerçant, en service, sur l'élément. Conversely, it could be useful to cover the entire element, including its end faces, with a continuous layer of a composite material, for example in the case of a construction element intended to be placed in a particularly corrosive environment. Indeed, the nature of the binder used can be adapted to the conditions exerted, in service, on the element.
Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. The reference signs inserted after the technical characteristics mentioned in the claims have the sole purpose of facilitating the understanding of the latter and in no way limit their scope.
Claims (7)
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| FR9709655A FR2766753B1 (en) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | PROCESS FOR PRODUCING A PREFABRICATED ELEMENT AND CONSTRUCTION ELEMENT THUS PRODUCED |
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1997
- 1997-07-29 FR FR9709655A patent/FR2766753B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2766753B1 (en) | 1999-10-22 |
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