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Résumé thèse Hicham MARZAGUI

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Étude de deux bétons réfractaires silico-alumineux : microstructures et comportements thermomécaniques en traction et en flexion.

 

Hicham MARZAGUI - 22 mars 2005

Dans ce travail, deux bétons réfractaires silico-alumineux ont été étudiés : un béton réfractaire à base d'andalousite et à très basse teneur en ciment (And-BTC) et un béton réfractaire à base de bauxite et à ultra basse teneur en ciment (Bau-UBTC). Les objectifs de ce travail, réalisé dans le cadre du projet national PROMETHEREF, concernent l'étude des évolutions microstructurales lors du premier cycle thermique et du comportement thermomécanique en traction et en flexion. La caractérisation de la microstructure lors de la première montée en température a mis en évidence des phénomènes de retrait dans les matrices des deux bétons. A partir de 900°C, des suivis in- situ en microscope électronique à balayage environnemental ont montré le développement des phases liquides et des phénomènes de cristallisation et de frittage. L'endommagement thermique a été également étudié. En raison des comportements dilatométriques différentiels des différents constituants de ces deux bétons, le premier cycle thermique génère des mécanismes d'endommagement locaux. Ces derniers se manifestent sous forme de décohésions aux interfaces matrice/granulats et de microfissuartion matricielle dans le cas du béton And-BTC. Dans le cas du béton Bau-UBTC, ils se manifestent essentiellement sous forme de microfissuration matricielle. L'étude du comportement mécanique a été effectuée à température ambiante et à haute température en fonction de la température de cuisson. A température ambiante, le béton And-BTC connaît une évolution décroissante de ses propriétés mécaniques. Son comportement est caractérisé par un comportement linéaire au début de chargement suivi par une non-linéarité jusqu'au pic, avec un comportement post-pic adoucissant. En montant en température de cuisson, le domaine non-linéaire devient plus étendu avec une augmentation de la déformation au pic. Le béton Bau-UBTC connaît une évolution différente en fonction de la température de cuisson. En premier lieu, il est caractérisé par un comportement linéaire élastique suivi d'un domaine non-linéaire jusqu'au pic. L'étendue de ce domaine est plus étroite. La propagation instable de la macrofissure ne produit pas de comportement adoucissant après le pic. En second lieu, à partir de 900°C, ce béton connaît une consolidation par frittage qui se traduit par une augmentation des valeurs de ses propriétés mécaniques. Des mesures par stéréo-corrélation d'images optiques numériques ont mis en évidence des phénomènes de localisation dans les champs de déformation lors des sollicitations en traction des deux bétons. A haute température, le comportement mécanique des deux bétons ne connaît pas d'évolution notable dans l'intervalle de température [20°, 700°C], le comportement est similaire à celui obtenu à 20°C. A 900°C, les deux bétons connaissent une transition de comportement qui devient non-linéaire très étendu par le fait de l'apparition des phases liquide et le développement des réseaux de microfissuration et de décohésion. Cette étude a mis en évidence également des différences de comportement entre flexion et traction et les mécanismes influençant la mesure de module de Young et de la contrainte à rupture.

Mots clés :
bétons réfractaires, andalousite, bauxite, comportement thermomécanique, endommagement, traction, flexion, module de Young, microstructure