Les bétonnières sont nécessaires pour de nombreux travaux, et il faut s'y rendre rapidement pour s'assurer que le mélange est versé avant qu'il ne durcisse. iStockphoto/Thinkstock La plupart des équipements de construction sont faciles à comprendre. Les grues déplacent les objets de haut en bas. Les camions à benne se chargent, sortir et décharger. Les bulldozers poussent et les niveleuses nivellent. La seule exception à cela est l'humble bétonnière, aimé des enfants, détesté par les conducteurs pressés, et mal compris par la plupart des gens en dehors de la cabine du 30, 000 livres (13, 608 kilogrammes) mastodontes.
Alors que le béton existe sous une forme ou une autre depuis avant que les Romains ne construisent la voie Appienne, le mélangeur de transit est un enfant du 20ème siècle. Mais invention récente ou pas, le mélangeur est là pour rester.
Le malentendu commence par le nom. Ce que les gens appellent une bétonnière est connu dans l'industrie de la construction comme une bétonnière et se décline en un grand nombre de types, tailles et configurations pour gérer les nombreuses tâches qui lui sont confiées chaque jour. Ce besoin de remplir autant de rôles signifie que la machine est dynamique, changeant de forme et de forme à mesure que les besoins des personnes utilisant du béton changent également.
Dans cet article, nous examinerons certains des principaux types de mélangeurs, du mélangeur de transit traditionnel en forme de tambour prêt à l'emploi au mélangeur volumétrique moins courant mais de plus en plus populaire, essentiellement une centrale à béton sur roues. Comment fonctionnent les bétonnières et pourquoi elles fonctionnent comme elles le font est une combinaison fascinante d'anciennes et de nouvelles technologies. Vous ne verrez plus jamais une bétonnière de la même manière.
Mais avant de commencer, clarifions la différence entre le ciment et le béton. En termes de pâtisserie, la différence entre le béton et le ciment est la différence entre la farine et une miche de pain. Béton est un terme générique pour un mélange d'agrégats - généralement de la pierre ou du gravier, eau et ciment. Moderne ciment est un mélange complexe de minéraux finement broyés, et porte le nom générique de "portland". Le béton est fabriqué en combinant les trois ingrédients dans un mélangeur, que ce mélangeur soit à l'arrêt ou qu'il roule sur la route, et l'eau est absorbée par le ciment, qui lie ensuite l'agrégat ensemble, créer du béton.
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Stephen Stepanian a développé et déposé le brevet du premier mélangeur de transit motorisé en 1916, dans le but de remplacer la bétonnière tirée par des chevaux utilisée à l'époque. Des pagaies en bois brassaient le mélange tandis que les roues du chariot tournaient, mais la conception était d'une utilité limitée - elle était lourde et lente. Le même, cependant, pourrait être dit des moteurs et des camions pendant cette période. Mais dans les années 40, les moteurs et la construction de châssis de camion ont rattrapé le besoin d'un véhicule robuste capable de transporter des milliers de livres de liquide, ou non réglé, béton. Alors que le boom de la construction après la Seconde Guerre mondiale battait son plein, les camions malaxeurs se sont imposés.
Le grand malaxeur à tambour vu sur les routes aujourd'hui n'a pas beaucoup changé par rapport à la vision de Stepanian d'un meilleur transporteur de béton. Les mélangeurs mobiles de transport en commun sont une sélection mixte de moteurs, châssis de camion et mélangeur rotatif. Le mélangeur est similaire, bien qu'à plus grande échelle, que les plus petits trouvés sur les chantiers de construction. Un gros moteur, séparé du moteur, fait tourner le tambour sur la caisse du camion, et une série de pales ou une vis actionnée par le même moteur maintient l'agrégat, l'eau et le ciment en mouvement constant. Cela empêche le béton prémélangé de prendre, bien que l'horloge tourne souvent pour amener la charge sur le chantier de construction, tronçon de route ou parking. La plupart des fabricants de ciment suggèrent de maintenir le temps entre le mélange et le coulage à 90 minutes au maximum. C'est encore mieux de l'amener sur le site en moins d'une heure.
Comme la technologie a changé, il en va de même pour la conception de base du mélangeur. Alors que de nombreux mélangeurs de transit ont encore des tambours rotatifs, la plupart ne se contentent pas de ramasser une charge de ciment humide et de la transporter. Les rares qui le font encore se dirigent principalement vers les sites routiers où il est possible de verser le mélange immédiatement.
La plupart des mélangeurs de transit ont un réservoir d'eau séparé dans le camion. Le tambour tournant garde les ingrédients secs, mélange d'agrégats et de ciment pendant la majeure partie du voyage. Lorsque le chauffeur se trouve à quelques kilomètres du site, de l'eau est ajoutée pour créer du béton frais pour la livraison.
Ceci est considéré comme une livraison "par lots" de béton prêt à l'emploi, mélanger les ingrédients hors site et les transporter là où ils sont nécessaires. Les progrès technologiques ont permis de mélanger le béton sur le chantier, bien que les mélangeurs de transit soient toujours le cheval de bataille du domaine.
Les mélangeurs volumétriques et dosés sont de plus en plus courants. Les deux types sont essentiellement des centrales à béton personnalisées sur site. Réservoirs de stockage séparés de granulats, le ciment et l'eau sont contenus dans un camion avec un ordinateur relié aux vis sans fin et aux pompes. Sur le site, le client peut commander un type de béton spécifique (il en existe plus d'une dizaine) pouvant être malaxé par camion.
Les mélangeurs volumétriques et dosés sont souvent utilisés lors de la construction de gratte-ciel et peuvent être associés à des camions-pompes pour livrer du béton à plus de 15 étages au-dessus du sol.
Le passé concretUne certaine forme de béton -- le mélange d'un liant, l'agrégat et l'eau - existe depuis les dynasties des pharaons égyptiens lorsque l'eau, du sable et de la chaux ont été mélangés pour être utilisés comme mortier dans les sections de construction des pyramides. Les Romains ont également utilisé une forme de béton dans la construction de leurs aqueducs, le Colisée et d'autres constructions importantes. Les scientifiques des années 1800 ont commencé à expérimenter et à perfectionner ciment hydraulique , c'est ce que l'industrie de la construction utilise encore aujourd'hui. Le nom du ciment portland vient de l'île de Portland, au large des côtes anglaises, où les dépôts des composants minéraux utilisés dans le béton moderne ont été trouvés pour la première fois et isolés chimiquement. En 1908, Thomas Edison expérimentait la construction de maisons en béton préfabriqué à Union, N.J. La plupart de ces maisons sont encore debout et utilisées. Ensuite, il y a les célèbres barrages Hoover et Grand Coulee, construit en 1936, qui se dressent parmi les merveilles du monde.
Alors que le béton se présente sous une gamme déconcertante de types, une chose est sûre, c'est du lourd. Un gros lot de béton peut peser plus de 30, 000 livres (13, 608 kilogrammes), sans compter le poids du camion lui-même, à partir de 10, 000 à 30, 000 livres (4, 536 à 13, 608 kilogrammes). Pour qu'un camion transporte ce poids, il doit être puissant. Et pour faire passer cette charge sur le terrain accidenté d'un chantier de construction, le camion doit être costaud.
Les camions se présentent en trois parties distinctes :moteur, cadre et mélangeur. La plupart des entreprises de camions fournissent le moteur et le châssis, avec des équipements allant de la cabine couchette à la navigation informatique. Le mélangeur, ou usine volumétrique , est ajouté ultérieurement. L'approche mixte de la construction de camions vise à donner à une entreprise - dépensant entre 30 $, 000 à plus de 100 $, 000 -- un nouveau camion construit sur commande. Chaque entreprise a des désirs et des besoins spécifiques et a besoin d'un camion adapté à ceux-ci. Par exemple, certains peuvent avoir besoin d'un camion avec un moteur plus lourd et un tambour plus léger, qui pourrait être retiré plus tard et transformé en un transporteur de déchets avec quelques modifications.
La plupart des moteurs de camions vont de 250 à 300 chevaux, selon l'application. Certaines entreprises proposent des moteurs de plus de 400 chevaux. Puissance est une mesure de puissance, le "punch" d'un moteur " en d'autres termes. Le " punch " est généralement fourni par un moteur diesel, le plus souvent fabriqué par Cummins ou Caterpillar. Les moteurs diesel produisent plus de couple à un régime moteur inférieur qu'un moteur à essence similaire, ce qui les rend idéales pour les basses vitesses, applications à haute puissance comme le remorquage ou le transport. Les diesels sont également préférés pour leur longévité - beaucoup peuvent parcourir un million de miles (1, 609, 000 kilomètres) ou plus avec un entretien de routine - ainsi que leur robustesse.
Contrairement aux moteurs à gaz, Les moteurs diesel fonctionnent à l'aide d'un allumage par compression et nécessitent un bloc moteur lourd pour résister aux forces énormes en jeu à l'intérieur. Ce même allumage par compression signifie que le moteur fonctionne avec un taux de compression plus élevé dans les cylindres, produisant ainsi plus de puissance. Cette puissance est traduite en couple, ou puissance de rotation, grâce à un engrenage spécial dans la transmission - les mélangeurs ont de 7 à 18 vitesses et peuvent être manuels ou automatiques, et différentiels.
La plupart des camions à béton produisent de 1, 000 à 3, 000 pieds-livres de couple. Qu'est-ce que cela signifie, en termes simples, c'est qu'un camion en béton ne battra jamais un tramway à une course d'un quart de mile, mais il sera capable de franchir la glissière de sécurité en béton à la fin sans un soubresaut du régime moteur et de continuer.
Les moteurs à gaz développent un couple à un régime plus élevé que les moteurs diesel. Quiconque a déjà remorqué un bateau ou une remorque derrière un véhicule à essence a éprouvé le besoin d'appuyer sur la pédale d'accélérateur pour gravir une colline. Moteurs diesel, en raison de leur conception, produisent en fait un meilleur couple à des tours par minute inférieurs. Donc, ralentir sur une colline fournit en fait plus de couple.
Mais même un camion avec le plus de puissance et de couple ne peut pas contrôler un 60, Charge de plus de 000 livres avec facilité. C'est là qu'interviennent les essieux du camion, et ceux-ci jouent un rôle plus important que de simplement garder les roues et les pneus à leur place correcte.
La plupart des camions les plus récents sont équipés d'essieux moteurs. Essieux moteurs sont généralement des essieux non moteurs et sont équipés de freins pneumatiques. Ces freins peuvent être utilisés pour aider à diriger le camion. Il y a généralement au moins trois essieux derrière la cabine, bien que certains mélangeurs volumétriques plus grands puissent en avoir jusqu'à six. Certains de ces essieux sont levés et abaissés pour aider à répartir le poids du camion et de la charge.
Le facteur déterminant dans le type de camion est les lois sur les ponts d'un État donné. Chaque État impose des restrictions de poids aux passages de ponts sur les véhicules de construction. Les entrepreneurs qui enfreignent ces lois sont passibles d'amendes et de pénalités, et chaque état a des exigences légales différentes, y compris beaucoup qui nécessitent un essieu de pont , ou un essieu supplémentaire à l'arrière du camion utilisé pour répartir davantage le poids lors des traversées.
Mélanger avec la culture popLe grondement et le grondement des camions malaxeurs, avec l'apparente magie de couler du ciment, a conduit la machine à jouer un rôle dans plusieurs émissions pour enfants et à devenir des jouets populaires. Le camion malaxeur le plus remarquable est peut-être Tumbler, un camion jaune et vert présenté sur la série "Bob the Builder". Patrick, un autre mélangeur de transit, fait une brève apparition dans les vidéos "Thomas and Friends", basé sur le personnage de Thomas the Tank Engine, affirmant qu'il était la pièce d'équipement la plus importante sur le chantier de construction. Les machines apprennent qu'elles doivent toutes travailler ensemble pour faire le travail et que l'une n'est pas plus importante que l'autre.
Tous les mélangeurs exploitent la puissance, répartition du couple et du poids pour amener le béton sur le chantier, mais c'est en le sortant du camion que vous verrez des différences dans la conception des camions.
La plupart de la flotte de mélangeurs, en particulier les anciens modèles de camions par lots, utilise une méthode simple de basculement et de coulée pour extraire le béton du malaxeur. Une goulotte se fixe à un port et le béton suinte (ou coule, selon sa consistance) du mélangeur au projet. D'habitude, le conducteur du camion actionne la machinerie et dirige la goulotte. De nombreux mélangeurs de transit sont couplés à un lit élévateur hydraulique qui peut faire basculer le tambour, semblable à un camion à benne basculante, si besoin.
Autres camions, beaucoup d'entre eux volumétriques et les nouveaux mélangeurs de transit, utiliser une pompe pour déplacer le béton du camion au chantier. Les pompes, généralement des pompes à pistons alternatifs, peut être monté à l'avant ou à l'arrière du camion. Le fait d'avoir la pompe à l'avant permet au conducteur de se déplacer vers une section du chantier et de diriger le béton depuis l'intérieur de la cabine. Les commandes peuvent être mécaniques, électromécanique, hydraulique ou purement électronique. Les camions plus récents utilisent davantage d'ordinateurs de bord pour surveiller les pompes et d'autres composants des mélangeurs.
Avant que le béton ne soit pompé ou coulé, un certain nombre de machines plus simples agissent de concert pour empêcher le béton de prendre, et même mélanger le béton sur le site. Certaines des parties les plus anciennes de la flotte, comme les premiers mixeurs, utilisé des pagaies pour remuer le béton et l'empêcher de "se décanter, " ou la séparation en ses composants. Cette technologie a été largement remplacée par l'utilisation de vis sans fin et d'ailettes. À l'intérieur d'un mélangeur par lots traditionnel se trouve une série concentrique d'ailettes avec un léger motif de tire-bouchon. La direction de la rotation du tambour écrase le béton humide en l'arrière du malaxeur. Lorsque le malaxeur arrive sur le site, le conducteur inverse le sens de la machine pour la pousser hors du malaxeur vers la goulotte. De là, la gravité fait le reste.
Les malaxeurs volumétriques utilisent des tarières pour déplacer le béton. Celles-ci sont similaires aux lames du mélangeur discontinu mais plus petites. A l'intérieur du mixeur, un opérateur alimente le mélangeur en données et plusieurs vis sans fin alimentent ensemble les agrégats et le ciment. De l'eau est ajoutée au mélange et des vis sans fin plus grandes mélangent les composants.
Vis d'ArchimèdeLe mathématicien grec, ingénieur et inventeur Archimède est crédité d'avoir inventé une pompe qui a utilisé un long, vis hélicoïdale tournant à l'intérieur d'un tube fermé pour soulever l'eau d'une source à l'endroit où elle était souhaitée. La pompe à vis est essentiellement un plan incliné, l'une des machines simples, enroulé autour d'un axe central. Cette idée a conduit au développement de vis sans fin pour déplacer les ingrédients secs, et les ailettes en forme de tire-bouchon pour diriger les liquides. Ces machines sont largement utilisées dans le traitement et le malaxage du béton dans les usines et dans les malaxeurs volumétriques, ainsi que dans les mélangeurs de transit traditionnels.
Le béton est si visqueux et durcit si rapidement qu'il laisse des résidus après chaque chargement. Finalement, quelqu'un avec un marteau-piqueur doit monter dans le tambour pour le nettoyer. iStockphoto/Thinkstock "Breaking up is hard to do" est plus qu'une chanson pour les propriétaires de camions en béton. La simple vérité de la question est, une fois que le dernier béton s'écoule du tambour ou s'écoule de la pompe, le camion n'est pas vide. Une petite quantité de béton reste toujours à l'intérieur du camion, en particulier dans les mélangeurs à tambour. Vous pouvez laver le camion, faites couler de l'eau dans le tambour pendant qu'il tourne et même lavez l'intérieur sous pression. Mais il reste toujours du béton. Et ça sèche. Le prochain voyage un peu plus est parti. Et ça sèche. Heures supplémentaires, cela devient un problème, réduire le volume du mélangeur et sa capacité.
Plusieurs entreprises proposent des pré-traitements, bains chimiques et acides et lavages à haute pression pour fûts et intérieurs. Mais éventuellement, le béton s'accumulera à un point où la seule alternative viable est l'enlèvement mécanique. De nombreuses petites entreprises gèrent cela elles-mêmes, envoyer un ouvrier avec un marteau-piqueur pour écailler le béton durci. Ce travail, largement méconnu en dehors du domaine de la construction, a obtenu ses 15 minutes de gloire lors d'un épisode de la série "Dirty Jobs" de Discovery Channel, qui a envoyé l'hôte Mike Rowe travailler avec Jim's Chipping Service, l'une des rares entreprises spécialisées dans le nettoyage du béton durci. Ces véhicules hautement spécialisés sont essentiels au secteur de la construction et il ne semble pas qu'ils disparaissent de sitôt. Mais à quoi ressembleront les bétonnières du futur ? Continuez à lire pour le découvrir.
Ces véhicules hautement spécialisés sont essentiels au secteur de la construction et il ne semble pas qu'ils disparaissent de sitôt. Mais à quoi ressembleront les bétonnières du futur ? Continuez à lire pour le découvrir.
Ce que l'avenir réserve à la bétonnière n'est pas clair. Comme beaucoup d'industries, le béton devient "vert". Les fabricants de bétonnières volumétriques affirment que leurs produits sont plus respectueux de l'environnement car ils économisent du carburant en mélangeant les matériaux sur le chantier - les camions n'ont pas à faire tourner leurs moteurs pour empêcher le béton de prendre. En outre, les conducteurs de camions ne peuvent créer que la quantité de béton nécessaire pour terminer un travail - non seulement cela permet d'économiser des matériaux, mais cette méthode évite également le déversement de l'excès de béton [source :Modern Contractor Solutions].
Le constructeur de camions Peterbilt expérimente des systèmes de « poussée » à air comprimé. Le camion serait démarré à l'air comprimé, et quand il a atteint une certaine vitesse, le moteur diesel se mettrait en marche. Étant donné qu'un moteur nécessite une plus grande quantité de carburant pour surmonter l'inertie, le faire fonctionner avec de l'air comprimé relativement bon marché permettrait de réaliser des économies de carburant au fil du temps. Cette technologie en développement est désormais destinée aux camions de livraison du centre-ville plutôt qu'aux gros camions comme les mélangeurs.
IVECO Trucks of Australia travaille à la mise au point d'un moteur à gaz naturel comprimé (GNC) pour les poids lourds. Les camions CNG ont un kilométrage comparable, mais dégagent 40 pour cent moins de dioxyde de carbone que le diesel et le gaz naturel est moins cher que le carburant diesel [source :IVECO]. Comme beaucoup de systèmes de moteur de nouvelle génération, Le GNC est associé à une électronique de pointe conçue pour tirer le meilleur parti de chaque réservoir de carburant.
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