Propriétés mécaniques et durée de vie de bétons réfractaires

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3) Vérification de l’effet Kaiser ou définition du rapport Felicity L’effet Kaiser n’a pas été beaucoup étudié sur les bétons réfractaires et peu étudié sur les bétons renforcés de génie civil. De plus les auteurs ne sont pas d’accord sur l’existence ou non de l’effet Kaiser pour de tels matériaux [76]. Certains auteurs ont étudié son existence sur des roches ou des terres cuites céramiques (briques, tuiles…) qui ont un mode d’endommagement proche de celui des bétons. Toutefois des différences de comportement apparaissent entre les matériaux. Lavrov [77] a étudié l’effet de la vitesse de chargement sur des roches en fatigue cyclique en compression. Il a observé l’existence de l’effet Kaiser pour des vitesses de chargement proches entre deux cycles mais cet effet disparaît si la vitesse de chargement du deuxième cycle est deux fois supérieure à celle du premier cycle. Dans ce cas l’effet Kaiser est fortement dépendant du mode de chargement mais l’auteur souligne que ceci n’est valable que pour le matériau qu’il a étudié. D’ailleurs Niiseki et al. [78] ont aussi étudié l’effet de la vitesse de chargement sur un béton et n’ont pas observé la disparition de l’effet Kaiser pour la plage de vitesses étudiée. Pour certains matériaux à liaison hydraulique, l’effet Kaiser semble dépendre du temps entre deux cycles de charge/décharge, un temps plus long permettant une « guérison » partielle du béton [79]. Dans tous les cas, l’effet Kaiser semble dépendre du niveau de charge du cycle par rapport à la contrainte à rupture du matériau. Si le niveau de contrainte est trop élevé alors on n’a plus un strict effet Kaiser et on utilise le rapport Felicity pour suivre l’endommagement. Papargyris [80] a étudié l’effet Kaiser sur différentes compositions de céramiques à base de kaolin et de kaolin additionné de cendres volantes. Le premier matériau a montré un effet Kaiser (Figure 27) important mais pas le deuxième où l’effet « Felicity » à été mis en évidence (Figure 28). L'effet Kaiser a permis aux auteurs de suivre l'endommagement du matériau mais ils n'ont pas fait de rapprochement avec la durée de vie de celui-ci. Figure 27: Effet kaiser sur les deux premiers cycles d'une terre cuite céramique [80] - 42 -
Figure 28: Effet felicity sur une céramique à base de kaolin additionnée de cendres volantes [80] L’effet Kaiser n’apparaît donc pas sur tous les matériaux et chaque cas doit être pris à part mais même si l’effet Kaiser n’est pas présent, l’effet « Felicity » et son évolution apportent aussi des informations sur l’évolution de l’endommagement du matériau. Ainsi, certains auteurs, tentent de définir des paramètres d’endommagement basés sur l’effet Kaiser. Yuyama et al. [81] ont défini deux constantes pour caractériser l’endommagement de poutres de béton renforcé, le « Load Ratio » et « Calm Ratio ». Load Ratio : Charge à laquelle l’activité acoustique reprend / charge maximale du cycle précédent, P/PRE (Figure 29). Ce rapport correspond au rapport « Felicity ». Calm Ratio : Activité acoustique cumulée pendant la décharge / activité acoustique totale cumulée au maximum du cycle précédent, A/Ao ou A/(A-Ao) (Figure 29). P PRE Load ratio of 3 rd cycle : P/P PRE Load Calm ratio of 2 nd cycle : A/A 0 P Load A AE activity A 0 Cumulative AE activity Time Time Figure 29 : Définition du "load ratio" et du "calm ratio" Ces deux paramètres permettent de tracer une carte de degré d’endommagement de la structure étudiée. Les différents points sont représentés sur la carte pour chaque cycle. Des valeurs limites sont fixées à partir d’essais préliminaires pour déterminer le moment où l’endommagement est considéré comme critique. La partie inférieure droite de la carte - 43 -
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