La norme « ASTM C484-20 Méthode d'essai standard pour la résistance aux chocs thermiques des carreaux de céramique émaillés » publiée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) décrit une méthode d'essai permettant de déterminer la résistance des carreaux de céramique émaillés aux chocs thermiques dans des conditions normales d'utilisation.
Aux fins de la présente norme, les termes et définitions donnés dans la norme « ASTM C242-18 Terminologie standard pour les produits blancs en céramique et les produits connexes » sont valables.
Cette méthode d'essai consiste à déterminer la résistance aux chocs thermiques des carreaux de céramique en soumettant un échantillon à dix cycles à des températures comprises entre 15 degrés plus/moins 5 degrés et 145 degrés plus/moins 5 degrés. Cette méthode d'essai comprend deux procédures, avec et sans immersion, pour les carreaux ayant une absorption d'eau de 10 pour cent ou moins et les carreaux ayant une absorption d'eau de plus de 10 pour cent, respectivement. Une fois dix cycles terminés, les tuiles sont examinées pour détecter d'éventuels dommages résultant du cycle.
Cette méthode d’essai est destinée à tester les carreaux de céramique émaillée qui seront utilisés dans des zones susceptibles d’être exposées à des changements de température rapides ou sévères.
Le bain-marie utilisé dans ces tests est un bain dans lequel s'écoule de l'eau à 15 degrés plus/moins 5 degrés à un débit d'environ 4 L/min pour le test d'immersion. Le bain doit contenir au moins 19 L d’eau et être dimensionné de manière à ce que l’échantillon d’essai soit complètement immergé lorsqu’il est placé verticalement dans le bain.
Un bain-marie fermé est un bain formé en recouvrant le bain-marie décrit ci-dessus avec une feuille d'aluminium et une couche de grains d'aluminium pour effectuer des tests sans immersion. La feuille d'aluminium doit avoir une épaisseur de 5,18 mm et une taille suffisante pour permettre de placer l'échantillon d'essai dessus avec le côté vitré vers le bas. La feuille d'aluminium doit recouvrir l'embouchure du bain où le flux d'eau est dirigé pour entrer en contact avec la surface inférieure de la feuille d'aluminium. Toute la surface supérieure de la feuille d'aluminium doit être recouverte d'une couche de grains d'aluminium de 3 mm d'épaisseur. Le diamètre des grains d’aluminium doit être compris entre 0,3 et 0,6 mm.
De plus, un four capable de maintenir une température constante de 145 degrés plus/moins 5 degrés est utilisé dans ces tests.
Les échantillons d’essai doivent être constitués d’au moins cinq carreaux ou éléments de finition sélectionnés au hasard dans le lot à tester. Les échantillons de test mesurant jusqu’à 30 cm × 30 cm doivent être laissés non coupés pour les tests. Les échantillons dont les côtés sont supérieurs à 30 cm peuvent être dimensionnés à au moins 30 cm.
Avant de procéder aux tests de résistance aux chocs thermiques, les carreaux sont inspectés pour détecter les défauts visibles. Une teinture appropriée, telle que de l'encre de Chine noire résistante à l'eau ou une solution aqueuse de bleu de méthylène à 1 %, peut être utilisée pour aider à détecter les défauts. Une solution d'encre ou de colorant est appliquée sur la surface des carreaux et après 1 minute, elle est essuyée avec un chiffon humide. Toutes les tuiles doivent être exemptes de défauts avant le test.
La méthode d'essai par immersion consiste à immerger les carreaux verticalement dans un bain d'eau sans contact les uns avec les autres pendant 10 minutes dans des conditions de basse température pour les carreaux ayant une absorption d'eau de 5 pour cent ou moins.
La méthode d'essai sans immersion, pour les carreaux ayant une absorption d'eau supérieure à 10 pour cent, consiste à placer les carreaux avec leur côté émaillé vers le bas dans un bain-marie fermé dans des conditions de basse température sans contact les uns avec les autres pendant 5 minutes.
Dans la méthode d'essai avec et sans immersion, après avoir passé 5 minutes dans des conditions de basse température, les carreaux sont immédiatement transférés au four maintenu à 145 degrés plus/moins 5 degrés.
Les céramiques ont des propriétés thermiques exceptionnelles par rapport aux métaux et aux plastiques. La dilatation thermique est faible pour tous les types de céramiques. D’autres propriétés, telles que la conductivité thermique, la résistance aux chocs thermiques et la résistance aux températures extrêmes, varient d’un groupe de céramique à l’autre.
La résistance aux chocs thermiques fait référence à la capacité d’un matériau à résister à des changements de température extrêmes et rapides. Ces fluctuations de température provoquent des contraintes thermiques dans la céramique et donc la propagation de microfissures qui endommagent durablement le matériau. La plupart des céramiques isotropes présentent une excellente résistance aux températures extrêmes avec de faibles coefficients de dilatation, ce qui leur confère une très grande résistance aux chocs thermiques (par exemple, les composites ZTA, qui sont un matériau céramique composite avec des grains de zirconium dans une matrice d'alumine). Une céramique résistante aux changements de température, aux températures élevées et aux chocs thermiques est classée dans le groupe des céramiques réfractaires.
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