ASTM C1113-C1113M Essai de conductivité thermique des matériaux réfractaires par la méthode du fil chaud (technique du thermomètre à résistance de platine)

ASTM C1113/C1113M Essai de conductivité thermique des matériaux réfractaires par la méthode du fil chaud (technique du thermomètre à résistance de platine)

La norme ASTM C1113/C1113M, développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM), décrit une méthode d'essai pour déterminer la conductivité thermique des réfractaires diélectriques sans carbone.

Les réfractaires applicables comprennent les briques réfractaires, les matériaux de coulée réfractaires, les réfractaires plastiques, les mélanges compressibles, les matériaux en poudre, les matériaux granulaires et les fibres réfractaires.

Les valeurs de conductivité thermique peuvent être spécifiées de la température ambiante jusqu'à 1500 degrés, ou jusqu'à la limite de service maximale du réfractaire ou la température à laquelle le réfractaire n'est plus un diélectrique.

Cette méthode d'essai est valable pour les réfractaires dont les valeurs sont inférieures à 15 W/m·K.

En général, les mesures précises des matériaux anisotropes, en particulier ceux contenant des fibres, sont difficiles, et l'utilisation de cette méthode d'essai pour de tels matériaux doit faire l'objet d'un accord entre les parties concernées.

La norme ASTM C1113/C1113M, une norme internationale largement reconnue, fournit une procédure normalisée pour mesurer la conductivité thermique des réfractaires diélectriques sans carbone en utilisant la méthode transitoire du fil chaud avec un thermomètre à résistance de platine.

Cette norme s'applique à une large gamme de matériaux réfractaires et isolants, notamment :

• Briques réfractaires
• Pièces moulées réfractaires et réfractaires monolithiques
• Réfractaires plastiques et mélanges de compression
• Matériaux en poudre, granulaires et fibreux
• Matériaux en feuilles (dans certaines applications)

Cette norme convient généralement aux matériaux dont la conductivité thermique est inférieure à 15 W/m·K. Les mesures peuvent être effectuées de la température ambiante jusqu'à 1 500 °C, ou jusqu'à la température maximale de fonctionnement du matériau ou jusqu'au point où il perd ses propriétés diélectriques. Sauf accord contraire des parties, cette norme n'est généralement pas idéale pour les matériaux fortement anisotropes (par exemple, ceux à fibres orientées).

La technique du fil chaud est une méthode isotherme transitoire et intermittente (contrairement aux méthodes en régime permanent telles que les approches de calorimétrie refroidie à l'eau décrites dans les normes ASTM C201 ou ASTM C182).

Le principe de fonctionnement est le suivant :

• Un fil de platine fin (qui sert également de thermomètre à résistance) est placé entre deux échantillons préparés de manière identique (généralement deux briques d'environ 23 cm de même densité).
• Un courant constant traverse le fil, générant de la chaleur.
• La chaleur se propage par rayonnement vers les matériaux environnants à un rythme dépendant de la conductivité thermique de ces matériaux.
• L'augmentation de température dans le fil (mesurée par la variation de la résistance électrique) est enregistrée au fil du temps.
• La conductivité thermique est calculée à partir de la relation température-temps, généralement en utilisant la pente du logarithme de la température par rapport au temps sur la partie linéaire de la courbe.

Cette méthode permet de prendre des mesures de température au lieu de calculer la moyenne des valeurs de température le long de grands gradients.

Les industries qui dépendent fortement des isolants et réfractaires haute température utilisent largement cette norme. Il s'agit notamment des suivantes :

• production d'acier et de métaux
• Production de ciment et de verre
• production pétrochimique et énergétique
• Céramique et fabrication de fours

Les laboratoires d'essais de pointe offrent des services d'essais conformes aux normes pour le développement de produits, le contrôle de la qualité et la certification des matériaux.

La norme ASTM C1113/C1113M est essentielle car elle fournit une méthode normalisée d'évaluation des performances thermiques des matériaux d'isolation thermique liquides, notamment les revêtements et les peintures, commercialisés comme produits permettant des économies d'énergie ou la réduction de la chaleur. Plus précisément, cette norme contribue aux aspects suivants :

• Établir une méthode d'essai uniforme : en l'absence de norme commune, les fabricants peuvent tester les revêtements isolants dans des conditions différentes et obtenir des résultats difficiles, voire impossibles, à comparer. Cette norme définit la méthode de mesure de la conductivité ou de la résistance thermique, ce qui permet d'obtenir des résultats plus cohérents entre les laboratoires et les produits.
• Vérification des allégations d'isolation : De nombreux produits d'isolation liquides prétendent réduire les transferts de chaleur, améliorer l'efficacité énergétique ou diminuer les coûts de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC). Cette norme propose une méthode objective pour vérifier si ces allégations sont étayées par des propriétés thermiques mesurables.
• Aide à la certification des produits et à l'homologation : les matériaux de construction doivent souvent fournir des données de performance documentées pour être acceptés par les codes du bâtiment, les architectes, les entrepreneurs et les organismes de certification. Cette norme fournit des données d'essai reconnues qui peuvent être utilisées dans la documentation technique et les dossiers de conformité.
• Comparaison des matériaux : Les ingénieurs et les acheteurs doivent comparer différents matériaux d’isolation, tels que les isolants conventionnels, les mousses, les couvertures ou les revêtements. Une méthode d’essai normalisée permet une comparaison équitable des valeurs de résistance thermique.
• Amélioration du contrôle qualité : les fabricants peuvent utiliser cette norme en production pour garantir l’homogénéité des lots. En cas d’écarts au niveau des propriétés thermiques, le test permet d’identifier les problèmes de production ou de formulation.
• Réduction des risques dans la construction et les applications industrielles : dans les canalisations, les réservoirs, les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) et les façades de bâtiments, des performances thermiques inadéquates peuvent entraîner de la condensation, des pertes d’énergie, une surchauffe ou un fonctionnement inefficace. Cette norme contribue à garantir que les matériaux présentent les performances attendues avant leur installation.

En bref, la norme ASTM C1113/C1113M est importante car elle transforme les performances d'isolation thermique d'une allégation marketing en données d'ingénierie mesurables.

En conclusion, cette méthode de test demeure un outil essentiel pour les ingénieurs et les fabricants travaillant avec des isolants haute température, contribuant à optimiser l'efficacité énergétique et les performances thermiques dans des environnements industriels difficiles.

Depuis de nombreuses années, notre organisation, forte d'une équipe compétente et expérimentée, comprend les besoins de ses clients, leur fournit les services d'essais avancés requis et les accompagne dans la mise en place, l'application et l'amélioration de leurs systèmes de management. Dans ce cadre, nous proposons également des services d'essais conformes à la norme ASTM C1113/C1113M.