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. Méthylcellulose (MC)
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.
2. Hydroxypropylméthylcellulose (HPMC)
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.
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 une bonne absorption de 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.
(4) Les performances de l'hydroxyéthylcellulose produite par certaines entreprises nationales sont évidemment inférieures à celles de la méthylcellulose en raison de sa teneur élevée en eau et en cendres.
4. Carboxyméthylcellulose (CMC)
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.
Poudre de caoutchouc polymère redispersable
La poudre de caoutchouc redispersable est traitée par séchage par atomisation d'une émulsion polymère spéciale. Lors du traitement, des colloïdes protecteurs et des agents antiagglomérants, entre autres, deviennent des additifs indispensables. La poudre de caoutchouc séchée est constituée de particules sphériques de 80 à 100 mm agglomérées. Ces particules sont solubles dans l'eau et forment une dispersion stable, légèrement plus grande que les particules de l'émulsion d'origine. Cette dispersion formera un film après déshydratation et séchage. Ce film est aussi irréversible que la formation d'un film d'émulsion classique et ne se redisperse pas au contact de l'eau. Dispersions.
La poudre de caoutchouc redispersable peut être divisée en copolymères styrène-butadiène, copolymères éthylène-acide carbonique tertiaire, copolymères éthylène-acétate d'acide acétique, etc., sur lesquels du silicone et du laurate de vinyle sont greffés pour améliorer les performances. Différentes modifications confèrent à la poudre de caoutchouc redispersable des propriétés spécifiques, telles que la résistance à l'eau, aux alcalis, aux intempéries et la flexibilité. La présence de laurate de vinyle et de silicone confère à la poudre de caoutchouc une bonne hydrophobie. Carbonate tertiaire de vinyle hautement ramifié, à faible Tg et offrant une bonne flexibilité.
Lorsqu'elles sont appliquées au mortier, ces poudres de caoutchouc retardent toutes la prise du ciment, mais cet effet est moindre que celui d'une application directe d'émulsions similaires. En comparaison, le styrène-butadiène présente l'effet retardateur le plus important, tandis que l'éthylène-acétate de vinyle présente l'effet le plus faible. Un dosage trop faible n'améliore pas les performances du mortier.
Fibres de polypropylène
La fibre de polypropylène est composée de polypropylène comme matière première et d'une quantité appropriée de modificateur. Son diamètre est généralement d'environ 40 microns, sa résistance à la traction est de 300 à 400 MPa, son module d'élasticité est ≥ 3 500 MPa et son allongement à la rupture est de 15 à 18 %. Ses caractéristiques de performance sont les suivantes :
(1) Les fibres de polypropylène sont réparties uniformément dans le mortier selon des directions aléatoires tridimensionnelles, formant un système de renforcement en réseau. Si l'on ajoute 1 kg de fibres de polypropylène à chaque tonne de mortier, on obtient plus de 30 millions de fibres monofilaments.
(2) L'ajout de fibres de polypropylène au mortier peut réduire efficacement les fissures de retrait du mortier à l'état plastique, qu'elles soient visibles ou non. Il peut également réduire considérablement le ressuage de surface et le tassement des agrégats du mortier frais.
(3) Pour les corps durcis par mortier, la fibre de polypropylène peut réduire considérablement le nombre de fissures de déformation. Autrement dit, lorsque le corps durcissant produit des contraintes dues à la déformation, il peut résister et transmettre ces contraintes. En cas de fissure, il peut passiver la concentration de contraintes à l'extrémité de la fissure et limiter son expansion.
(4) La dispersion efficace des fibres de polypropylène dans la production de mortier deviendra un problème complexe. L'équipement de mélange, le type et le dosage des fibres, le rapport de mortier et les paramètres de son procédé de fabrication deviendront autant de facteurs importants affectant la dispersion.
agent entraîneur d'air
Un agent entraîneur d'air est un tensioactif capable de former des bulles d'air stables dans le béton ou le mortier frais par des procédés physiques. Parmi ces agents figurent principalement : la colophane et ses polymères thermiques, les tensioactifs non ioniques, les alkylbenzènesulfonates, les lignosulfonates, les acides carboxyliques et leurs sels, etc.
Les entraîneurs d'air sont souvent utilisés dans la préparation des mortiers de plâtre et de maçonnerie. Leur ajout peut modifier les performances du mortier.
(1) Grâce à l'introduction de bulles d'air, la facilité et la construction du mortier fraîchement mélangé peuvent être augmentées et le saignement peut être réduit.
(2) La simple utilisation d'un agent entraîneur d'air réduira la résistance et l'élasticité du moule dans le mortier. Si l'agent entraîneur d'air et l'agent réducteur d'eau sont utilisés conjointement et dans un rapport approprié, la résistance ne diminuera pas.
(3) Il peut améliorer considérablement la résistance au gel du mortier durci, améliorer l'imperméabilité du mortier et améliorer la résistance à l'érosion du mortier durci.
(4) L'agent entraîneur d'air augmentera la teneur en air du mortier, ce qui augmentera le retrait du mortier, et la valeur de retrait peut être réduite de manière appropriée en ajoutant un agent réducteur d'eau.
La quantité d'entraîneur d'air ajoutée étant très faible, ne représentant généralement que quelques dixièmes de la quantité totale de matériaux cimentaires, il est essentiel de veiller à son dosage et à son mélange précis lors de la fabrication du mortier. Des facteurs tels que la méthode et le temps de malaxage influencent considérablement la quantité d'entraîneur d'air. Par conséquent, dans les conditions actuelles de production et de construction nationales, l'ajout d'entraîneurs d'air au mortier nécessite de nombreux travaux expérimentaux.
agent de résistance précoce
Utilisés pour améliorer la résistance initiale du béton et du mortier, les agents de résistance initiale à base de sulfate sont couramment utilisés, notamment le sulfate de sodium, le thiosulfate de sodium, le sulfate d'aluminium et le sulfate de potassium et d'aluminium.
Généralement, le sulfate de sodium anhydre est largement utilisé, et son dosage est faible et l'effet de résistance initiale est bon, mais si le dosage est trop important, il provoquera une expansion et des fissures à un stade ultérieur, et en même temps, un retour alcalin se produira, ce qui affectera l'apparence et l'effet de la couche de décoration de surface.
Le formiate de calcium est également un bon agent antigel. Il offre une bonne résistance initiale, moins d'effets secondaires, une bonne compatibilité avec d'autres adjuvants et de nombreuses propriétés supérieures à celles des agents de résistance initiale à base de sulfate, mais son prix est plus élevé.
antigel
Si le mortier est utilisé à température négative, sans mesures antigel, des dommages dus au gel se produiront et la résistance du mortier durci sera détruite. L'antigel prévient les dommages dus au gel de deux manières : il prévient le gel et améliore la résistance initiale du mortier.
Parmi les antigels les plus couramment utilisés, le nitrite de calcium et le nitrite de sodium offrent les meilleurs effets. L'absence d'ions potassium et sodium dans le nitrite de calcium permet de réduire la formation d'agrégats alcalins dans le béton. Cependant, son ouvrabilité est légèrement inférieure dans le mortier, tandis que le nitrite de sodium offre une meilleure ouvrabilité. L'antigel est utilisé en association avec un agent de résistance initiale et un réducteur d'eau pour obtenir des résultats satisfaisants. Lorsque le mortier mélangé à sec avec antigel est utilisé à très basse température négative, il convient d'augmenter la température du mélange en conséquence, par exemple en le mélangeant avec de l'eau chaude.
Si la quantité d'antigel est trop élevée, cela réduira la résistance du mortier à un stade ultérieur et la surface du mortier durci présentera des problèmes tels que le retour d'alcali, ce qui affectera l'apparence et l'effet de la couche de décoration de surface.
Date de publication : 16 janvier 2023