Ciment à faible teneur en ciment, ciment ultra-faible et ciment-libre

Au début des années 1970, Lafarge, en France, a développé avec succès des tubes à faible teneur en ciment, suivis par le développement de tubes à très faible teneur en ciment, qui ont acquis une application mondiale dans les années 1980.Il n'y a pas de norme unifiée pour classer ces castables.Selon les normes ASTM des États-Unis, elles sont définies en fonction de la teneur en CaO dans le produit.

Contrairement aux réfractaires classiques,les cimentes à faible teneur en ciment et les cimentes à très faible teneur en ciment remplacent partiellement ou largement le ciment aluminat de calcium par des poudres ultrafines de même composition chimique ou similaire à celle du matériau principal du ciment à faible teneur en cimentEn outre, de petites quantités de dispersants (réducteurs d'eau) et d'accélérateurs à réglage retardé sont ajoutés.

Les mécanismes de fixation et de durcissement des cimentes à faible teneur en ciment, à très faible teneur en ciment et sans ciment diffèrent de ceux du ciment aluminate de calcium classique.Alors que le ciment traditionnel repose principalement sur la liaison hydratation, les cimentes à faible teneur en ciment présentent à la fois une liaison hydratée et une liaison par coagulation, les cimentes à très faible teneur en ciment sont principalement liés par coagulation et les cimentes sans ciment reposent entièrement sur la liaison par coagulation.

Le principe de liaison par coagulation est le suivant:le mélange de la poudre avec de l'eau forme des particules colloïdales en raison de l'activité élevée de la poudre ultrafine de SiO2La surface de ces particules colloïdales dissocient les groupes Si-OH en Si-O− et H+, donnant aux particules une charge négative.Ces particules chargées négativement adsorbent les ions Al3+ et Ca2+ libérés lentement lors de l'hydrolyse de l'aluminate de calciumLorsque l'adsorption atteint le point isoélectrique (où les particules colloïdales sont neutres), une coagulation se produit.formant des liaisons qui durcissent par séchage.

Les avantages des cimentes à faible teneur en ciment, des cimentes à très faible teneur en ciment et des cristaux sans ciment:

1. Réduction de la teneur en CaO: Une teneur plus faible en CaO réduit la formation de phases de faible fusion, améliorant la réfractabilité, la résistance aux températures élevées et la résistance aux scories, les éboulements sans ciment offrant des performances supérieures.
2. Réduction des besoins en eau de mélange: L'eau nécessaire au mélange n'est que de 1/2 à 1/3 de celle de la réfractaire classique (environ 4%­6%), ce qui entraîne une porosité plus faible et une densité de masse plus élevée.
3. Une force accrue: après formage et durcissement, un minimum ou pas de produits d'hydratation du ciment sont générés. Cela évite une réduction significative de la résistance due à la rupture des liaisons d'hydratation pendant le chauffage.la résistance augmente progressivement avec le frittage à des températures plus élevées.

Matériaux agglomérés et poudres

Le ciment faible, le ciment ultra-faible et le ciment sans ciment peuvent utiliser des agrégats et des poudres en argile, haute teneur en aluminium, mullite, corindon, matériaux contenant du carbone ou du carbure de silicium.Le choix des liants tels que la poudre ultrafine ou la silice/alumine sol dépend de la composition chimique de l'agrégatPar exemple:

• Les castelables à base de corindon doivent utiliser de l'alumine en poudre ultrafine ou une combinaison d'alumine et de silice en poudre ultrafine.
• Les castelables en silice-alumine peuvent utiliser la silice en poudre ultrafine seule, une combinaison de silice et d'alumine en poudre ultrafine, ou du silice sol comme liant.

Ces échafaudages innovants représentent une avancée significative dans la technologie des matériaux réfractaires, offrant des performances améliorées et des applications plus larges dans les industries à haute température.