Réponse courte
Le brise-roche hydraulique est un équipement qui transforme la puissance hydraulique de la pelle en frappes répétées. À l'intérieur, un piston est poussé vers le haut par la pression de l'huile ; l'azote comprimé dans la chambre d'azote fait ressort, renvoie ce mouvement et projette le piston vers le bas ; le piston frappe la queue de l'outil, et le choc passe de l'outil au matériau. Autrement dit, le brise-roche tire sa force de l'hydraulique, sa vitesse de l'azote, et fait son travail par l'outil. Ce trio explique aussi presque tout ce qui concerne le brise-roche : pourquoi le débit compte, pourquoi la puissance baisse quand la pression d'azote chute, et pourquoi le choix de l'outil fait la moitié du rendement.
Comment la frappe est-elle produite ?
L'huile hydraulique venant de la machine est dirigée par le distributeur du brise-roche sous le piston et pousse celui-ci vers le haut. En montant, le piston comprime l'azote de la chambre d'azote ; c'est comme si l'on armait un ressort.
Quand le piston atteint le point haut, le distributeur change de position et la pression sous le piston est libérée. L'azote comprimé pousse le piston vers le bas, et la pression d'huile agit dans le même sens. Le piston accélère et frappe la face supérieure de la queue de l'outil.
Le choc se propage le long de l'outil et pénètre dans le matériau. Ce cycle se répète de nombreuses fois par seconde ; la fréquence de frappe et l'énergie de frappe du brise-roche sont déterminées par la vitesse de ce cycle et par la masse du piston.
Les pièces principales
- Piston : la pièce qui produit la frappe. C'est le cœur du brise-roche et sa surface la plus sensible.
- Cylindre : le corps dans lequel se déplace le piston. Son état de surface et sa propreté déterminent directement la durée de vie du piston.
- Distributeur : la pièce qui établit le cycle en inversant le sens de l'huile. Le rythme de la fréquence de frappe vient de là.
- Chambre d'azote (chambre de gaz) et membrane : elles jouent le rôle du ressort qui pousse le piston vers le bas.
- Tête avant et bagues : la partie qui maintient la queue de l'outil dans l'axe et reprend les efforts latéraux.
- Système de retenue de l'outil (goupille d'outil et ressort de verrouillage) : il tient l'outil en place, mais ne transmet pas la frappe.
- Tirants : ils maintiennent ensemble la tête arrière, le cylindre et la tête avant ; leur couple de serrage est critique.
- Carénage et amortisseurs : ils tiennent les vibrations et le bruit à l'écart de l'enveloppe extérieure.
Pourquoi le débit et la pression comptent-ils autant ?
Le cycle du brise-roche est entraîné par le débit d'huile. Si le débit est trop faible, le cycle ralentit : le brise-roche frappe, mais la fréquence de frappe baisse et le travail s'allonge. Si le débit est trop élevé, le cycle s'accélère et les pièces internes sont sollicitées au-delà de ce pour quoi elles ont été conçues.
La pression, elle, se trouve du côté qui détermine l'énergie de frappe. Si elle est insuffisante, le piston ne peut pas accélérer assez ; si elle est excessive, le limiteur de pression intervient ou les pièces sont surchargées.
C'est pourquoi chaque brise-roche a une plage de débit et une plage de pression, et le circuit auxiliaire de la machine doit se situer dans ces plages. Nous avons traité l'appariement dans l'article sur la règle du tonnage et dans le sélecteur de brise-roche.
La pression d'azote n'est pas un réglage de puissance
Une erreur courante sur le chantier consiste à augmenter la pression d'azote quand le brise-roche frappe faiblement. L'azote agit comme un ressort : porté au-dessus de sa valeur de conception, il n'augmente pas la frappe ; le cycle est perturbé et les pièces sont surchargées. La bonne valeur est propre au modèle et figure dans le manuel. La cause d'une frappe faible se trouve le plus souvent du côté hydraulique ou dans l'usure.
L'outil : la moitié du rendement
Le brise-roche produit l'énergie, l'outil la transmet au matériau. Un mauvais outil fait paraître inefficace un bon brise-roche.
Il existe quatre types de base. La pointerolle conique concentre la charge sur un point étroit et pénètre les matériaux durs et fragiles. Le burin oriente son tranchant selon la direction de la fissure et travaille bien dans les matériaux stratifiés. Le pilon répartit l'effort sur une large surface et casse par écrasement. La pointe pyramidale équilibre pénétration et résistance.
Ce que fait chaque type selon le matériau est traité sur la page des outils et dans un article dédié.
Quand le brise-roche est-il le bon outil, et quand ne l'est-il pas ?
- Adapté : démolition de béton armé, abattage de roche, débitage secondaire, sol dur en excavation de fondation, sol gelé.
- Adapté : excavation mécanique là où l'abattage à l'explosif est interdit ou peu praticable.
- Non adapté : excavation de grande surface dans une roche massive et très dure. Une fraise à tambour ou une autre méthode peut y être plus rapide.
- Non adapté : séparer les armatures du béton. C'est le travail du broyeur à béton ; le brise-roche plie les armatures, il ne les sépare pas.
- Non adapté : les travaux de coupe. Couper des profilés et des armatures est le travail de la cisaille.
- Non adapté : soulever, pousser, traîner. Le brise-roche ne supporte de charge que dans son propre axe.
Carénage insonorisé ou corps standard
Les brise-roches sont fabriqués avec un corps ouvert (standard) ou un carénage fermé (modèle insonorisé). Dans le modèle caréné, le mécanisme interne est logé dans une enveloppe extérieure, sur des amortisseurs.
Cette différence a deux conséquences : le bruit rayonné vers l'extérieur diminue et le mécanisme interne est protégé des chocs extérieurs. C'est pourquoi le carénage fermé est préféré en démolition urbaine et sur les chantiers soumis à des limites de bruit.
En contrepartie, le carénage fermé est plus lourd et généralement plus cher. Le choix se fait selon les limites de bruit du chantier et les chocs extérieurs auxquels l'équipement est exposé.