Scellement époxy des fondations de machines lourdes : coulis pour broyeurs SAG, concasseurs, compresseurs et turbines

Pourquoi le massif d'une machine lourde est d'abord une question de scellement

Le coulis époxy est le matériau habituel pour sceller une machine lourde — broyeur SAG ou à boulets, concasseur, compresseur alternatif, turbine — sur son massif en béton : il adhère à l'acier comme au béton, résiste à l'huile et durcit sans le retrait d'un coulis cimentaire. Sa tenue dépend moins du produit que de la conception, de la préparation du béton et de la coulée.

Une machine lourde impose au coulis un tout autre service qu'une petite pompe centrifuge. Un broyeur charge ses semelles en permanence, un compresseur alternatif transmet des efforts non équilibrés à chaque course, un concasseur ajoute des chocs, une turbine fonctionne chaud. Le coulis devient une couche structurale qui doit rester en contact intégral avec l'acier et le béton dans toutes ces conditions.

Le diagnostic d'un massif de pompe défaillant est traité dans notre guide sur la réparation de massif de pompe au coulis époxy. Cet article porte sur la suite : concevoir, couler et contrôler le scellement d'une machine lourde.

Coulis époxy ou cimentaire sous charges dynamiques

Le coulis cimentaire coûte moins cher, tolère les fortes épaisseurs et ne flue pas comme un polymère. Sous une machine dynamique, huileuse et chaude, ses faiblesses — porosité, adhérence plus faible, montée en résistance plus lente — deviennent le mode de défaillance.

Deux lignes sont souvent oubliées. Le fluage : un coulis polymère sous charge permanente se déforme lentement, davantage à chaud. Sous une semelle de broyeur ou un bâti de compresseur, les données de fluage à la température réelle du coulis sont un critère de sélection. La dilatation : le coulis époxy bouge plus que le béton avec la température, d'où les joints de dilatation sur les longues coulées.

Les références : API 686 et ACI 351.1R

Deux documents encadrent la plupart des devis de scellement nord-américains :

• API RP 686, Machinery Installation and Installation Design, la pratique recommandée de l'American Petroleum Institute pour l'installation des machines tournantes et alternatives. Elle couvre massifs, plaques d'assise, scellement, boulons d'ancrage et alignement.
• ACI 351.1R, Report on Grouting between Foundations and Bases for Support of Equipment and Machinery, du comité ACI 351. Il traite des coulis cimentaires et époxy : propriétés, conception, préparation, mise en place et essais.

Le manuel du fabricant de la machine et le devis du projet ont préséance ; l'API 686 et l'ACI 351.1R leur servent d'appui, et la fiche technique du coulis fixe les limites du matériau (températures, épaisseurs, cure).

Conception du scellement : intégral, cales coulées, cales et vis de calage

Scellement intégral. La plaque d'assise, le châssis ou la semelle repose sur toute sa surface. C'est l'approche normale pour broyeurs, concasseurs, bases de moteur et de réducteur, châssis de pompe.

Cales coulées. Des cales en époxy coulées sous les pattes d'un bâti de compresseur ou de moteur. Conception différente, avec son propre calcul de charge, selon les exigences du fabricant.

Mise à niveau : vis de calage ou cales laissées en place. L'élévation et le niveau sont réglés avant la coulée, généralement avec des vis de calage sur la plaque. La pratique courante, reprise dans l'API 686, consiste à desserrer les vis une fois le coulis durci pour que la charge passe par le coulis et non par les vis. Des cales ou des coins laissés sous la plaque deviennent au contraire des points durs qui portent la charge ; le coulis autour n'est plus qu'un remplissage. Si des cales servent au nivelage, le devis doit préciser si elles sont retirées et comment la cavité est remplie.

Le coulis ne met rien à niveau : la mise à niveau d'une fondation au coulis époxy fige l'alignement réglé sur les vis de calage, erreurs comprises. Niveau et élévation sont vérifiés selon la tolérance du fabricant avant de fermer les coffrages.

Joints de dilatation et arêtes. Les longues coulées continues — semelles de broyeur, châssis de compresseur, bases de turbine-alternateur — reçoivent des joints de dilatation à l'espacement donné par le fabricant du coulis, scellés avec un mastic souple. Les angles rentrants vifs sont l'amorce des fissures : les coffrages portent des chanfreins, et l'épaulement du coulis est fini pour que l'huile et l'eau s'écoulent loin de la plaque.

Boulons d'ancrage : manchons et longueur libre

Un boulon d'ancrage retient la machine en s'allongeant élastiquement. Pour garder sa précharge sous vibration, il lui faut une longueur libre capable de s'allonger : c'est le rôle du manchon noyé autour du boulon dans le béton.

• Les manchons ne se remplissent pas de coulis. Du coulis dans le manchon colle le boulon et réduit sa longueur utile. Le manchon est rempli d'un matériau non adhérent selon le devis, puis obturé avant la coulée.
• Le boulon est désolidarisé dans l'épaisseur du coulis. Il est enveloppé ou enduit pour que l'époxy n'y adhère pas.
• La mise en tension vient après la cure. Les boulons sont tendus à la valeur du fabricant une fois la cure de la fiche technique atteinte, puis revérifiés avant l'alignement final.

Préparer le béton

1. Enlever le béton contaminé par l'huile. Les massifs de broyeurs et de compresseurs sont souvent imbibés de lubrifiant. Le béton contaminé est buriné jusqu'à une cassure propre et saine.
2. Créer le profil. Enlever la laitance et buriner jusqu'aux gros granulats, avec des marteaux burineurs légers plutôt qu'avec de gros brise-béton, qui fissurent la couche qu'on cherche à dégager.
3. Vérifier la solidité. Fissures traversantes, délaminations ou grands éclatements relèvent d'une réparation structurale préalable.
4. Contrôler l'humidité. La surface doit respecter l'exigence d'humidité du fabricant du coulis ; aucune eau stagnante dans les cavités ou les manchons. Un béton neuf est mûri selon le devis avant le scellement.
5. Préparer l'acier. Le dessous de la plaque ou de la semelle est décapé au jet ou meulé jusqu'au métal nu, puis gardé propre.

Coffrages, têtes hydrauliques et coulée

Les coffrages sont rigides, étanches, cirés ou revêtus, et scellés au béton.

• Tête hydraulique. Une boîte de charge du côté de la coulée donne au coulis la pression hydrostatique nécessaire pour passer sous la plaque. Le coulis est versé d'un seul côté pour chasser l'air devant lui ; des évents dans la plaque laissent sortir l'air.
• Coulée continue. Une section commencée est terminée sans interruption : un joint froid sous une machine est un plan de faiblesse. Trousses complètes, malaxeurs et personnel sont prêts avant le premier malaxage ; les trousses se malaxent entières pour éviter les erreurs de proportions.
• Vie en pot. Chaque gâchée est mise en place dans sa vie en pot, qui raccourcit quand le matériau se réchauffe.
• Pas de vibrateur. Le coulis époxy ne se vibre pas ; s'il faut l'aider à s'écouler, on applique la méthode de mise en place du fabricant.
• Température. Les températures du matériau, du béton et de l'air doivent rester dans la plage de la fiche technique avant la coulée et pendant toute la cure. Froid, le coulis perd sa fluidité et laisse des vides ; chaud, il perd sa vie en pot. On mesure le béton, pas seulement l'air. En arrêt d'hiver, le massif est abrité et chauffé à l'avance — voir l'application d'époxy par temps froid pendant un arrêt d'hiver.
• Cure. Ni charge, ni mise en tension, ni alignement avant la cure indiquée à la température réelle.

Contrôler le travail : taux de contact, vides, alignement

• Taux de contact par sondage au marteau. Après la cure, toute la plaque est sondée au marteau ; les zones qui sonnent creux sont reportées sur un plan. L'étendue de vides acceptable vient du devis ou du fabricant. Les vides se réparent par injection d'un époxy à faible viscosité, avec trous d'injection et d'évent.
• Boulons et alignement. Vis de calage desserrées, boulons d'ancrage tendus, puis revérification du pied mou et de l'alignement — tuyauterie raccordée sur les compresseurs et les pompes, pour déceler les contraintes de tuyauterie.
• Traçabilité. Températures, numéros de lot, plan de sondage et lectures d'alignement final vont au dossier de l'équipement.

Arrêts de broyeurs, de concasseurs et de compresseurs dans les mines du Québec et de l'Ontario

Dans un concentrateur, le scellement dispute la fenêtre d'arrêt au regarnissage du broyeur et aux travaux de concasseur et de goulottes.

• La démolition fixe l'échéancier. La démolition de l'ancien coulis et du béton huileux prend plus de temps que la coulée, et son ampleur ne se révèle qu'en cours de travaux. Sonder l'existant avant l'arrêt limite les surprises.
• La cure fixe le redémarrage. La machine ne peut pas être chargée avant que le coulis atteigne sa cure, donc la maîtrise de la température fait partie de l'échéancier. Sur les sites nordiques en hiver : abri, chauffage et entreposage du coulis à la température exigée par la fiche.
• Coordonner la fenêtre. Les réparations de scellement s'insèrent à côté du remplacement des pièces d'usure du concasseur et de la réparation des goulottes et trémies usées, avec les mêmes accès et le même cadenassage.

Questions fréquentes

Quel est le meilleur coulis époxy pour une fondation de machine ? Aucun produit n'est le meilleur partout. Critères : le fluage en compression à la température réelle du coulis, l'écoulement dans l'espace réel, les épaisseurs minimale et maximale, la résistance chimique aux fluides présents, la plage de températures d'application et les méthodes d'essai citées sur la fiche technique.

Peut-on réparer le massif d'un broyeur SAG sans déposer le broyeur ? Des réparations localisées — arêtes, logements de boulons, vides comblés par injection — sont parfois possibles broyeur en place. Le rescellement complet d'une semelle exige de retirer la charge du coulis, selon une méthode établie avec le fabricant.

Peut-on couler un nouveau coulis époxy sur l'ancien ? Non. L'ancien coulis est la couche qui a cédé. Il est enlevé jusqu'à un béton sain et propre.

Est-ce valable pour les plaques de base de pompes alternatives et les châssis de pompe ? Oui. Une pompe alternative impose des efforts pulsés, et l'installation d'un châssis de pompe au coulis époxy suit les mêmes principes : contact intégral, boulons gainés, vis de calage desserrées et coulée vérifiée. Les dommages propres à la pompe sont traités dans notre guide de réparation de pompe centrifuge au mastic époxy.

En pratique

Induscoat réalise des réparations de fondations de machines — enlèvement du coulis et du béton contaminé, préparation, scellement au coulis époxy, travaux sur boulons d'ancrage et contrôle du contact — dans le cadre de son service de maintenance et réhabilitation pour les usines et les mines du Québec et de l'Ontario, en complément de la réparation de pompes. Des photos de la ligne de coulis, le type de machine et la fenêtre d'arrêt suffisent pour commencer : demander une soumission. Les fiches techniques de la gamme Induscoat sont publiées sur le site de la marque, induscoat.com.