1. La fonction principale de l'éther de cellulose
Dans le mortier prêt à l'emploi, l'éther de cellulose est un additif principal qui est ajouté en très faible quantité mais qui peut améliorer considérablement les performances du mortier humide et affecter les performances de construction du mortier.
2. Types d'éthers de cellulose
La production d'éther de cellulose est principalement réalisée à partir de fibres naturelles par dissolution alcaline, réaction de greffage (éthérification), lavage, séchage, broyage et autres procédés.
Selon les principales matières premières, les fibres naturelles peuvent être classées comme suit : fibre de coton, fibre de cèdre, fibre de hêtre, etc. Leur degré de polymérisation varie, ce qui affecte la viscosité finale des produits. Actuellement, les principaux fabricants de cellulose utilisent la fibre de coton (sous-produit de la nitrocellulose) comme principale matière première.
Les éthers de cellulose peuvent être classés en éthers ioniques et non ioniques. Les éthers ioniques comprennent principalement le sel de carboxyméthylcellulose, tandis que les éthers non ioniques comprennent principalement la méthylcellulose, la méthylhydroxyéthylcellulose (propylcellulose), l'hydroxyéthylcellulose, etc.
Actuellement, les éthers de cellulose utilisés dans les mortiers prêts à l'emploi sont principalement l'éther de méthylcellulose (MC), l'éther de méthylhydroxyéthylcellulose (MHEC), l'éther de méthylhydroxypropylcellulose (MHPG) et l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC). Dans les mortiers prêts à l'emploi, la cellulose ionique (sel de carboxyméthylcellulose) étant instable en présence d'ions calcium, elle est rarement utilisée dans les produits prêts à l'emploi utilisant du ciment, de la chaux éteinte, etc. comme matériaux de cimentation. Dans certaines régions de Chine, le sel de carboxyméthylcellulose est utilisé comme épaississant pour certains produits d'intérieur traités avec de l'amidon modifié comme principal matériau de cimentation et de la poudre de Shuangfei comme charge. Ce produit, sensible à la moisissure et peu résistant à l'eau, est actuellement en voie d'abandon. L'hydroxyéthylcellulose est également utilisée dans certains produits prêts à l'emploi, mais sa part de marché est très faible.
3. Principaux indicateurs de performance de l'éther de cellulose
(1) Solubilité
La cellulose est un polymère polyhydroxylé insoluble et insoluble. Après éthérification, la cellulose est soluble dans l'eau, les solutions alcalines diluées et les solvants organiques, et présente une thermoplasticité. Sa solubilité dépend principalement de quatre facteurs : premièrement, elle varie avec la viscosité ; plus elle est faible, plus sa solubilité est élevée. Deuxièmement, les caractéristiques des groupes introduits lors de l'éthérification : plus le groupe introduit est grand, plus sa solubilité est faible ; plus le groupe introduit est polaire, plus l'éther de cellulose est facile à dissoudre dans l'eau. Troisièmement, le degré de substitution et la répartition des groupes éthérifiés dans les macromolécules. La plupart des éthers de cellulose ne peuvent être dissous dans l'eau qu'avec un certain degré de substitution. Quatrièmement, le degré de polymérisation de l'éther de cellulose : plus il est élevé, moins il est soluble ; plus il est faible, plus la plage de degrés de substitution pouvant être dissous dans l'eau est large.
(2) Rétention d'eau
La rétention d'eau est une caractéristique importante de l'éther de cellulose, et c'est une caractéristique à laquelle de nombreux fabricants nationaux de poudre sèche, notamment ceux des régions méridionales aux températures élevées, accordent une grande importance. Les facteurs qui influencent la rétention d'eau du mortier comprennent la quantité d'éther de cellulose ajoutée, la viscosité, la finesse des particules et la température ambiante. Plus la quantité d'éther de cellulose ajoutée est élevée, meilleure est la rétention d'eau ; plus la viscosité est élevée, meilleure est la rétention d'eau ; plus les particules sont fines, meilleure est la rétention d'eau.
(3) Viscosité
La viscosité est un paramètre important des produits à base d'éther de cellulose. Actuellement, les différents fabricants d'éther de cellulose utilisent des méthodes et des instruments différents pour la mesurer. Pour un même produit, les résultats de viscosité mesurés par différentes méthodes sont très différents, certains allant même jusqu'au double. Par conséquent, pour comparer la viscosité, il est nécessaire d'utiliser les mêmes méthodes d'essai, notamment la température, le rotor, etc.
En règle générale, plus la viscosité est élevée, meilleure est la rétention d'eau. Cependant, plus la viscosité est élevée, plus le poids moléculaire de l'éther de cellulose est élevé, et la diminution correspondante de sa solubilité aura un impact négatif sur la résistance et les performances de construction du mortier. Plus la viscosité est élevée, plus l'effet épaississant du mortier est évident, mais pas directement proportionnel. Plus la viscosité est élevée, plus le mortier humide sera visqueux. Pendant la construction, cela se manifeste par un collage au grattoir et une forte adhérence au support. Cependant, cela ne contribue pas à augmenter la résistance structurelle du mortier humide lui-même. Pendant la construction, la performance anti-affaissement n'est pas évidente. En revanche, certains éthers de méthylcellulose modifiés de viscosité moyenne et faible présentent d'excellentes performances pour améliorer la résistance structurelle du mortier humide.
(4) La finesse des particules :
L'éther de cellulose utilisé pour le mortier prêt à l'emploi doit être pulvérulent, à faible teneur en eau, et sa finesse requiert que 20 à 60 % de la granulométrie soit inférieure à 63 µm. La finesse affecte la solubilité de l'éther de cellulose. Les éthers de cellulose grossiers se présentent généralement sous forme de granulés, faciles à disperser et à dissoudre dans l'eau sans agglomération. Cependant, leur vitesse de dissolution est très lente et ils ne conviennent donc pas à une utilisation dans le mortier prêt à l'emploi (certains produits domestiques sont floculants, difficiles à disperser et à dissoudre dans l'eau et sujets à l'agglomération). Dans le mortier prêt à l'emploi, l'éther de cellulose est dispersé entre les granulats, les charges fines, le ciment et d'autres matériaux cimentaires. Seule une poudre suffisamment fine permet d'éviter l'agglomération de l'éther de cellulose lors du mélange avec l'eau. Lorsque l'éther de cellulose est ajouté à l'eau pour dissoudre l'agglomération, sa dispersion et sa dissolution sont très difficiles.
(5) Modification de l'éther de cellulose
La modification de l'éther de cellulose permet d'améliorer ses performances et constitue son aspect le plus important. Les propriétés de l'éther de cellulose peuvent être améliorées afin d'optimiser sa mouillabilité, sa dispersibilité, son adhérence, son épaississement, son émulsification, sa rétention d'eau et ses propriétés filmogènes, ainsi que son imperméabilité à l'huile.
4. Effet de la température ambiante sur la rétention d'eau du mortier
La rétention d'eau de l'éther de cellulose diminue avec l'augmentation de la température. Dans la pratique, le mortier est souvent appliqué sur des supports chauds à des températures élevées (supérieures à 40 °C) dans de nombreux environnements. Cette diminution de la rétention d'eau a un impact notable sur l'ouvrabilité et la résistance aux fissures. Sa dépendance à la température entraîne néanmoins un affaiblissement des propriétés du mortier, et il est particulièrement crucial de réduire l'influence des facteurs thermiques dans ces conditions. Les recettes de mortier ont été ajustées en conséquence et de nombreux changements importants ont été apportés aux recettes saisonnières. Malgré l'augmentation du dosage (formule estivale), l'ouvrabilité et la résistance aux fissures ne répondent toujours pas aux besoins d'utilisation. Un traitement spécifique de l'éther de cellulose, tel qu'une augmentation du degré d'éthérification, est donc nécessaire pour obtenir l'effet de rétention d'eau à température relativement élevée. L'effet est meilleur à haute température, ce qui lui confère de meilleures performances dans des conditions difficiles.
5. Application dans le mortier prêt à l'emploi
Dans les mortiers prêts à l'emploi, l'éther de cellulose joue un rôle de rétention d'eau, d'épaississement et d'amélioration des performances de construction. Une bonne rétention d'eau garantit que le mortier ne provoque pas de ponçage, de poudrage ni de perte de résistance due à un manque d'eau ou à une hydratation incomplète. L'effet épaississant renforce considérablement la résistance structurelle du mortier frais. L'ajout d'éther de cellulose peut améliorer considérablement la viscosité humide du mortier frais et offre une bonne viscosité sur divers supports, améliorant ainsi les performances murales du mortier frais et réduisant les déchets. De plus, le rôle de l'éther de cellulose varie selon les produits. Par exemple, dans les colles à carrelage, l'éther de cellulose peut augmenter et ajuster le temps d'ouverture ; dans les mortiers projetés mécaniquement, il peut améliorer la résistance structurelle du mortier frais ; dans les mortiers autonivelants, il peut prévenir le tassement, la ségrégation et la stratification. C'est pourquoi, en tant qu'additif important, l'éther de cellulose est largement utilisé dans les mortiers en poudre sèche.
Date de publication : 11 janvier 2023