Les groupes hydroxyles suréther de celluloseles molécules et les atomes d'oxygène sur les liaisons éther formeront des liaisons hydrogène avec les molécules d'eau, transformant l'eau libre en eau liée, jouant ainsi un bon rôle dans la rétention d'eau ; la diffusion mutuelle entre les molécules d'eau et les chaînes moléculaires d'éther de cellulose permet aux molécules d'eau de pénétrer à l'intérieur de la chaîne macromoléculaire d'éther de cellulose et d'être soumises à de fortes contraintes, formant ainsi de l'eau libre et de l'eau enchevêtrée, ce qui améliore la rétention d'eau du coulis de ciment ; l'éther de cellulose améliore les propriétés rhéologiques, la structure du réseau poreux et la pression osmotique du coulis de ciment frais ou les propriétés filmogènes de l'éther de cellulose entravent la diffusion de l'eau.
La rétention d'eau de l'éther de cellulose provient de sa solubilité et de sa déshydratation. La capacité d'hydratation des groupes hydroxyles ne suffit pas à elle seule à compenser les fortes liaisons hydrogène et les forces de van der Waals entre les molécules ; l'éther gonfle donc sans se dissoudre dans l'eau. L'introduction de substituants dans la chaîne moléculaire détruit non seulement les chaînes hydrogène, mais aussi les liaisons hydrogène interchaînes, du fait de leur insertion entre les chaînes adjacentes. Plus les substituants sont grands, plus la distance entre les molécules est importante et plus la destruction des liaisons hydrogène est importante. Après le gonflement du réseau de cellulose, la solution pénètre dans la solution et l'éther de cellulose devient hydrosoluble, formant une solution très visqueuse, qui joue alors un rôle dans la rétention d'eau.
Facteurs affectant la performance de rétention d'eau :
Viscosité : Plus la viscosité de l'éther de cellulose est élevée, meilleure est sa capacité de rétention d'eau. En revanche, plus la viscosité est élevée, plus le poids moléculaire relatif de l'éther de cellulose est élevé et sa solubilité diminue, ce qui a un impact négatif sur la concentration et les performances de construction du mortier. En règle générale, pour un même produit, les résultats de viscosité mesurés par différentes méthodes sont très différents. Par conséquent, toute comparaison de viscosité doit être effectuée entre les mêmes méthodes d'essai (température, rotor, etc.).
Quantité ajoutée : Plus la quantité d'éther de cellulose ajoutée au mortier est importante, meilleure est la rétention d'eau. En général, une petite quantité d'éther de cellulose peut améliorer considérablement la rétention d'eau du mortier. Au-delà d'un certain seuil, la tendance à l'augmentation de la rétention d'eau ralentit.
Finesse des particules : Plus les particules sont fines, meilleure est la rétention d'eau. Lorsque de grosses particules d'éther de cellulose entrent en contact avec l'eau, leur surface se dissout immédiatement et forme un gel qui enveloppe le matériau et empêche les molécules d'eau de continuer à pénétrer. Parfois, même une agitation prolongée ne permet pas d'obtenir une dispersion et une dissolution uniformes, ce qui forme une solution floculante trouble ou une agglomération, ce qui affecte considérablement la rétention d'eau de l'éther de cellulose. La solubilité est un facteur de sélection de l'éther de cellulose. La finesse est également un indicateur de performance important de l'éther de méthylcellulose. La finesse affecte la solubilité de l'éther de méthylcellulose. Les MC plus grossiers sont généralement granuleux et se dissolvent facilement dans l'eau sans agglomération, mais leur vitesse de dissolution est très lente et ils ne conviennent pas à une utilisation dans les mortiers secs.
Température : À mesure que la température ambiante augmente, la rétention d'eau des éthers de cellulose diminue généralement, mais certains éthers de cellulose modifiés présentent également une bonne rétention d'eau à haute température. Lorsque la température augmente, l'hydratation des polymères diminue et l'eau entre les chaînes est expulsée. Lorsque la déshydratation est suffisante, les molécules commencent à s'agréger pour former un gel à structure réticulaire tridimensionnelle.
Structure moléculaire : Les éthers de cellulose à faible substitution ont une meilleure rétention d'eau.
Épaississement et thixotropie
Épaississant:
Effet sur l'adhérence et la résistance à l'affaissement : Les éthers de cellulose confèrent au mortier frais une excellente viscosité, ce qui augmente considérablement sa capacité d'adhérence à la couche de base et améliore sa résistance à l'affaissement. Ils sont largement utilisés dans les mortiers de plâtrage, les mortiers de collage de carrelage et les systèmes d'isolation des murs extérieurs.
Effet sur l'homogénéité du matériau : L'effet épaississant des éthers de cellulose peut également augmenter la capacité anti-dispersion et l'homogénéité des matériaux fraîchement mélangés, empêcher la stratification du matériau, la ségrégation et l'infiltration d'eau, et peut être utilisé dans le béton fibré, le béton sous-marin et le béton autoplaçant.
Source et influence de l'effet épaississant : L'effet épaississant de l'éther de cellulose sur les matériaux à base de ciment provient de la viscosité de la solution d'éther de cellulose. Dans les mêmes conditions, plus la viscosité de l'éther de cellulose est élevée, meilleure est la viscosité des matériaux à base de ciment modifiés. En revanche, une viscosité trop élevée affecte la fluidité et l'opérabilité du matériau (adhérence au couteau à enduire, par exemple). Les mortiers autonivelants et les bétons autoplaçants à haute fluidité nécessitent une viscosité très faible de l'éther de cellulose. De plus, l'effet épaississant de l'éther de cellulose augmente également les besoins en eau des matériaux à base de ciment et le rendement du mortier.
Thixotropie :
Une solution aqueuse d'éther de cellulose à haute viscosité présente une thixotropie élevée, une caractéristique majeure de l'éther de cellulose. La solution aqueuse de méthylcellulose présente généralement une pseudoplasticité et une fluidité non thixotrope en dessous de sa température de gélification, mais présente des propriétés d'écoulement newtoniennes à faibles taux de cisaillement. La pseudoplasticité augmente avec la masse moléculaire ou la concentration de l'éther de cellulose, et n'est pas liée au type de substituant ni au degré de substitution. Par conséquent, les éthers de cellulose de même grade de viscosité, qu'il s'agisse de MC, HPMC ou HEMC, présentent toujours les mêmes propriétés rhéologiques tant que la concentration et la température restent constantes. Lorsque la température augmente, un gel structural se forme et un écoulement thixotrope élevé se produit. Les éthers de cellulose à forte concentration et à faible viscosité présentent une thixotropie même en dessous de la température de gélification. Cette propriété est très utile pour ajuster le nivellement et l'affaissement du mortier de construction pendant la construction.
Entraînement d'air
Principe et effet sur les performances de travail : L'éther de cellulose exerce un effet important d'entraînement d'air sur les matériaux à base de ciment frais. Il possède à la fois des groupes hydrophiles (groupes hydroxyles, groupes éthers) et des groupes hydrophobes (groupes méthyles, cycles glucose). C'est un tensioactif à activité de surface, qui possède donc un effet d'entraînement d'air. Cet effet d'entraînement d'air produit un effet de bille, ce qui peut améliorer les performances de travail des matériaux fraîchement mélangés, notamment en augmentant la plasticité et la fluidité du mortier pendant le travail, ce qui favorise son étalement ; il augmente également le rendement et réduit les coûts de production.
Effet sur les propriétés mécaniques : L'effet d'entraînement d'air augmentera la porosité du matériau durci et réduira ses propriétés mécaniques telles que la résistance et le module d'élasticité.
Effet sur la fluidité : En tant que tensioactif, l'éther de cellulose exerce également un effet mouillant ou lubrifiant sur les particules de ciment. Cet effet, combiné à son effet entraîneur d'air, augmente la fluidité des matériaux à base de ciment, mais son effet épaississant la réduit. L'effet de l'éther de cellulose sur la fluidité des matériaux à base de ciment combine des effets plastifiants et épaississants. En général, à très faible dosage, l'éther de cellulose se manifeste principalement par des effets plastifiants ou réducteurs d'eau ; à dosage élevé, l'effet épaississant de l'éther de cellulose augmente rapidement et son effet entraîneur d'air tend à être saturé, ce qui se traduit par un épaississement ou une augmentation de la demande en eau.
Date de publication : 23 décembre 2024