Les adjuvants jouent un rôle clé dans l'amélioration des performances du mortier mélangé à sec pour la construction, mais l'ajout de mortier mélangé à sec rend le coût des matériaux des produits de mortier mélangé à sec considérablement plus élevé que celui du mortier traditionnel, qui représente plus de 40 % du coût des matériaux du mortier mélangé à sec.
Sur la base des raisons ci-dessus, cet article analyse et compare certaines propriétés de base des adjuvants couramment utilisés et, sur cette base, étudie les performances des produits de mortier mélangés à sec utilisant des adjuvants.
1. Agent de rétention d'eau
L'agent de rétention d'eau est un adjuvant clé pour améliorer les performances de rétention d'eau du mortier mélangé à sec, et c'est également l'un des adjuvants clés pour déterminer le coût des matériaux de mortier mélangé à sec.
1.1 Éther de cellulose
L'éther de cellulose est un terme générique désignant une série de produits obtenus par réaction de cellulose alcaline et d'agent d'éthérification dans certaines conditions. La cellulose alcaline est remplacée par différents agents d'éthérification pour obtenir différents éthers de cellulose. Selon les propriétés d'ionisation des substituants, les éthers de cellulose peuvent être divisés en deux catégories : ioniques (comme la carboxyméthylcellulose) et non ioniques (comme la méthylcellulose). Selon le type de substituant, l'éther de cellulose peut être divisé en monoéther (comme la méthylcellulose) et en éther mixte (comme l'hydroxypropylméthylcellulose). Selon la solubilité, il peut être divisé en éthers hydrosolubles (comme l'hydroxyéthylcellulose) et solubles dans les solvants organiques (comme l'éthylcellulose). Le mortier mélangé à sec est principalement composé de cellulose hydrosoluble, laquelle est divisée en cellulose instantanée et cellulose à dissolution retardée traitée en surface.
Le mécanisme d’action de l’éther de cellulose dans le mortier est le suivant :
(1) Une fois l'éther de cellulose du mortier dissous dans l'eau, la distribution efficace et uniforme du matériau cimentaire dans le système est assurée en raison de l'activité de surface, et l'éther de cellulose, en tant que colloïde protecteur, « enveloppe » les particules solides et une couche de film lubrifiant se forme sur sa surface extérieure, ce qui rend le système de mortier plus stable et améliore également la fluidité du mortier pendant le processus de mélange et la douceur de la construction.
(2) En raison de sa propre structure moléculaire, la solution d'éther de cellulose rend l'eau du mortier difficile à perdre et la libère progressivement sur une longue période de temps, conférant au mortier une bonne rétention d'eau et une bonne maniabilité.
1.1.1 Formule moléculaire de la méthylcellulose (MC) [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
Après traitement alcalin du coton raffiné, l'éther de cellulose est produit par une série de réactions avec du chlorure de méthane comme agent d'éthérification. Généralement, le degré de substitution est compris entre 1,6 et 2,0, et la solubilité varie selon le degré de substitution. Il s'agit d'un éther de cellulose non ionique.
(1) La méthylcellulose est soluble dans l'eau froide et difficile à dissoudre dans l'eau chaude. Sa solution aqueuse est très stable dans une plage de pH de 3 à 12. Elle présente une bonne compatibilité avec l'amidon, la gomme de guar, etc., et de nombreux tensioactifs. La gélification se produit lorsque la température atteint la température de gélification.
(2) La rétention d'eau de la méthylcellulose dépend de la quantité ajoutée, de la viscosité, de la finesse des particules et de la vitesse de dissolution. En général, si la quantité ajoutée est importante, la finesse est faible et la viscosité est élevée, la rétention d'eau est élevée. Parmi ces facteurs, la quantité ajoutée a le plus grand impact sur la rétention d'eau, et la viscosité n'est pas directement proportionnelle à la vitesse de dissolution. La vitesse de dissolution dépend principalement du degré de modification de surface des particules de cellulose et de leur finesse. Parmi les éthers de cellulose mentionnés ci-dessus, la méthylcellulose et l'hydroxypropylméthylcellulose présentent des taux de rétention d'eau plus élevés.
(3) Les variations de température affectent considérablement le taux de rétention d'eau de la méthylcellulose. En général, plus la température est élevée, plus la rétention d'eau est faible. Si la température du mortier dépasse 40 °C, la rétention d'eau de la méthylcellulose diminue considérablement, ce qui affecte gravement la construction du mortier.
(4) La méthylcellulose a un effet significatif sur la construction et l'adhérence du mortier. L'« adhérence » désigne ici la force d'adhérence ressentie entre l'outil d'application et le support mural, c'est-à-dire la résistance au cisaillement du mortier. L'adhérence est élevée, la résistance au cisaillement du mortier est importante et la résistance requise par les ouvriers lors de son utilisation est également importante. Cependant, les performances de construction du mortier sont médiocres. L'adhérence de la méthylcellulose est modérée dans les produits à base d'éther de cellulose.
1.1.2 La formule moléculaire de l'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) est [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x
L'hydroxypropylméthylcellulose est une variété de cellulose dont la production et la consommation ont connu une croissance rapide ces dernières années. Il s'agit d'un éther mixte de cellulose non ionique obtenu à partir de coton raffiné après alcalinisation, en utilisant de l'oxyde de propylène et du chlorure de méthyle comme agents d'éthérification, par une série de réactions. Le degré de substitution est généralement compris entre 1,2 et 2,0. Ses propriétés diffèrent en raison des différents rapports entre les teneurs en méthoxyle et en hydroxypropyle.
(1) L'hydroxypropylméthylcellulose est facilement soluble dans l'eau froide, mais sa dissolution dans l'eau chaude est plus difficile. Cependant, sa température de gélification dans l'eau chaude est nettement supérieure à celle de la méthylcellulose. Sa solubilité dans l'eau froide est également nettement supérieure à celle de la méthylcellulose.
(2) La viscosité de l'hydroxypropylméthylcellulose est liée à son poids moléculaire. Plus ce dernier est élevé, plus sa viscosité est élevée. La température affecte également sa viscosité : plus la température augmente, plus la viscosité diminue. Cependant, sa viscosité élevée a un effet thermique moindre que celui de la méthylcellulose. Sa solution est stable lorsqu'elle est conservée à température ambiante.
(3) La rétention d'eau de l'hydroxypropylméthylcellulose dépend de sa quantité d'ajout, de sa viscosité, etc., et son taux de rétention d'eau sous la même quantité d'ajout est supérieur à celui de la méthylcellulose.
(4) L'hydroxypropylméthylcellulose est stable aux acides et aux bases, et sa solution aqueuse est très stable dans la plage de pH = 2 à 12. La soude caustique et l'eau de chaux ont peu d'effet sur ses performances, mais les bases peuvent accélérer sa dissolution et augmenter sa viscosité. L'hydroxypropylméthylcellulose est stable aux sels courants, mais lorsque la concentration de la solution saline est élevée, sa viscosité a tendance à augmenter.
(5) L'hydroxypropylméthylcellulose peut être mélangée à des composés polymères hydrosolubles pour former une solution uniforme et plus visqueuse, comme l'alcool polyvinylique, l'éther d'amidon, la gomme végétale, etc.
(6) L'hydroxypropylméthylcellulose présente une meilleure résistance aux enzymes que la méthylcellulose et sa solution est moins susceptible d'être dégradée par les enzymes que la méthylcellulose.
(7) L'adhérence de l'hydroxypropylméthylcellulose à la construction du mortier est supérieure à celle de la méthylcellulose.
1.1.3 Hydroxyéthylcellulose (HEC)
Il est fabriqué à partir de coton raffiné traité à l'alcali et mis en réaction avec de l'oxyde d'éthylène comme agent d'éthérification en présence d'acétone. Son degré de substitution est généralement compris entre 1,5 et 2,0. Il présente une forte hydrophilie et absorbe facilement l'humidité.
(1) L'hydroxyéthylcellulose est soluble dans l'eau froide, mais difficile à dissoudre dans l'eau chaude. Sa solution est stable à haute température sans gélification. Elle peut être utilisée longtemps à haute température dans les mortiers, mais sa rétention d'eau est inférieure à celle de la méthylcellulose.
(2) L'hydroxyéthylcellulose est stable aux acides et aux bases. Les bases peuvent accélérer sa dissolution et augmenter légèrement sa viscosité. Sa dispersibilité dans l'eau est légèrement inférieure à celle de la méthylcellulose et de l'hydroxypropylméthylcellulose.
(3) L'hydroxyéthylcellulose présente de bonnes performances anti-affaissement pour le mortier, mais son temps de retard est plus long pour le ciment.
1.1.4 Carboxyméthylcellulose (CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
L'éther de cellulose ionique est fabriqué à partir de fibres naturelles (coton, etc.) après traitement alcalin, utilisant du monochloroacétate de sodium comme agent d'éthérification et subissant une série de réactions. Le degré de substitution est généralement compris entre 0,4 et 1,4, et ses performances en dépendent fortement.
(1) La carboxyméthylcellulose est plus hygroscopique et contiendra plus d'eau lorsqu'elle est stockée dans des conditions générales.
(2) La solution aqueuse de carboxyméthylcellulose ne produit pas de gel et sa viscosité diminue avec la température. Lorsque la température dépasse 50 °C, la viscosité devient irréversible.
(3) Sa stabilité est fortement influencée par le pH. En général, il peut être utilisé dans les mortiers à base de plâtre, mais pas dans les mortiers à base de ciment. En cas de forte alcalinité, il perd sa viscosité.
(4) Sa rétention d'eau est bien inférieure à celle de la méthylcellulose. Elle a un effet retardateur sur les mortiers à base de plâtre et réduit leur résistance. Cependant, le prix de la carboxyméthylcellulose est nettement inférieur à celui de la méthylcellulose.
Date de publication : 23 mars 2023