Propriétés mécaniques et durée de vie de bétons réfractaires

conventionnel avant d’être évacuées. Les particules sont recyclées vers le foyer via des
siphons fluidisés ; leur circulation est ainsi assurée.
Une particule de charbon accomplit ce passage à travers les éléments de la boucle de
circulation (foyer, cyclone, éventuellement lit extérieur) tant qu’elle n’atteint pas une taille
suffisamment fine. Le brassage de l’oxygène avec le combustible, obtenu par la fluidisation,
et un temps de séjour suffisamment long du combustible dans le foyer, grâce à la circulation
des solides, sont les particularités de la technologie LFC qui permettent d’obtenir une bonne
combustion et d’utiliser des combustibles de mauvaise qualité.
Les réfractaires, sous la forme de garnissages, sont largement utilisés dans les centrales
LFC comme isolants thermiques et pour protéger les matériaux métalliques de l’érosion
engendrée par la circulation des particules de charbon et de calcaire dans le foyer et le
cyclone. Les garnissages sont des briques ou des bétons réfractaires maintenus sur le
composant à protéger par des ancrages métalliques. Mais le couple brique-ancrage est une
union à risque car les variations thermiques subies en service entraînent des dilatations
différentielles. Ce phénomène est d’autant plus important quand le réfractaire subit de
nombreuses montées et descentes en température, ajoutant des chocs thermiques répétés aux
dilatations différentielles.
Ces réfractaires sont la source de coûts élevés et récurrents dans les centrales LFC. Ces
produits ont jusqu'ici été considérés comme un consommable bon marché. Leur choix n'est
donc pas optimisé et on connaît mal leur comportement mécanique, notamment au niveau de
la tenue aux chocs thermiques. Les sources de dégradation sont multiples et principalement
liées à des chocs thermiques et des problèmes de dilatations bloquées durant les différentes
phases de montée et descente en température. La difficulté est de pouvoir maîtriser, contrôler
et suivre l’évolution de cette dégradation pour éviter tout remplacement intempestif de
matériaux réfractaires ou prévenir les arrêts de tranche fortuits en remplaçant les zones à
risque.
II. Les réfractaires
A. Définitions
Un matériau réfractaire est un produit qui conserve ses caractéristiques physico-chimiques
jusqu’à des valeurs élevées de température, la fusion du matériau n’apparaissant qu’au-delà
des conditions d’emploi. La norme ISO 1927 de 1984 stipule que «les matériaux réfractaires
sont des matières et produits autres que les métaux et alliages (sans que soient exclus ceux
contenant un constituant métallique), dont la résistance pyroscopique est équivalente à
1500°C au minimum ».
En plus de cette résistance pyroscopique élevée, on exige souvent des réfractaires qu’ils
aient :
- une bonne résistance aux chocs thermiques
- une faible conductivité thermique
- une bonne résistance à la corrosion (acieries, four de verrerie…) et à l’érosion
(centrales LFC…) à hautes températures
Les réfractaires sont divisés en deux grandes familles. Les matériaux façonnés et les non
façonnés (ou monolithique). Les matériaux façonnés sont livrés sous forme de briques, tuiles
et pièces de forme. Leur consolidation a lieu par frittage, réaction chimique (liant hydraulique
ou chimique) ou par solidification (matériaux électro-fondus). Les matériaux non façonnés
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