La norme ASTM C1352/C1352M, Méthode d'essai standard pour le module d'élasticité en flexion des pierres dimensionnelles, élaborée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM), décrit une méthode d'essai permettant de déterminer le module d'élasticité en flexion des pierres à l'aide d'une simple poutre à quadrants ponctuels. Les essais sur pierres peuvent être réalisés avec une charge appliquée perpendiculairement au plan d'assise ou à la fissure, et parallèlement à ce plan. Les essais peuvent être réalisés sur des échantillons humides ou secs. L'opérateur doit déterminer les conditions à utiliser.
Cette méthode d'essai est utile pour fournir des valeurs techniques pour l'analyse des contraintes et des déformations des panneaux de pierre. Elle permet également de démontrer les différences de module de flexion entre des pierres de tailles différentes et des pierres de même type soumises à différentes directions de charge (parallèles et perpendiculaires à la fissure).
Aux fins de la présente norme, le module d'élasticité est également connu sous le nom de contrainte par unité de déformation, module de Young.
La machine d'essai utilisée pour ces essais est conforme aux exigences de la norme ASTM E4. La méthode de chargement en quart de point est utilisée pour les essais de flexion des pierres à l'aide de blocs porteurs afin de garantir que les forces appliquées à la poutre sont uniquement verticales et sans excentricité. Le dispositif doit pouvoir maintenir la portée et les distances entre les blocs porteurs et les blocs de support à plus ou moins 1,3 mm. La charge doit être appliquée uniformément et de manière à éviter les chocs.
Des déflectomètres capables de lire jusqu'à 0,002 mm sont également utilisés dans les essais pour mesurer les déflexions à mi-portée sur les deux bords libres et les déflexions de support aux deux extrémités.
Les éprouvettes d'essai doivent mesurer 100 mm de large, 32 mm d'épaisseur et 380 mm de long, avec une ouverture d'essai de 320 mm. Les bords des éprouvettes doivent être perpendiculaires au haut et au bas. Les éprouvettes doivent être revêtues d'un abrasif fin sur les plans perpendiculaires à la charge et d'une surface de sciage fine sur les quatre autres plans. Les dimensions des éprouvettes doivent être mesurées et enregistrées à 0,2 mm près. Au moins cinq éprouvettes doivent être testées pour chaque condition d'essai. La valeur moyenne calculée à partir des graphiques des résultats d'essai doit être consignée comme module d'élasticité en flexion pour cette condition.
Lors de la détermination de l'épaisseur de l'ouvrage (c'est-à-dire de l'épaisseur des panneaux de pierre du projet), il est souvent demandé de réaliser des essais de module d'élasticité en flexion à cette épaisseur. Les instructions suivantes régissent la taille de l'échantillon lorsque des essais à l'épaisseur de l'ouvrage sont requis et que celle-ci varie de 32 mm à 40 mm. La portée d'essai doit être dix fois supérieure à l'épaisseur. La longueur des éprouvettes doit être d'au moins 50 mm et supérieure de 100 mm à la portée d'essai. Lorsque l'épaisseur est inférieure à 70 mm, la largeur de l'éprouvette doit être de 100 mm. Lorsqu'elle est supérieure à 70 mm, la largeur doit être égale à 1,5 fois l'épaisseur. Lorsque l'épaisseur varie de 32 mm à 40 mm et que la taille de l'échantillon répond aux critères d'épaisseur de l'ouvrage spécifiés ci-dessus, la valeur moyenne des résultats d'essai pour chaque condition est indiquée comme étant le module d'élasticité en flexion de la pierre à l'épaisseur de l'ouvrage pour cette condition.
Pour les échantillons présentant des surfaces rugueuses, préparer des surfaces planes pour les supports de travée et les blocs de charge en quart de point, puis appliquer un cordon de 15 mm de large de mastic d'étanchéité résistant à l'eau au centre de ces zones. Laisser le mastic sécher ou durcir conformément aux recommandations du fabricant avant de procéder au conditionnement des échantillons.
Avant les tests, les échantillons sont séchés dans un environnement sec à 60 °C (60 °F) plus ou moins 2 °C pendant 48 heures. Aux heures 46, 47 et 48, les échantillons sont pesés afin de s'assurer qu'ils ont le même poids. Si le poids continue de diminuer, les échantillons sont séchés jusqu'à obtenir trois lectures horaires consécutives du même poids. Après leur sortie du four, les échantillons sont refroidis à température ambiante dans un dessiccateur avant les tests.
Avant d'être testés en milieu humide, les échantillons sont immergés dans de l'eau à 22 °C (22 °F) plus ou moins 2 °C (22 °F) pendant 48 heures. Immédiatement après leur retrait du bain, l'eau présente à leur surface est essuyée et les échantillons sont testés.
Pour commencer l'essai, l'appareil est assemblé, l'éprouvette est placée sur les supports de travée et des cales de chargement quart de point sont ajustées pour venir en contact avec l'éprouvette. L'éprouvette est préchargée deux fois jusqu'à une charge maximale correspondant à 50 % de la résistance ultime attendue, puis ramenée à zéro. La charge est augmentée à une vitesse correspondant à une variation de la contrainte de flexion ne dépassant pas 4,14 MPa par minute. Les valeurs de résistance ultime à la flexion sont déterminées au mieux par la norme ASTM C880. Une précharge de 44 N est appliquée, les indicateurs de flèche sont mis à zéro et le dispositif de lecture de charge est utilisé.
La charge est augmentée par paliers d'environ 10 % de la charge de rupture attendue. À chaque palier, la charge est interrompue et les flèches des bords à mi-portée des deux échantillons sont enregistrées. Les incréments de charge et les mesures de flèche se poursuivent jusqu'à la rupture. Il est souvent difficile de régler les indicateurs de flèche à zéro lorsque l'échantillon est vide. Une pratique courante consiste à appliquer une faible charge initiale, par exemple 44 N, à l'échantillon et à régler les indicateurs de flèche à zéro pour cette charge. Puisque seule la pente de la courbe contrainte-déformation est souhaitée, cette charge initiale n'affecte pas le résultat final.
En résumé, la norme ASTM C1352/C1352M inclut une méthode d'essai permettant de déterminer la résistance des matériaux réfractaires à la déformation sous charge de compression constante à haute température. Cet essai est important pour évaluer le comportement des matériaux réfractaires utilisés dans les fours, les fours de cuisson, les fours d'incinération et les réacteurs sous contraintes thermiques et mécaniques réelles. Cette méthode d'essai mesure le fluage d'un matériau réfractaire soumis à une charge constante à haute température pendant une durée déterminée. Elle est particulièrement utile pour évaluer :
La présente norme s'applique à une large gamme de produits réfractaires façonnés, notamment les briques de chamotte, les briques à haute teneur en alumine et les réfractaires isolants.
Les réfractaires doivent conserver leur forme et leurs performances structurelles sous des températures et des pressions extrêmes. Le fluage, ou déformation lente sous des charges à haute température, peut compromettre les performances du revêtement des équipements industriels, entraînant des défaillances prématurées ou des risques pour la sécurité. Cette norme fournit une méthode normalisée pour mesurer ce facteur de performance, garantissant cohérence et fiabilité dans le choix des matériaux et le contrôle qualité.
Les principaux paramètres évalués ici sont :
Les industries qui utilisent cette norme pour l’évaluation des réfractaires comprennent :
Cette norme aide les fabricants et les ingénieurs à sélectionner les matériaux réfractaires appropriés pour les applications exigeantes où la stabilité thermique et mécanique à long terme est essentielle.
Les avantages de la norme ASTM C1352/C1352M comprennent :
Par conséquent, la norme ASTM C1352/C1352M est un outil essentiel pour évaluer les performances mécaniques à haute température des matériaux réfractaires. En simulant des conditions de service impliquant chaleur et pression, cette norme garantit que les matériaux utilisés dans des environnements industriels extrêmes résistent à l'épreuve du temps, de la température et des contraintes.
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