Bétons réfractairesconnaissent souvent une diminution significative de leur résistance à des températures intermédiaires (généralement 800 degrés - 1 000 degrés ou plus). Ceci est principalement dû à la déshydratation, à la recristallisation et au retrait physique des hydrates dans le liant, conduisant à une structure poreuse. Pour améliorer la résistance à température intermédiaire des bétons en matériaux réfractaires, on peut se concentrer sur plusieurs dimensions principales : le dosage des matières premières, l'optimisation du système de liant, l'utilisation d'additifs et les techniques de construction. Voici des stratégies d’amélioration spécifiques :
I. Optimiser les matières premières et compenser les réactions chimiques
C'est la méthode la plus directe et la plus efficace. Le noyau doit utiliser l'expansion de volume générée par la réaction chimique pour compenser le retrait lors du frittage.
1. Ajout de poudre fine d'Al₂O₃ : L'ajout d'une quantité appropriée de poudre fine d'Al₂O₃ (alumine alpha) aux bétons réfractaires d'aluminate est crucial. À des températures intermédiaires, il subit une réaction chimique à effet d’expansion, compensant la diminution de résistance provoquée par le retrait volumique. Surtout lorsque le liant est du ciment d'alumine à haute teneur en CA-70-, l'ajout de cette poudre fine peut même augmenter la résistance à température intermédiaire au lieu de la diminuer.
2. Introduction de charges actives : Le ciment d'aluminate pur est combiné à de la fumée de silice. À 800 -1 200 degrés, la fumée de silice réagit avec l'oxyde de calcium pour former une phase de renforcement anorthite, ce qui peut augmenter efficacement la résistance à température intermédiaire d'environ 20 %.
II. Ajout d'agents de frittage et d'agents d'expansion
L'introduction de matières premières minérales spécifiques permet de modifier le comportement au frittage ou la stabilité volumique du matériau à des températures intermédiaires.
1. Ajout d'argile molle (agent de frittage) : L'ajout de 3 %-6 % d'argile molle peut favoriser le frittage du béton à des températures plus basses, modifiant la microstructure et augmentant ainsi la résistance à la température intermédiaire-, dépassant même la résistance séchée au four.
2. Utilisation de l'andalousite (renfort à haute température) : Bien que l'andalousite fonctionne principalement à des températures élevées (au-dessus de 1 300 degrés), si la formulation est correctement conçue (ajoutée sous forme de poudre fine), la mullite et l'excès de SiO₂ générés lors de sa décomposition à haute température peuvent former une mullitisation secondaire, ce qui est très utile pour maintenir la résistance après avoir traversé la plage de température intermédiaire.
3. Utilisation du carbure de bore : Le carbure de bore se ramollit à haute température et adhère à la surface des particules, contribuant ainsi à la densification. Le film d'oxyde B₂O₃ formé sur sa surface offre une résistance à l'oxydation, tandis que les cristaux colonnaires générés réduisent la porosité et améliorent la résistance aux températures intermédiaires.
III. Améliorer le système de liaison :
Le liant est le « squelette » des bétons réfractaires. Le choix d’un liant approprié peut modifier fondamentalement la faiblesse de la résistance aux températures intermédiaires.
1. Utilisation de ciment à haute-performance : du ciment d'aluminate de calcium pur (CA-70 ou de qualité supérieure) doit être utilisé autant que possible. Comparé au ciment CA-50 ordinaire, il présente un meilleur taux de rétention de résistance dans la phase de température intermédiaire.
2. Liants composites : le ciment est combiné avec des liants chimiques (tels que les phosphates) ou des liants cohésifs (tels que le sol de silice et le sol d'alumine) sont utilisés. Ces méthodes de liaison forment une structure de réseau stable à des températures intermédiaires, contrairement aux liants à hydratation pure qui ont tendance à s'effondrer en raison de la déshydratation.
IV. Optimisation de la microstructure et de la taille des particules :
Des méthodes physiques sont utilisées pour rendre la structure interne du matériau plus compacte et réduire les défauts.
1. Distribution raisonnable de la taille des particules : optimisez la distribution des particules des agrégats (tels que le corindon et la mullite), en suivant le principe du compactage le plus serré pour réduire la porosité interne.
2. Introduction de la technologie des micropoudres : ajoutez des quantités appropriées de micropoudre d'alumine activée ou de micropoudre de silice, en utilisant l'effet de remplissage de la micropoudre pour réduire la porosité apparente, augmenter la densité du matériau et ainsi améliorer la résistance.
V. Contrôle de la construction et du durcissement :
Même avec la meilleure formulation de matériau pour bétons réfractaires, une construction inappropriée réduira considérablement la résistance.
1. Contrôle strict de l’ajout d’eau : un ajout excessif d’eau augmentera considérablement la porosité et réduira la densité. La quantité d'eau ajoutée doit être strictement respectée selon la quantité recommandée par le fabricant lors du mélange.
2. Standardisez le processus de cuisson : lors du chauffage à température moyenne (en particulier entre 900 et 1 200 degrés), un temps de maintien suffisant doit être assuré pour permettre aux hydrates de se déshydrater complètement et de se recristalliser, en évitant les fissures ou la structure lâche due à un chauffage excessif.
