FR3115721A1 - Procédé de fabrication d’un bloc en terre, produit programme d’ordinateur et système de fabrication correspondants - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d’un bloc en terre, produit programme d’ordinateur et système de fabrication associés La présente invention concerne notamment un procédé de fabrication de blocs de terre comprenant les étapes suivantes :- malaxage d’un mélange constitué d’une terre, d’agrégats et d’eau, chaque matériau constituant ledit mélange étant proportionné de façon à ce que ladite terre présente une teneur en eau inférieure à sa limite de plasticité,- remplissage d’un espace de façonnage avec une quantité prédéterminée dudit mélange de sorte à former une couche de terre présentant une hauteur prédéterminée,- compactage de ladite couche de terre,lesdites étapes de remplissage et de compactage successives étant répétées jusqu’à obtention d’un bloc de terre comprenant une superposition de couches de terre compactées. Figure d’abrégé : Fig.1
Description
1 Domaine de l’invention
La présente invention concerne notamment un procédé, et un système correspondant, pour fabriquer des blocs de terre, de préférence crue.
2 Art antérieur
La fabrication de bloc de terre est traditionnellement effectuée dans un atelier ou en usine. C’est un mode de préfabrication de blocs de terre stabilisés avec des produits chimiques, tel le ciment. Les blocs de terre sont stabilisés afin d’être transportables. Le bloc de terre a un délai de séchage d’environ 3 semaines avant d’être transporté sur le chantier. Ce qui engendrent des frais de stockage, de logistique, émission de CO2importante causée par le transport et un impact environnemental pour l’utilisation des produits chimiques.
3 Exposé de l’invention
Pour pallier tout ou partie de ces inconvénients, la technique proposée se rapporte à un procédé de fabrication de blocs de terre comprenant les étapes suivantes :
- malaxage d’un mélange constitué d’une terre, d’agrégats et d’eau, chaque matériau constituant le mélange étant proportionné de façon à ce que la terre présente une teneur en eau inférieure à sa limite de plasticité,
- remplissage d’un espace de façonnage avec une quantité prédéterminée du mélange de sorte à former une couche de terre présentant une hauteur prédéterminée,
- compactage de la couche de terre,
les étapes de remplissage et de compactage successives étant répétées jusqu’à obtention d’un bloc de terre comprenant une superposition de couches de terre compactées.
- malaxage d’un mélange constitué d’une terre, d’agrégats et d’eau, chaque matériau constituant le mélange étant proportionné de façon à ce que la terre présente une teneur en eau inférieure à sa limite de plasticité,
- remplissage d’un espace de façonnage avec une quantité prédéterminée du mélange de sorte à former une couche de terre présentant une hauteur prédéterminée,
- compactage de la couche de terre,
les étapes de remplissage et de compactage successives étant répétées jusqu’à obtention d’un bloc de terre comprenant une superposition de couches de terre compactées.
Le système, implémentant le procédé en question, est posé sur le chantier à l’endroit de la construction, le système utilise la terre crue extraite sur place ou de la terre crue disponible à proximité du chantier, par exemple dans un rayon de 20Km. Ce qui permet de fabriquer les blocs de terre crue sur place afin de limiter le transport. La matière première qui constitue le mélange est la terre, les agrégats (Sable de Travaux Public ou Paille) et l’eau. En d’autres termes, le mélange ne comprend aucun produit chimique destiné à stabiliser ce mélange. Ces matériaux sont mélangés dans une unité de malaxage.
Le système permet une mise en œuvre à un état assez sec, à titre d’exemple lors d’une expérimentation de fabrication de bloc de terre crue, la terre utilisée avait une limite de plasticité (c’est-à-dire la teneur en eau au-delà de laquelle le matériau passe de l’état solide à l’état plastique) de 25 % et une limite de liquidité (teneur en eau de passage entre l’état plastique à l’état liquide) de 33 %. La teneur en eau de fabrication était de 20 %, soit en dessous de la limite de plasticité. De ce fait les plus gros avantages :
- Minimiser l’impact environnemental (réduction des ressources nécessaires notamment) ;
- Séchage rapide du bloc de terre crue et moins de retrait donc moins de fissure.
- Minimiser l’impact environnemental (réduction des ressources nécessaires notamment) ;
- Séchage rapide du bloc de terre crue et moins de retrait donc moins de fissure.
Le système est doté d’un coffrage amovible qui permet de mouler le bloc et permet aussi d’effectuer la prise du bloc de terre crue fraîchement fabriqué pour le déposer sur le mur par un engin de levage, ainsi le mur en terre peut être construit par plusieurs blocs dans la même journée sans avoir besoin d’un délai de séchage.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape d’extraction du bloc de terre hors de l’espace de façonnage, l’étape d’extraction comprenant au moins une sous-étape de manipulation du bloc de terre, par le biais de l’application d’un effort de pincement sur deux côtés opposés du bloc de terre, et une sous-étape de libération du bloc de terre.
Selon un autre mode de réalisation particulier, la terre du mélange comprend une teneur en eau comprise entre 10 et 50%, de préférence entre 20 et 40%, de préférence encore entre 25% et 30%. Préférentiellement, la terre du mélange comprend une teneur en eau inférieure à 25%. Selon le type/nature de terre utilisée dans le mélange et/ou selon les préférences de l’utilisateur, d’autres intervalles de pourcentages et des pourcentages spécifiques de teneur en eau peuvent être utilisés à condition, bien évidemment, qu’ils restent inférieurs à la limite de plasticité de la terre utilisée dans le mélange.
Selon un autre mode de réalisation particulier, l’étape de compactage comprend l’application, sur la couche de terre, d’une force de compression et d’un mouvement oscillatoire de mise en vibration.
La technique proposée se rapporte en outre à un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé de fabrication tel que précédemment décrit, lorsqu’il est exécuté par un processeur.
La technique proposée se rapporte par ailleurs à un système de fabrication de blocs de terre comprenant :
- une unité de malaxage d’un mélange constitué d’une terre, d’agrégats et d’eau, chaque matériau constituant le mélange étant proportionné de façon à ce que la terre présente une teneur en eau inférieure à sa limite de plasticité,
- une trémie de remplissage d’un coffrage avec une quantité prédéterminée dudit mélange, ladite trémie étant mobile selon un axe vertical entre différentes positions,
- une unité de malaxage d’un mélange constitué d’une terre, d’agrégats et d’eau, chaque matériau constituant le mélange étant proportionné de façon à ce que la terre présente une teneur en eau inférieure à sa limite de plasticité,
- une trémie de remplissage d’un coffrage avec une quantité prédéterminée dudit mélange, ladite trémie étant mobile selon un axe vertical entre différentes positions,
- une unité mobile de formation des couches de terre présentant respectivement une hauteur prédéterminée, l’unité mobile étant mobile selon un axe vertical et horizontal entre différentes positions,
- une unité de compactage desdites couches de terre, l’unité de compactage étant verticalement mobile selon un axe vertical entre différentes positions,
- des moyens de réglage de la position verticale d’au moins ladite unité mobile de sorte à permettre l’obtention d’un bloc de terre comprenant une superposition de couches de terre compactées.
Selon un mode de réalisation particulier, le coffrage comprend deux parois latérales opposées mobiles délimitant un espacement réglable entre :
- une première position, dite de façonnage, définissant une première valeur d’espacement correspondant à une dimension du bloc de terre à obtenir,
- une deuxième position, dite de manipulation, définissant une deuxième valeur d’espacement inférieur à ladite première valeur d’espacement de sorte que les parois latérales exercent un effort de pincement sur le bloc de terre obtenu, et
- une troisième position, dite de libération, définissant une troisième valeur d’espacement supérieur à la première valeur d’espacement de sorte à dégager le bloc de terre obtenu des parois latérales.
- une première position, dite de façonnage, définissant une première valeur d’espacement correspondant à une dimension du bloc de terre à obtenir,
- une deuxième position, dite de manipulation, définissant une deuxième valeur d’espacement inférieur à ladite première valeur d’espacement de sorte que les parois latérales exercent un effort de pincement sur le bloc de terre obtenu, et
- une troisième position, dite de libération, définissant une troisième valeur d’espacement supérieur à la première valeur d’espacement de sorte à dégager le bloc de terre obtenu des parois latérales.
Selon un autre mode de réalisation particulier, l’unité de compactage comprend une semelle configurée pour appliquer, sur la couche de terre, une force de compression et un mouvement oscillatoire de mise en vibration.
Selon un autre mode de réalisation particulier, l’unité de compactage comprend en outre une plaque ajourée rapportée sous la semelle et destinée à être en prise avec la couche de terre.
Selon un autre mode de réalisation particulier, l’unité de malaxage est un malaxeur à socs comprenant une pluralité de socs montés sur un axe de rotation s’étendant horizontalement.
4 Liste des figures
L’invention sera maintenant décrite plus en détail à l’aide des images qui représentent un exemple de réalisation d’un système suivant l’invention. Il va de soi que l’invention n’est pas limitée à l’exemple illustré et que, dans le cadre de l’invention, d’autres formes de réalisation sont également possibles. Les images annexées illustrent l’invention :
- [Fig. 2] : La figure 2 est une représentation schématique du système de fabrication de la figure 1 en état initial avec le coffrage amovible ;
- [Fig. 3] : La figure 3 est une représentation schématique du système de fabrication de la figure 1 dans un état de début de remplissage d’une couche avec le coffrage amovible ;
- [Fig. 4] : La figure est une représentation schématique du système de fabrication de la figure 1 dans un état de fin de remplissage d’une couche avec le coffrage amovible ;
- [Fig. 5] : La figure 5 est une représentation schématique du système de fabrication de la figure 1 dans un état de fin d’étalement d’une couche avec le coffrage amovible ;
5 Description détaillée de l’invention
5.1
Description d’un mode de réalisation préférentiel
De façon générale, un système de fabrication de blocs de terre conforme à l’invention comprend :
- une unité de malaxage 22 d’un mélange constitué d’une terre, d’agrégats et d’eau, chaque matériau constituant le mélange étant proportionné de façon à ce que la terre présente une teneur en eau inférieure à sa limite de plasticité,
- une trémie de remplissage d’un coffrage avec une quantité prédéterminée dudit mélange, ladite trémie 1 étant mobile selon un axe vertical entre différentes positions,
- une unité mobile 11 de formation des couches de terre présentant respectivement une hauteur prédéterminée, l’unité mobile 11 étant mobile selon un axe vertical et horizontal entre différentes positions,
- une unité de compactage 4 desdites couches de terre, l’unité de compactage 4 étant verticalement mobile selon un axe vertical entre différentes positions,
- des moyens de réglage de la position verticale d’au moins ladite unité mobile 11 de sorte à permettre l’obtention d’un bloc de terre comprenant une superposition de couches de terre compactées.
Dans le mode de réalisation décrit ici, et illustré en relation avec lesfigur es 1 à 10, le système de fabrication de blocs de terre comprend une base 5 constituée de deux poutres rails sur lesquelles translate horizontalement, via un premier vérin 16, une unité mobile 11. L’unité mobile 11 se présente, dans l’exemple illustré, sous la forme d’une table élévatrice. La table élévatrice 11 supporte le coffrage amovible 10.
La table élévatrice comprend un premier panneau 27 configuré pour fermer une des faces latérales du coffrage amovible 10, à savoir la face latérale droite sur les figures, lors du remplissage et un deuxième plateau 28 amovible configuré pour fermer la face inférieure du coffrage amovible 10. Dans l’exemple illustré, le premier panneau 27 et deuxième plateaux 28 sont réalisés en un matériau rigide, tel un métal ou un bois contreplaqué.
Le système de fabrication comprend en outre un mât 7, orienté perpendiculairement à la base 5, sur lequel translate verticalement une potence 6 portant la trémie 1 et l’unité de compactage 4.
Le coffrage amovible 10 est composé d’un châssis 10A et de deux parois latérales 14 opposées mobiles délimitant un espacement, référencé « e ». Chaque parois latérale 14 est commandée par un deuxième vérin 12 et équipé de trois capteurs de fin de course 13 de manière à ce que l’espacement entre les parois latérales 14 opposées est réglable entre:
- une première position, dite de façonnage, définissant une première valeur d’espacement correspondant à une dimension du bloc de terre à obtenir,
- une deuxième position, dite de manipulation, définissant une deuxième valeur d’espacement inférieur à la première valeur d’espacement de sorte que les parois latérales exercent un effort de pincement sur le bloc de terre obtenu, et
- une troisième position, dite de libération, définissant une troisième valeur d’espacement supérieur à la première valeur d’espacement de sorte à dégager le bloc de terre obtenu des parois latérales.
- une première position, dite de façonnage, définissant une première valeur d’espacement correspondant à une dimension du bloc de terre à obtenir,
- une deuxième position, dite de manipulation, définissant une deuxième valeur d’espacement inférieur à la première valeur d’espacement de sorte que les parois latérales exercent un effort de pincement sur le bloc de terre obtenu, et
- une troisième position, dite de libération, définissant une troisième valeur d’espacement supérieur à la première valeur d’espacement de sorte à dégager le bloc de terre obtenu des parois latérales.
En d’autres termes, un tel coffrage amovible 10 permet d’avoir les positions détaillées ci-dessous :
- Rapprochée, dite de façonnage, dans laquelle les deux parois latérales 14 sont rapprochées à la largeur du bloc de terre crue afin de le mouler ;
- Serrée, dite de manipulation, dans laquelle les deux parois latérales 14 sont serrées pour exercer une pression sur le bloc de terre crue afin de manipuler le bloc de terre obtenu pour l’extraire du système et le déposer sur le mur ; et
- Rapprochée, dite de façonnage, dans laquelle les deux parois latérales 14 sont rapprochées à la largeur du bloc de terre crue afin de le mouler ;
- Serrée, dite de manipulation, dans laquelle les deux parois latérales 14 sont serrées pour exercer une pression sur le bloc de terre crue afin de manipuler le bloc de terre obtenu pour l’extraire du système et le déposer sur le mur ; et
- Relâchée, dite de libération, dans laquelle les deux parois latérales 14 sont écartées au maximum pour libérer le bloc de terre crue.
Le coffrage amovible 10 définit, lors que ses différentes parois sont rapprochées, un espace intérieur creux formant un espace de façonnage de la terre, et plus précisément du mélange de terre préalablement malaxé.
Le coffrage amovible 10 définit, lors que ses différentes parois sont rapprochées, un espace intérieur creux formant un espace de façonnage de la terre, et plus précisément du mélange de terre préalablement malaxé.
Le coffrage amovible 10 sert à la prise du bloc de terre pour le monter sur le mur pour cela une des faces latérales, à savoir la face droite sur les figures, et la face inférieure du coffrage amovible 10 sont ouvertes pour pouvoir déposer le bloc de terre crue contre et au-dessus des autres blocs déjà mis sur le mur. Le coffrage amovible 10 sert aussi à mouler le bloc de terre crue, donc pendant le moulage d’un bloc de terre crue ladite une des faces latérales se trouve fermée par le premier panneau 27 de la table élévatrice 11 et aussi la face inférieure par le deuxième plateau 28 de la table élévatrice 11. Ainsi, seule la face supérieure du coffrage reste ouverte afin de déposer le mélange à l’intérieur de celui-ci.
Le système de fabrication comprend par ailleurs une unité de malaxage 22, par exemple un malaxeur à socs dont l’une des faces, est munie d’une ou plusieurs trappe 23, et une unité de convoyage 21, par exemple un convoyeur à bande dont une première extrémité est positionnée en dessous de la trappe 23. Chacune trappe est commandée par un sixième vérin 24. L’unité de convoyage 21 présente par ailleurs une pente d’inclinaison prédéterminée et réglable (en fonction des dimensions du système notamment) de façon à ce que la deuxième extrémité de l’unité de convoyage 21, opposée à la première extrémité, est positionnée au-dessus de la trémie 1.
L’unité de malaxage 22 reçoit la terre, les agrégats (Sable TP ou paille) et l’eau pour préparer le mélange spécifique au système et au procédé de bauge (dans cet exemple). Ce malaxeur est entrainé par un moteur, par exemple un moteur hydraulique, et comporte une grille 26 configurée et dimensionnée pour tamiser la terre. De manière connue lors du malaxage, il arrive régulièrement que la terre s’agglomère et forme des mottes, c’est à ce moment-là que le Sable TP est ajouté pour casser les mottes et faire un mélange homogène et fragmenté en taille inférieur à 50mm. Un tel mélange est ainsi plus simple à introduire dans la trémie 1 du système de fabrication.
Le procédé de l’invention pour fabriquer un bloc de terre crue consiste à empiler plusieurs couches du mélange avec une épaisseur constante dans le coffrage amovible 10, chaque couche est compactée par l’unité de compactage 4, ces couches se relient entre elles grâce à la pression exercée par l’unité de compactage 4.
L’homogénéité et la faible teneur en eau du mélange, la hauteur constante des couches et l’énergie de compactage font que la résistance mécanique des blocs de terre crue est meilleure, le séchage est rapide et limite le retrait et donc les fissures.
La illustre, de manière schématique, notamment un exemple de malaxeur à socs développé pour assurer un mélange de qualité.
Le mélange homogène avec une faible teneur en eau est le premier paramètre principal pour obtenir un bloc de terre crue de bonne qualité. L’organe principale qui assure cette fonction est l’unité de malaxage 22, pour cela un malaxeur à socs a été développé pour assurer un mélange de qualité.
L’ unité de malaxage 22 comprend une cuve, avec une forme en V arrondi dans le fond, dans laquelle est disposé un arbre horizontal rotatif portant plusieurs socs. L’entrainement de l’arbre en rotation est réalisé par un moteur, par exemple un moteur hydraulique. Le malaxeur à socs comprenant ainsi une pluralité de socs montés sur un axe de rotation s’étendant horizontalement.
Un deuxième paramètre principal pour obtenir un bloc de terre crue de bonne qualité est la hauteur constante des couches. L’ensemble trémie 1 et table élévatrice 11 assurent ce paramètre. La trémie 1 a un rôle de tampon pour avoir la quantité nécessaire pour une couche. Elle comporte un clapet 2 commandée par un troisième vérin 3 et deux capteurs de fin de courses qui donne la position ouverte et fermée du clapet 2. Le clapet 2 a deux rôles, le premier rôle est de laisser passer le mélange sur commande en position clapet ouvert, le second rôle lors de la fermeture du clapet 2 en fin de remplissage d’une couche, le clapet ramasse l’excès de mélange déposé dans le coffrage amovible 10. La table élévatrice 11 comporte un plateau 28 commandé par un quatrième vérin 15 et une unité de mesure 18 , qui est par exemple un codeur à câble qui donne la position exacte du plateau 28. Grâce à cette unité de mesure, il est relativement aisé de contrôler le niveau de remplissage de chaque couche, et aussi de faire des blocs de terre de hauteur différente selon le besoin sur le chantier.
Un troisième paramètre principal pour obtenir un bloc de terre crue de bonne qualité est l’énergie de compactage.
L’unité de compactage 4, qui est par exemple plaque/semelle vibrante, est configurée pour appliquer, sur le mélange présent dans le coffrage, une force de tamponnage et, via un mouvement oscillatoire, une vibration. En d’autres termes, L’unité de compactage comprend une semelle configurée pour appliquer, sur la couche de terre, une force de compression et un mouvement oscillatoire de mise en vibration. L’énergie de compactage issue par une telle unité de compactage constitue un troisième paramètre principal pour obtenir un bloc de terre crue de bonne qualité.
Tel qu’illustré, l’unité de compactage 4 est suspendue sur la potence 6 à l’aide de« silent bloc »afin de limiter la propagation des vibrations aux autres éléments constitutifs du système de fabrication non destinés à être mis en vibration.
La potence 6 coulisse sur le mât 7 à l’aide d’un cinquième vérin 8. Une unité de mesure 17, qui est par exemple un codeur à câble, est configurée pour donner la position réelle de l’ensemble trémie 1 et unité de compactage 4. L’ensemble trémie 1 et unité de compactage 4 bougent en même temps que la potence 6. L’unité de mesure 17 permet de contrôler facilement la position de l’ensemble trémie 1 et unité de compactage 4. Le cinquième vérin 8 est monté sur des amortisseurs 9 assurant le rappel de l’unité de compactage 4 pour que cette dernière puisse suivre le mélange qui se tasse au fur et à mesure que ça vibre. La trémie 1 a des butées qui pose sur le dessus du coffrage amovible 10 et a une liberté verticale qui est par exemple 5 centimètres par rapport à l’unité de compactage, afin que la trémie reste au même niveau pour assurer le même niveau de remplissage.
La est une représentation schématique d’une plaque ajourée rapportée sous la semelle de l'unité de compactage.
L’unité de compactage comprend en outre une plaque ajourée rapportée sous la semelle et destinée à être en prise avec la couche de terre.
Plus précisément, la plaque ajourée 20 rapportée sous la semelle de l'unité de compactage favorise le compactage du mélange afin d’éviter des ponts de terre qui se forme (du vide). Dans l’exemple illustré, la plaque ajourée 20 est de forme parallélépipédique rectangle et comprend plusieurs ouvertures. Plus précisément, cette plaque est réalisée en un matériau rigide, tel un métal ou un bois contreplaqué. Tout autre matériau présentant des caractéristiques structurelles proches (rigidité notamment) peut toutefois être envisagé. Préférentiellement, la plaque ajourée 20, d’une épaisseur de 20mm, présente quatre ouvertures sensiblement de forme triangulaire. Les ouvertures triangulaires sont séparées par des diagonales pleines reliant les angles de la plaque. Cette forme/épaisseur particulière permet l’agglomération du mélange afin d’éviter des ponts de terre qui se forme (du vide). Toutefois, la forme des ouvertures et leur nombre peuvent varier, en fonction des dimensions de la plaque ajourée par exemple.
La représente, de manière schématique, un organe de commande primaire configuré pour assurer la gestion des différents mouvements de différents éléments du système de fabrication conforme à l’invention. Les mouvements en question seront détaillés par la suite en relation avec l’organigramme de la .
L’organe de commande primaire 29 comprend un microcontrôleur programmable 30 une interface d’entrée/sortie 31, une unité de communication sans fil 32, selon la norme Bluetooth par exemple, et une interface de configuration 33.
L’interface d’entrée/sortie 31 est agencée pour organiser l’échange d’informations entre l’organe de commande primaire 29 et d’autre éléments du système de fabrication. Ainsi, l’interface d’entrée/sortie 31 est relié à :
- un premier élément de contrôle 34 du cinquième vérins 8,
- un deuxième élément de contrôle 35 de l’unité de mesure 17,
- un troisième élément de contrôle 36 du premier vérins 16,
- un quatrième élément de contrôle 37 de l’unité de mesure 19,
- un cinquième élément de contrôle 38 du quatrième vérin 15,
- un sixième élément de contrôle 39 de l’unité de mesure 18,
- un premier élément de contrôle 34 du cinquième vérins 8,
- un deuxième élément de contrôle 35 de l’unité de mesure 17,
- un troisième élément de contrôle 36 du premier vérins 16,
- un quatrième élément de contrôle 37 de l’unité de mesure 19,
- un cinquième élément de contrôle 38 du quatrième vérin 15,
- un sixième élément de contrôle 39 de l’unité de mesure 18,
- un septième élément de contrôle 40 de l’unité de compactage 4, et
- un huitième élément de contrôle 41 du troisième vérin 3.
- un huitième élément de contrôle 41 du troisième vérin 3.
L’unité de communication sans fil 32 envoie des commandes de positionnement (Relâchée, Rapprochée et Serrée) à un organe de commande secondaire 42 décrit ci-dessous.
La représente, de manière schématique, un organe de commande secondaire configuré pour assurer la gestion/traitement des mouvements des parois latérales du coffrage amovible.
L’organe de commande secondaire 42 est fixé sur le coffrage amovible 10. Cet organe de commande secondaire 42 comprend un microcontrôleur programmable 43, une interface d’entrée/sortie 44 et une unité de communication sans fil 45, selon la norme Bluetooth par exemple.
L’interface d’entrée/sortie 44 est agencée pour organiser l’échange d’informations entre l’organe de commande secondaire 42 et les parois latérales 14 du coffrage amovible 10. Ainsi, cet interface d’entrée/sortie 44 est relié à :
- un premier élément de contrôle 46 des deuxièmes vérins 12, et
- un deuxième élément de contrôle 47 des capteurs de fin de courses 13.
- un premier élément de contrôle 46 des deuxièmes vérins 12, et
- un deuxième élément de contrôle 47 des capteurs de fin de courses 13.
L’unité de communication sans fil 45 reçoit les commandes de positionnement (Relâchée, Rapprochée et Serrée) de l’unité de communication sans fil 32 de l’organe de commande primaire 29.
En d’autres termes, le système de fabrication conforme à l’invention comprend les moyens techniques nécessaires pour l’implémentation d’un procédé de fabrication conforme à l’invention, décrit ci-après.
De façon générale, le procédé de fabrication de blocs de terre conforme à l’invention comprend les étapes suivantes :
- malaxage d’un mélange constitué d’une terre, d’agrégats et d’eau, chaque matériau constituant le mélange étant proportionné de façon à ce que la terre présente une teneur en eau inférieure à sa limite de plasticité,
- remplissage d’un espace de façonnage avec une quantité prédéterminée du mélange de sorte à former une couche de terre présentant une hauteur prédéterminée,
- compactage de la couche de terre.
En outre, les étapes de remplissage et de compactage successives sont répétées jusqu’à obtention d’un bloc de terre comprenant une superposition de couches de terre compactées.
- malaxage d’un mélange constitué d’une terre, d’agrégats et d’eau, chaque matériau constituant le mélange étant proportionné de façon à ce que la terre présente une teneur en eau inférieure à sa limite de plasticité,
- remplissage d’un espace de façonnage avec une quantité prédéterminée du mélange de sorte à former une couche de terre présentant une hauteur prédéterminée,
- compactage de la couche de terre.
En outre, les étapes de remplissage et de compactage successives sont répétées jusqu’à obtention d’un bloc de terre comprenant une superposition de couches de terre compactées.
Dans le mode de réalisation décrit ici, et illustré en relation avec la , le procédé de fabrication d’un bloc de terre crue suit les étapes dans l’ordre suivant :
Étape 1 - S1 : Le mélange est préparé dans l’unité de malaxage 22. Le mélange est préparé de manière à ce que, dans cet exemple de réalisation, ladite terre comprend une teneur en eau inférieure à 25%. De préférence la terre comprend une teneur en eau comprise entre 20 et 25%. Bien évidemment, selon le type/nature de terre utilisée dans le mélange et/ou selon les préférences de l’utilisateur, d’autres pourcentages de teneur en eau peuvent être utilisés à condition qu’ils restent inférieurs à la limite de plasticité de la terre utilisée.
Étape 2 - S2 : Une fois le mélange est prêt, c’est-à-dire après obtention d’un mélange homogène, un sixième vérin 24 est actionné pour ouvrir la trappe 23 de sorte que le mélange tombe sur l’unité de convoyage 21. Ce dernier transporte le mélange jusque dans la trémie 1.
Étape 3 - S3 : Le premier vérin 16 est actionné pour avancer l’ensemble table élévatrice 11 et coffrage amovible 10. Le premier vérin 16 s’arrête quand le coffrage amovible 10 est disposé en dessous de la trémie 1.
Étape 4 - S4 : Le cinquième vérin 8 est actionné pour descendre la potence 6 jusqu’à ce que la trémie 7 soit au niveau du coffrage amovible 10. Pendant cette étape 4, le système de fabrication se trouve en état B, dit de début de remplissage d’une couche, tel qu’illustré en .
Étape 5 - S5 : Les deuxièmes vérins 12 sont actionnés pour écarter les parois latérales 14 du coffrage amovible 10 jusqu’à arriver en position relâchée.
Étape 6 - S6 : Le quatrième vérin 15 est actionné pour monter le plateau 28 jusqu’à la position haute, telle qu’illustrée en .
Étape 7 - S7 : Les deuxièmes vérins 12 sont actionnés pour rapprocher les parois latérales 14 du coffrage amovible 10 jusqu’à arriver en position rapprochée.
Étape 8 - S8 : Le troisième vérin 3 est actionné pour ouvrir le clapet 2 de la trémie 1 pour déposer le mélange dans le coffrage amovible 10. En outre, l’unité de compactage 4 est démarrée.
Étape 9 - S9 : Le premier vérin 16 est actionné pour avancer l’ensemble table élévatrice 11 et coffrage amovible 10 (vers la droite selon la ). La trémie 1 pleine avec le clapet 2 ouvert et la position de l’unité de compactage 4 derrière la trémie 1 fait que le mélange s’étale automatiquement dans le coffrage amovible 10.
Étape 10 - S10 : Le troisième vérin 3 est actionné pour fermer le clapet 2 afin de ramasser l’excès de mélange à la fin de la couche en état C, dit de fin de remplissage d’une couche, tel qu’illustré en .
Étape 11 - S11 : Le premier vérin 16 continue à être actionné pour étaler le mélange dans la coffrage amovible 10 jusqu’à la formation d’une couche. Lors que la couche est formée, le système de fabrication se trouve en état D, dit de fin d’étalement d’une couche, tel qu’illustré en . Le premier vérin 16 est actionné pour reculer, c’est-à-dire déplacer dans le sens inverse du mouvement initier à l’étape 9, l’ensemble table élévatrice 11 et coffrage amovible 10 jusqu’à l’unité de compactage 4. L’unité de compactage 4 réalise un compactage par tamponnage, c’est-à-dire par l’application d’une force de compression sur le mélange. Cette opération de compactage consiste à monter et descendre l’unité de compactage 4 tout en vibrant sur le mélange étalé dans le coffrage amovible 10.
Étape 12 - S12 : Une fois le système de fabrication à nouveau en état B, c’est-à-dire en début de remplissage d’une couche, l’unité de compactage 4 est arrêtée et les deuxièmes vérins 12 sont actionnés pour écarter les parois latérales 14 du coffrage amovible 10 jusqu’à arriver en position relâchée.
Étape 13 - S13 : Le quatrième vérin 15 est actionné pour descendre le plateau 28 d’un certain niveau, par exemple 5 centimètres, qui détermine l’épaisseur de chaque couche. Les deuxièmes vérins 12 sont actionnés pour rapprocher les parois latérales 14 du coffrage amovible 10 jusqu’à arriver en position rapprochée.
Ensuite toutes les étapes de 1 à 13 sont répétées jusqu’à ce que le coffrage amovible 10 soit plein ou que la consigne de hauteur du bloc de terre crue est atteinte. Cette consigne de hauteur de bloc est définie et saisie par l’utilisateur via une interface de configuration. Une telle interface est, par exemple, un pupitre de commande intégré au système de fabrication conforme à l’invention, une application sur ordinateur, une tablette ou un téléphone intelligent. D’autres paramètres de configuration, comme les positions des éléments du système du fabrication notamment, sont définis via cette interface de configuration.
Le procédé de fabrication comprend en outre une étape d’extraction dudit bloc de terre hors du coffrage amovible. Cette étape d’extraction comprenant au moins une sous-étape de manipulation du bloc de terre, par le biais de l’application d’un effort de pincement sur deux côtés opposés du bloc de terre, et une sous-étape de libération du bloc de terre.
Dans le mode de réalisation décrit ici, quand le bloc de terre crue est terminé, le premier vérin 16 et le cinquième vérin 8 sont actionnés pour que le système se mette à l’état A initial, tel qu’illustré en . Dans cet état le coffrage amovible 10 se trouve dans une position avec peu d’encombrement autour pour qu’il soit extrait facilement. Les deuxièmes vérins 12 sont actionnés pour serrer les parois latérales 14 du coffrage amovible 10 jusqu’à arriver en position serrée, afin d’exercer une pression suffisante sur le bloc de terre obtenu pour pouvoir le soulever.
Un engin de levage, par exemple un transpalette, est disposé en sortie du système de fabrication et engage les fourches à l’endroit prévue sur le coffrage amovible 10 pour faire la prise de l’ensemble coffrage amovible 10 et bloc de terre crue fraîchement fabriqué. Ensuite l’engin de levage dépose le bloc le terre sur le mur en cours de construction. La forme spécifique du coffrage amovible 10, à savoir la présence d’une face latérale et de la face inférieure ouvertes, il est facile de déposer un bloc de terre contre et dessus un autre. Une fois le bloc de terre crue déposé sur le mur, une commande est envoyée, manuellement de préférence, via une interface de communication sans fil par exemple, telle une application sur téléphone ou une télécommande dédiée, pour actionner les deuxièmes vérins 12 afin d’écarter les parois latérales 14 du coffrage amovible 10 jusqu’à arriver en position relâchée de manière à libérer le bloc de terre crue et de le laisser sur le mur.
5.2
Divers
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, non illustrés :
- L’unité de malaxage est équipé d’une ou plusieurs cellules de charge qui déterminent le poids du mélange dans le malaxeur et gèrent les proportions du mélange. Le but est d’automatiser le rajout de l’eau et des agrégats ou d’afficher sur une interface, par exemple un écran, les consignes à l’utilisateur. Quand la terre est versée dans l’unité de malaxage, la terre est pesée. En connaissant la masse volumique de la terre sèche, le système ou l’utilisateur détermine la masse d’eau que la terre contient et calcule la masse d’eau et les agrégats à rajouter pour faire le bon mélange. Dans le mode tout automatique, l’eau est ajoutée à l’aide d’une rampe qui pulvérise l’eau de façon homogène sur le mélange qui est commandé par une électrovanne et un débitmètre. Les agrégats sont ajoutés à l’aide d’une unité de convoyage.
- le coffrage amovible comprend, ou peut recevoir, un accessoire de coupe configuré pour découper le bloc de terre obtenu en de multiples morceaux de formes et dimensions prédéterminées, et/ou
le système de fabrication comprend un mode de préfabrication apte à préparer des blocs de terre crue pour être maçonner après expiration d’un délai de séchage prédéterminé. Dans ce mode de fonctionnement particulier, le coffrage amovible est fixe sur le système de fabrication et lorsqu’un bloc de terre est fini d’être moulé, il est extrait/éjecté par un vérin pour le faire sortir du coffrage, afin qu’il soit pris par un autre système de prise et de levage et mis à sécher. Ce mode de fonctionnement est donc particulièrement pratique pour les chantiers d’envergure, par exemple une construction d’un lotissement.
Claims (9)
- Procédé de fabrication de blocs de terre comprenant les étapes suivantes :
- malaxage d’un mélange constitué d’une terre, d’agrégats et d’eau, chaque matériau constituant ledit mélange étant proportionné de façon à ce que ladite terre présente une teneur en eau inférieure à sa limite de plasticité,
- remplissage d’un espace de façonnage avec une quantité prédéterminée dudit mélange de sorte à former une couche de terre présentant une hauteur prédéterminée,
- compactage de ladite couche de terre,
lesdites étapes de remplissage et de compactage successives étant répétées jusqu’à obtention d’un bloc de terre comprenant une superposition de couches de terre compactées. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape d’extraction dudit bloc de terre hors dudit espace de façonnage, ladite étape d’extraction comprenant au moins une sous-étape de manipulation dudit bloc de terre, par le biais de l’application d’un effort de pincement sur deux côtés opposés dudit bloc de terre, et une sous-étape de libération dudit bloc de terre.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite étape de compactage comprend l’application, sur ladite couche de terre, d’une force de compression et d’un mouvement oscillatoire de mise en vibration.
- Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé de fabrication selon la revendication 1, lorsqu’il est exécuté par un processeur.
- Système de fabrication de blocs de terre comprenant :
- une unité de malaxage 22 d’un mélange constitué d’une terre, d’agrégats et d’eau, chaque matériau constituant ledit mélange étant proportionné de façon à ce que ladite terre présente une teneur en eau inférieure à sa limite de plasticité,
- une trémie 1 de remplissage d’un coffrage avec une quantité prédéterminée dudit mélange de sorte à former une couche de terre présentant une hauteur prédéterminée, ladite trémie 1 étant mobile selon un axe vertical entre différentes positions,
- une unité mobile 11 de formation des couches de terre présentant respectivement une hauteur prédéterminée, l’unité mobile 11 étant mobile selon un axe vertical et horizontal entre différentes positions,
- une unité de compactage 4 desdites couches de terre, l’unité de compactage 4 étant verticalement mobile selon un axe vertical entre différentes positions,
- des moyens de réglage de la position verticale d’au moins ladite unité mobile 11 de sorte à permettre l’obtention d’un bloc de terre comprenant une superposition de couches de terre compactées. - Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit coffrage 10 comprend deux parois latérales opposées mobiles délimitant un espacement réglable entre :
- une première position, dite de façonnage, définissant une première valeur d’espacement correspondant à une dimension dudit bloc de terre à obtenir,
- une deuxième position, dite de manipulation, définissant une deuxième valeur d’espacement inférieur à ladite première valeur d’espacement de sorte que lesdites parois latérales exercent un effort de pincement sur ledit bloc de terre obtenu, et
- une troisième position, dite de libération, définissant une troisième valeur d’espacement supérieur à ladite première valeur d’espacement de sorte à dégager ledit bloc de terre obtenu desdites parois latérales. - Système selon l’une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ladite unité de compactage 4 comprend une semelle configurée pour appliquer, sur ladite couche de terre, une force de compression et un mouvement oscillatoire de mise en vibration.
- Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite unité de compactage 4 comprend en outre une plaque ajourée 20 rapportée sous ladite semelle et destinée à être en prise avec ladite couche de terre.
- Système selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que ladite unité de malaxage 22 est un malaxeur à socs comprenant une pluralité de socs montés sur un axe de rotation s’étendant horizontalement.
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