Microstructure et comportement thermomécanique d'un béton réfractaire renforcé par des fibres métalliques

par Emmanuel Cailleux

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux. Rhéologie

Sous la direction de Gérard Bernhart.

Soutenue en 2001

à l'Ecole nationale supérieure des mines de Paris .

  • Titre traduit

    Microstructure and thermomechanical behaviour of a refractory concrete reinforced by metallic fibers


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  • Résumé

    Comparés aux matériaux métalliques, les bétons réfractaires utilisés comme outillage de formage superplastique d'alliages d'aluminium ou de titane présentent de nombreux avantages, notamment au niveau des coûts matériaux et des coûts de mise en œuvre. Néanmoins, leur comportement fragile conduit souvent à la rupture de l'outillage lors des étapes de manutention et de démoulage. L'ajout de fibres métalliques, capables d'améliorer les performances mécaniques d'un béton réfractaire, est une solution pour contrer ce problème de fragilité. Cette étude a donc eu pour objectif d'optimiser Ie comportement thermomécanique d'un béton réfractaire renforcé de fibres métallique dans le domaine de température 20ʿC-1000ʿC. Dans un premier temps, les transformations microstructurales du béton réfractaire avec la température ont été identifiées. Elles ont notamment permis de définir un cycle de cuisson conduisant à une stabilité physico-chimique et dimensionnelle du matériau. Dans un deuxième temps I'étude présente une modélisation thermomécanique ayant pour objectifs l'optimisation au niveau micromécanique de l'efficacité des fibres et l'optimisation au niveau macromécanique de paramètres de formulation et de répartition des fibres. Un modèle micromécanique basé sur l'utilisation de la résistance des matériaux a été développé. Il intègre les mécanismes d'arrachement élémentaires mis en évidence au moyen d'un essai de pullout haute température, ainsi que l'effet du cycle de cuisson et de la température d'essai sur la résistance de l'interface fibre/matrice. La modélisation macromécanique est basée sur l'utilisation du modèle micromécanique,ainsi que sur la quantification de la répartition des fibres dans la matrice par stéréovision. Un essai de traction directe haute température a été développé et a conduit à la validation de ce modèle. Une étude paramétrique a ensuite permis de quantifier et de discuter l'influence de paramètres matériaux et de formulation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (230 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 136 réf.

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