Propriétés mécaniques et durée de vie de bétons réfractaires

pour le béton non traité thermiquement [13, 14, 15]. Après traitement thermique, l’effet est
accentué par la dilatation des grains opposée au retrait de la matrice[7, 3].
A plus haute température, le béton retrouve sa résistance mécanique, voire une résistance
bien supérieure, grâce à la formation d’une liaison céramique, dans la pâte de ciment mais
aussi à l’interface entre le liant et les granulats.
B. Comportement mécanique des réfractaires
Les bétons peuvent être considérés comme des matériaux composites composés d’une
matrice cimentaire et d’agrégats de tailles différentes pouvant aller jusqu'à plusieurs mm.
Dans le cas des bétons de génie civil, la résistance mécanique est assurée par les liaisons
hydrates du ciment. Pour les réfractaires la liaison hydrate ne sert qu’a la mise en forme avant
cuisson, la résistance mécanique finale étant assurée par les liaisons céramiques créées après
cuisson à haute température.
1) Comportement général
Le comportement général des réfractaires peut se décomposer en trois points essentiels :
- fragilité et endommagement à faible température
- comportement dissymétrique en traction et en compression
- phénomènes visco-élasto-plastiques à haute température
A faible température, les bétons réfractaires, ou les bétons en général, présentent un
comportement quasi-fragile et endommageable par fissuration [15,16,17], contrairement aux
calculs de structures du Génie Civil où le béton est considéré comme parfaitement fragile. En
conséquence, comme pour les céramiques, leur résistance en traction est environ 10 fois plus
faible que celle en compression. Le comportement est dissymétrique en traction et en
compression compte tenu de la sollicitation différente des fissures (mode d'ouverture ou de
fermeture).
A plus haute température, la présence de phases vitreuses, transitoires ou non, engendre un
comportement visco-élasto-plastique, rendant le matériau moins fragile et pouvant supporter
des déformations remarquables.
2) Comportement à température ambiante
a) Prise en compte de l’endommagement
Dans les bétons réfractaires jusqu’à des températures intermédiaires d'environ 1000°C, les
phénomènes de microfissuration introduisent un endommagement diffus important dans le
matériau.
L’endommagement se traduit par une diminution des propriétés élastiques qui peut être
observée sur des cycles de charge-décharge. On a également accès aux déformations
irréversibles traduisant la non refermeture des fissures créées. Celles-ci peuvent également
être détectées par émission acoustique puisque les micromécanismes d'ouverture et de
propagation des fissures sont émetteurs de bruits caractéristiques.
- 15 -