Propriétés mécaniques et durée de vie de bétons réfractaires

II. Fatigue et durée de vie
Les réfractaires sont soumis à des cycles de montées et descentes en température dans les
centrales LFC. Pour connaître l’influence de ces cyclages successifs sur l’endommagement et
la durée de vie, nous avons étudié l’influence d’un cyclage mécanique sur l’endommagement
de ces matériaux. Les montées et descentes en température induisent une sollicitation
mécanique cyclique par le biais de la dilatation. L’endommagement se fait alors probablement
par des mécanismes diffus et création de microfissures puis percolation de ces microfissures
en macrofissures. Le but de ces essais est de mieux comprendre les phénomènes
d’endommagement dans le matériau et de prédire sa durée de vie ou le potentiel restant à un
instant donné.
Le nombre de cycles subis par les réfractaires avant remplacement dans les centrales est
relativement faible (environ 100 cycles). Nous avons donc effectué des essais de fatigue à
court terme et de sollicitations statiques à forte contrainte ; essais qui peuvent être très longs
suivant la charge appliquée. Vu le nombre de paramètres différents à étudier et la durée
possible de chaque essai, l’influence de la contrainte moyenne et de la contrainte maximale a
uniquement été traitée sur le matériau A.
Dans un premier temps nous présenterons les résultats de fatigue d’un point de vue
mécanique ainsi que l’évolution des paramètres d’EA. Puis nous proposerons un modèle
phénoménologique destiner à modéliser le comportement en fatigue du matériau étudié.
A. Résultats
1) Sollicitations cycliques en traction
a) Béton B
Dans ce type d’essai, le matériau est soumis à un chargement cyclique autour d’une
contrainte moyenne. Dans l’essai présenté Figure 93 (représentatif des essais réalisés), la
contrainte moyenne est égale à 78% de la contrainte à rupture et l’amplitude des cycles est de
36%. On a donc une contrainte maximale de 96% de la contrainte à rupture moyenne en
traction.
Deux capteurs d’émission acoustique de type µ80 ont enregistré les événements
acoustiques durant l’essai. La Figure 93 représente le nombre cumulé de salves d’émission
acoustique et l’évolution de la contrainte en fonction du temps. La Figure 94 représente
l’amplitude des signaux d’EA et l’évolution de la contrainte en fonction du temps. Pour
chacune des représentations, la contrainte n’est représentée que lorsque l’on détecte de l’EA.
La courbe du nombre de salves cumulées peut être divisée en trois zones :
- La zone 1 correspond à la montée en charge jusqu'à la charge moyenne ainsi que le
premier cycle. On a alors une forte activité acoustique correspondant à l’endommagement du
matériau comme lors d’un essai de traction monotone.
- La zone 2 dure jusqu’à environ 700 s sur cet exemple et correspond à un régime
permanent où le matériau s’endommage très peu. Ici il y a émission acoustique même si on ne
dépasse pas la charge maximale du cycle précédent, mais cette activité est très faible et
l’activité acoustique diminue au cours du temps. Ceci peut s’expliquer par la forte contrainte
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