Grâce aux progrès constants de l'industrie et à l'amélioration technologique, grâce à l'introduction et à l'amélioration des machines de projection de mortier étrangères, la technologie de projection et d'enduit mécaniques a connu un développement considérable en Chine ces dernières années. Le mortier projeté mécaniquement se distingue du mortier ordinaire par une forte rétention d'eau, une fluidité adéquate et une résistance à l'affaissement. On y ajoute généralement de l'hydroxypropylméthylcellulose, dont l'éther de cellulose (HPMC) est le plus utilisé. Les principales fonctions de l'HPMC dans le mortier sont : épaississement et viscosité, ajustement de la rhéologie et excellente rétention d'eau. Cependant, les inconvénients de l'HPMC sont importants. L'HPMC a un effet entraîneur d'air, ce qui peut entraîner davantage de défauts internes et réduire considérablement les propriétés mécaniques du mortier. Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. a étudié l'influence du HPMC sur le taux de rétention d'eau, la densité, la teneur en air et les propriétés mécaniques du mortier sous l'aspect macroscopique, et a étudié l'influence de l'hydroxypropylméthylcellulose HPMC sur la structure L du mortier sous l'aspect microscopique. .
1. Test
1.1 Matières premières
Ciment : ciment P.0 42,5 disponible dans le commerce, ses résistances à la flexion et à la compression 28d sont respectivement de 6,9 et 48,2 MPa ; sable : sable fin de rivière de Chengde, 40-100 mesh ; éther de cellulose : produit par Shandong Chenbang Fine Chemical Co., Ltd. Éther d'hydroxypropylméthylcellulose, poudre blanche, viscosité nominale 40, 100, 150, 200 Pa-s ; eau : eau du robinet propre.
1.2 Méthode d'essai
Conformément à la norme JGJ/T 105-2011 « Règlement de construction pour la projection et le plâtrage mécaniques », la consistance du mortier est de 80 à 120 mm et son taux de rétention d'eau est supérieur à 90 %. Dans cet essai, le rapport chaux-sable a été fixé à 1:5, la consistance a été contrôlée à (93+2) mm, et l'éther de cellulose a été mélangé en externe, la quantité étant fonction de la masse de ciment. Les propriétés fondamentales du mortier, telles que la masse volumique humide, la teneur en air, la rétention d'eau et la consistance, ont été testées conformément à la norme JGJ 70-2009 « Méthodes d'essai des propriétés fondamentales du mortier de construction », et la teneur en air a été testée et calculée selon la méthode de la masse volumique. La préparation et les essais de résistance à la flexion et à la compression des éprouvettes ont été réalisés conformément à la norme GB/T 17671-1999 « Méthodes d'essai de la résistance du sable de mortier de ciment (méthode ISO) ». Le diamètre des larves a été mesuré par porosimétrie au mercure. Le porosimètre à mercure était un AUTOPORE 9500, avec une plage de mesure de 5,5 nm à 360 µm. Quatre séries d'essais ont été réalisées. Le rapport ciment-sable était de 1:5, la viscosité de l'HPMC de 100 Pa.s et le dosage de 0, 0,1 %, 0,2 %, 0,3 % (les numéros sont respectivement A, B, C et D).
2. Résultats et analyse
2.1 Effet de l'HPMC sur le taux de rétention d'eau du mortier de ciment
La rétention d'eau désigne la capacité du mortier à retenir l'eau. Dans le mortier projeté mécaniquement, l'ajout d'éther de cellulose permet de retenir efficacement l'eau, de réduire le taux de ressuage et de répondre aux exigences d'hydratation complète des matériaux à base de ciment. Effet de l'HPMC sur la rétention d'eau du mortier.
Avec l'augmentation de la teneur en HPMC, le taux de rétention d'eau du mortier augmente progressivement. Les courbes de l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose de viscosités 100, 150 et 200 Pa.s sont globalement identiques. Entre 0,05 et 0,15 %, le taux de rétention d'eau augmente linéairement, et à 0,15 %, il est supérieur à 93 %. Lorsque la quantité de granulats dépasse 0,20 %, la tendance à la hausse du taux de rétention d'eau devient stable, indiquant que la quantité de HPMC est proche de la saturation. La courbe d'influence de la quantité de HPMC de viscosité 40 Pa.s sur le taux de rétention d'eau est approximativement une droite. À plus de 0,15 %, le taux de rétention d'eau du mortier est nettement inférieur à celui des trois autres types de HPMC de viscosité égale. On considère généralement que le mécanisme de rétention d'eau de l'éther de cellulose est le suivant : le groupe hydroxyle de la molécule d'éther de cellulose et l'atome d'oxygène de la liaison éther s'associent à la molécule d'eau pour former une liaison hydrogène, transformant ainsi l'eau libre en eau liée, offrant ainsi un bon effet de rétention d'eau. On pense également que l'interdiffusion entre les molécules d'eau et les chaînes moléculaires de l'éther de cellulose permet aux molécules d'eau de pénétrer à l'intérieur des chaînes macromoléculaires de l'éther de cellulose et d'y exercer de fortes forces de liaison, améliorant ainsi la rétention d'eau du coulis de ciment. Une excellente rétention d'eau permet de maintenir l'homogénéité du mortier, d'éviter sa ségrégation et d'obtenir de bonnes performances de malaxage, tout en réduisant l'usure mécanique et en augmentant la durée de vie de la machine de projection de mortier.
2.2 Effet de l'hydroxypropylméthylcellulose HPMC sur la densité et la teneur en air du mortier de ciment
Lorsque la quantité de HPMC est de 0 à 0,20 %, la densité du mortier diminue fortement avec l'augmentation de la quantité de HPMC, de 2 050 kg/m3 à environ 1 650 kg/m3, soit environ 20 % de moins ; lorsque la quantité de HPMC dépasse 0,20 %, la densité diminue. au calme. En comparant les 4 types de HPMC avec différentes viscosités, plus la viscosité est élevée, plus la densité du mortier est faible ; les courbes de densité des mortiers avec les viscosités mixtes de 150 et 200 Pa.s HPMC se chevauchent essentiellement, ce qui indique que lorsque la viscosité du HPMC continue d'augmenter, la densité ne diminue plus.
La loi de variation de la teneur en air du mortier est inverse à celle de sa densité. Lorsque la teneur en hydroxypropylméthylcellulose HPMC est comprise entre 0 et 0,20 %, la teneur en air du mortier augmente de manière quasi linéaire avec l'augmentation de la teneur en HPMC ; au-delà de 0,20 %, la teneur en air ne varie pratiquement pas, ce qui indique que l'effet entraîneur d'air du mortier est proche de la saturation. L'effet entraîneur d'air du HPMC de viscosité 150 et 200 Pa.s est supérieur à celui du HPMC de viscosité 40 et 100 Pa.s.
L'effet entraîneur d'air de l'éther de cellulose est principalement déterminé par sa structure moléculaire. L'éther de cellulose possède des groupes hydrophiles (hydroxyle, éther) et hydrophobes (méthyle, cycle glucose) et est un tensioactif. Il possède une activité de surface, ce qui lui confère un effet entraîneur d'air. D'une part, le gaz introduit peut agir comme un roulement à billes dans le mortier, améliorant ainsi ses performances, son volume et son rendement, ce qui est avantageux pour le fabricant. D'autre part, l'effet entraîneur d'air augmente la teneur en air du mortier et sa porosité après durcissement, ce qui entraîne une augmentation des pores nocifs et une réduction significative des propriétés mécaniques. Bien que l'HPMC possède un certain effet entraîneur d'air, il ne peut remplacer l'entraîneur d'air. De plus, l'utilisation simultanée d'HPMC et d'entraîneur d'air peut entraîner une défaillance de l'entraîneur d'air.
2.3 L'effet de l'HPMC sur les propriétés mécaniques du mortier de ciment
Lorsque la quantité d'HPMC n'est que de 0,05 %, la résistance à la flexion du mortier diminue considérablement, soit environ 25 % de moins que celle de l'échantillon témoin sans HPMC hydroxypropylméthylcellulose, et la résistance à la compression ne peut atteindre que 65 % de celle de l'échantillon témoin -80 %. Lorsque la quantité d'HPMC dépasse 0,20 %, la diminution de la résistance à la flexion et à la compression du mortier n'est pas évidente. La viscosité de l'HPMC a peu d'effet sur les propriétés mécaniques du mortier. L'HPMC introduit de nombreuses petites bulles d'air, et l'effet entraîneur d'air sur le mortier augmente la porosité interne et les pores nocifs du mortier, entraînant une diminution significative de la résistance à la compression et à la flexion. Une autre raison de la diminution de la résistance du mortier est l'effet de rétention d'eau de l'éther de cellulose, qui maintient l'eau dans le mortier durci, et le rapport eau/liant élevé entraîne une diminution de la résistance du bloc d'essai. Pour le mortier de construction mécanique, bien que l'éther de cellulose puisse augmenter considérablement le taux de rétention d'eau du mortier et améliorer sa maniabilité, si le dosage est trop important, il affectera sérieusement les propriétés mécaniques du mortier, la relation entre les deux doit donc être pesée raisonnablement.
Avec l'augmentation de la teneur en hydroxypropylméthylcellulose HPMC, le taux de pliage du mortier a globalement augmenté, suivant une relation linéaire. Cela s'explique par l'ajout d'éther de cellulose qui introduit un grand nombre de bulles d'air, ce qui augmente la formation de défauts dans le mortier. La résistance à la compression du mortier guide diminue fortement, même si sa résistance à la flexion diminue également dans une certaine mesure. Cependant, l'éther de cellulose améliore la flexibilité du mortier et, par conséquent, la résistance à la flexion, ralentissant ainsi sa diminution. Globalement, l'effet combiné de ces deux facteurs conduit à une augmentation du taux de pliage.
2.4 L'effet du HPMC sur le diamètre L du mortier
À partir de la courbe de distribution de la taille des pores, des données de distribution de la taille des pores et de divers paramètres statistiques des échantillons AD, on peut voir que l'HPMC a une grande influence sur la structure des pores du mortier de ciment :
(1) Après l'ajout d'HPMC, la taille des pores du mortier de ciment augmente significativement. Sur la courbe de distribution de la taille des pores, la zone de l'image se déplace vers la droite et la valeur de pore correspondant au pic augmente. Après l'ajout d'HPMC, le diamètre médian des pores du mortier de ciment est significativement plus grand que celui de l'échantillon témoin, et le diamètre médian des pores de l'échantillon dosé à 0,3 % est augmenté de deux ordres de grandeur par rapport à l'échantillon témoin.
(2) Divisez les pores du béton en quatre types : pores inoffensifs (≤ 20 nm), pores peu nocifs (20-100 nm), pores nocifs (100-200 nm) et pores très nocifs (≥ 200 nm). Le tableau 1 montre que le nombre de pores inoffensifs ou peu nocifs est significativement réduit après l’ajout d’HPMC, tandis que le nombre de pores nocifs ou très nocifs est augmenté. Les pores inoffensifs ou peu nocifs des échantillons non mélangés à l’HPMC sont d’environ 49,4 %. Après l’ajout d’HPMC, les pores inoffensifs ou peu nocifs sont significativement réduits. En prenant comme exemple un dosage de 0,1 %, les pores inoffensifs ou peu nocifs sont réduits d’environ 45 %. %, le nombre de pores nocifs supérieurs à 10 µm a été multiplié par environ 9.
(3) Le diamètre médian des pores, le diamètre moyen des pores, le volume spécifique des pores et la surface spécifique ne suivent pas de règle de variation très stricte avec l'augmentation de la teneur en hydroxypropylméthylcellulose HPMC, ce qui peut être lié au choix de l'échantillon lors du test d'injection de mercure. lié à une grande dispersion. Mais dans l'ensemble, le diamètre médian des pores, le diamètre moyen des pores et le volume spécifique des pores de l'échantillon mélangé à l'HPMC ont tendance à augmenter par rapport à l'échantillon témoin, tandis que la surface spécifique diminue.
Date de publication : 03/04/2023