Propriétés mécaniques et durée de vie de bétons réfractaires

uptures transgranulaires. Ces ruptures sont sûrement plus énergétiques que celles ayant lieu
dans la matrice. Les ultrasons ont montré un bon accord avec l’EA du point de vue de la
détection de l’endommagement. Ils ont été utilisés en flexion 4 points et placés entre les deux
points d’appuis supérieurs où a lieu l’endommagement dans ce type d’éprouvette.
Les réfractaires sont principalement soumis à des contraintes cycliques dans les centrales
LFC, dues aux cycles de montée et descente en température. Nous avons donc étudié le
comportement des bétons réfractaires sous sollicitations cycliques, les sollicitations
thermiques cycliques engendrant des sollicitations mécaniques cycliques. Nous avons soumis
nos matériaux à des cycles incrémentaux avec augmentation de la charge entre chaque cycle
et des essais de fatigue.
Les cycles incrémentaux permettent d’étudier la présence ou non de l’effet Kaiser dans nos
matériaux. Le rapport Felicity est calculé quand l’effet Kaiser n’est plus respecté et ce rapport
est ensuite associé à l’endommagement. Les deux bétons présentent un rapport Felicity après
quelques cycles, attestant de leur endommagement. Le béton B présente un rapport Felicity
plus grand associé à son caractère plus endommageable. Ce rapport nous permet aussi de
dessiner une carte dite « damage degree map », destinée à déterminer un seuil où
l’endommagement est considéré comme critique. Cette carte nous permet de suivre
l’évolution de l’endommagement dans le matériau pour chaque cycle par un calcul simple. Un
cycle de montée et descente en température dans une centrale LFC est assez long et dure au
minimum une semaine. Cette carte est un moyen simple de faire un bilan de
l’endommagement après la montée en température. Le seul inconvénient de cette technique et
qu’elle nécessite un apprentissage pour définir le seuil critique d’endommagement où le
matériau doit être changé.
Les essais de fatigue en traction ont été effectués sur le béton A. Nous n’avons pas pu les
réaliser sur le deuxième béton faute de temps. Ils ont montré que la durée de vie des
éprouvettes dépendait à la fois de l’amplitude des cycles et de la contrainte maximale
appliquée, ce deuxième paramètre paraissant prépondérant sur le premier. Les deux effets
étant difficiles à séparer, des essais sous sollicitation statique ont été effectués pour connaître
l’effet de la contrainte maximale appliquée sur la durée de vie des éprouvettes. Ces essais ont
confirmé l’effet du cyclage sur la durée de vie des éprouvettes. Les courbes d’EA en fatigue
ont toutes présenté une forme sigmoïdale avec une forte activité au début de l’essai suivie
d’un plateau d’EA et d’une reprise (Ti) à l’approche de la ruine du matériau (Tf). Le temps Ti
est toujours associé dans les essais au début de la localisation des événements acoustiques
dans la zone de rupture, indiquant la localisation de l’endommagement et la formation d’une
macrofissure. Dans le but de pouvoir prédire la durée de vie de ces matériaux en fatigue, nous
avons utilisé un modèle phénoménologique simple, sous forme d’une loi puissance, pour
déterminer Ti et Tf en fonction de l’amplitude des cycles et de la contrainte maximale
appliquée. La prépondérance de la contrainte maximale sur l’amplitude des cycles est apparue
encore plus forte avec un exposant de l’ordre de 2 pour l’amplitude des cycles et de 20 pour la
contrainte maximale appliquée. De plus, le modèle semble mieux adapté à la détermination de
Ti. Ceci est probablement dû au changement du mode d’endommagement à partir de ce point
où l’on a localisation de l’endommagement. L’effet des cycles devient probablement plus
important, le modèle n’étant alors plus valable avec les mêmes valeurs des paramètres. Mais
le peu d’essais réalisés et la dispersion des résultats sont aussi à prendre en compte.
Le but de cette étude étant de trouver une solution applicable industriellement, nous avons
effectué des essais en environnements industriels simulés. Pour cela, nous avons placé une
éprouvette de grandes dimensions avec deux guides d’ondes simulants des ancres dans un
four permettant de faire des chocs thermiques et de l’érosion sur l’éprouvette. Les capteurs
d’EA sont placés à l’extérieur du four à l’extrémité des guides d’ondes refroidis par eau. Nous
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