Les essais haute température accélèrent le développement des réfractaires

Le défi

Le développement des bétons réfractaires fait face à un dilemme fondamental : la liaison au ciment d’aluminate de calcium (CAC) pose des problèmes à haute température en raison de la teneur en CaO et nécessite un séchage minutieux. Les alternatives à la silice colloïdale (CS) évitent ces problèmes mais créent des instabilités structurelles aux températures élevées où des phases visqueuses se forment. Les sols alternatifs comme le spinelle et la mullite offrent de meilleures performances à haute température mais souffrent de temps de prise prolongés et d’une faible résistance à l’état cru car leur teneur en solides initiale (5-10 % en poids) est bien inférieure à celle de la CS commerciale (30 % en poids).

La solution

Cette recherche a développé des suspensions de spinelle avec une teneur en solides de 30-50 % en poids pour surmonter les limitations de résistance à l’état cru tout en maintenant les avantages à haute température. L’équipe a analysé comment la teneur en solides affecte le comportement de prise, les propriétés mécaniques à l’état cru et les performances thermomécaniques, y compris le module d’élasticité et le module de rupture à chaud (HMOR).

Le GrindoSonic MK7 couplé à un four haute température a permis la mesure in-situ du module d’élasticité pendant les cycles thermiques jusqu’à 1500°C. Cela a fourni un retour direct sur la façon dont les modifications de formulation affectaient l’évolution des propriétés sur toute la plage de température, accélérant les cycles de développement qui auraient autrement nécessité des essais destructifs étendus.

Résultats

Une teneur en solides plus élevée a amélioré les propriétés mécaniques à l’état cru des bétons à liaison spinelle, bien qu’avec des temps de démoulage plus longs que les versions à liaison CS. De manière critique, les propriétés thermomécaniques se sont significativement améliorées lors du chauffage initial, dépassant les bétons à liaison CS surtout au-dessus de 1000°C où les systèmes à silice colloïdale commencent à former des phases visqueuses problématiques. La recherche démontre une voie pratique vers des bétons ayant à la fois une bonne maniabilité et des performances supérieures à chaud.