Les bétons réfractaires sont des matériaux capables de supporter des températures extrêmement élevées, pouvant atteindre jusqu’à 1 800 °C. Ils sont couramment utilisés dans l’industrie pour créer des revêtements homogènes pour tous les types de fours ou de cheminées.
Composition des bétons réfractaires
Tout comme les bétons ordinaires, les bétons réfractaires se composent de granulats et de liants. Cependant, la différence réside dans la nature des granulats et des liants utilisés, ainsi que dans leur mode d’action. Les liants destinés aux hautes températures sont extrêmement diversifiés. Ils ne réagissent pas à température ambiante, mais seulement lorsque la chaleur devient intense. C’est pourquoi la cuisson des blocs est essentielle, car elle permet d’éliminer toute trace d’humidité et de leur conférer toute leur solidité. En ce qui concerne les granulats réfractaires, ils proviennent de roches réfractaires. Ces sous-produits industriels sont obtenus en chauffant à 1300 °C de l’argile riche en alumine. Le dosage recommandé est de 400 kg/m3 de ciment, avec un rapport eau/ciment ne dépassant pas 0,40. Outre les liants et les granulats, des composés minéraux sont également utilisés dans la composition des bétons réfractaires. Le choix de ces matériaux dépend des propriétés physiques, chimiques et mécaniques recherchées, telles que l’absorption de chaleur, l’isolation, la conductivité thermique et la résistance aux chocs mécaniques. Parmi les minéraux utilisés, on trouve la microsilice, le sulfate d’aluminium, la chamotte, l’andalousite, la bauxite, la mullite et le corindon. Pour l’isolation, la perlite peut être utilisée. Ainsi, sous l’effet de hautes températures, différentes réactions chimiques se produisent entre les différents liants, modifiant complètement la nature du matériau final.
Transformation des liants hydrauliques avec la température
Après sa mise en œuvre, le béton réfractaire durcit progressivement. Au cours des premières heures, il passe d’un état visqueux à un état solide, grâce à la formation de liaisons dans les liants lors de l’hydratation des anhydres. Les réactions chimiques se poursuivent ensuite dans le temps, ce qui renforce la rigidité et la résistance du liant, et par conséquent du béton. Lorsque le béton réfractaire est soumis à un traitement thermique, les hydrates du liant se transforment d’abord en hydrates stables, puis en anhydres, en perdant l’eau chimiquement liée. Ces transformations physico-chimiques modifient profondément le comportement du béton. Elles dépendent de la nature et des proportions des différents constituants. Chaque transformation produit une évolution de la microstructure de la phase liante et influence le comportement thermomécanique du matériau à l’échelle macroscopique.
Les propriétés des bétons réfractaires
Les bétons réfractaires se distinguent par certaines propriétés essentielles :
- Résistance à la chaleur ;
- Capacité d’isolation thermique ;
- Résistance à la corrosion ;
- Résistance à la fissuration ;
- Résistance aux chocs mécaniques (chocs, tension, traction, etc.) ;
- Capacité d’accumulation de chaleur ;
- Finition de surface sans défauts (par exemple, pour les dalles de four) ;
- Souplesse de mise en forme.
Les différents types de bétons réfractaires
On distingue deux grandes familles de bétons réfractaires : les bétons réfractaires denses et les bétons réfractaires isolants.
Les bétons réfractaires denses ont une densité égale ou supérieure à 1 750 kg/m3. Ils sont utilisés dans les fours, les brûleurs, les fours à moufle et les chaudronneries. Exemples : four de fusion, four à forge, four de cimenterie. Le choix des matériaux détermine leur résistance à l’abrasion, aux chocs thermiques et à l’agressivité thermique des scories. Étant donné que la conductivité thermique est liée à la densité, les bétons réfractaires denses favorisent la conduction et ont une faible capacité d’isolation thermique.
Les bétons réfractaires isolants ont une densité, après cuisson, de 1 500 kg/m3 ou moins. Ils sont principalement utilisés pour la construction de chambres ou de fours présentant […]
