Dans le mortier prêt à l'emploi, tant qu'un peu d'éther de cellulose peut améliorer considérablement les performances du mortier humide, on peut voir que l'éther de cellulose est un additif principal qui affecte les performances de construction du mortier.
Le choix des différentes variétés, des viscosités, des granulométries et des degrés de viscosité, ainsi que l'ajout d'éthers de cellulose, influencent également l'amélioration des performances du mortier en poudre sèche. Actuellement, de nombreux mortiers de maçonnerie et de plâtrage présentent une faible capacité de rétention d'eau, et la boue aqueuse se sépare après quelques minutes de repos. Il est donc essentiel d'ajouter de l'éther de cellulose au mortier de ciment.
Examinons de plus près le rôle de l’éther de cellulose dans le mortier de ciment !
1. Éther de cellulose – rétention d'eau
La rétention d'eau est une caractéristique importante de l'éther de méthylcellulose, une caractéristique qui attire l'attention de nombreux fabricants nationaux de mortiers secs, notamment dans les régions méridionales où les températures sont élevées. Dans la production de matériaux de construction, notamment de mortiers en poudre, l'éther de cellulose joue un rôle essentiel, notamment dans la production de mortiers spéciaux (mortiers modifiés), où il constitue un composant indispensable et essentiel.
La viscosité, le dosage, la température ambiante et la structure moléculaire de l'éther de cellulose influencent considérablement sa capacité de rétention d'eau. Dans les mêmes conditions, plus la viscosité de l'éther de cellulose est élevée, meilleure est sa capacité de rétention d'eau ; plus le dosage est élevé, meilleure est sa capacité de rétention d'eau. En général, une petite quantité d'éther de cellulose peut améliorer considérablement la rétention d'eau du mortier. Lorsque le dosage atteint un certain niveau, le taux de rétention d'eau diminue ; lorsque la température ambiante augmente, la rétention d'eau de l'éther de cellulose diminue généralement. Cependant, certains éthers de cellulose modifiés présentent également une meilleure capacité de rétention d'eau à haute température ; les fibres à faible degré de substitution présentent une meilleure capacité de rétention d'eau.
Le groupe hydroxyle sur la molécule d'éther de cellulose et l'atome d'oxygène sur la liaison éther s'associeront à la molécule d'eau pour former une liaison hydrogène, transformant l'eau libre en eau liée, jouant ainsi un bon rôle dans la rétention d'eau ; la molécule d'eau et la chaîne moléculaire d'éther de cellulose L'interdiffusion permet aux molécules d'eau de pénétrer à l'intérieur de la chaîne macromoléculaire d'éther de cellulose et est soumise à de fortes forces de liaison, formant ainsi de l'eau libre, de l'eau enchevêtrée et améliorant la rétention d'eau du coulis de ciment ; l'éther de cellulose améliore le coulis de ciment frais Les propriétés rhéologiques, la structure du réseau poreux et la pression osmotique ou les propriétés filmogènes de l'éther de cellulose entravent la diffusion de l'eau.
2. Éther de cellulose – épaississement et thixotropie
L'éther de cellulose confère au mortier frais une excellente viscosité, ce qui augmente considérablement l'adhérence entre le mortier frais et la couche de base, et améliore les performances anti-affaissement du mortier. Il est largement utilisé dans les mortiers de plâtre, les mortiers de collage de briques et les systèmes d'isolation des murs extérieurs. Son effet épaississant améliore également la capacité anti-dispersion et l'homogénéité des matériaux fraîchement mélangés, prévient le délaminage, la ségrégation et le ressuage. Il peut être utilisé dans le béton fibré, le béton sous-marin et le béton autoplaçant.
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 du matériau à base de ciment modifié. En revanche, une viscosité trop élevée affectera la fluidité et l'opérabilité du matériau (par exemple, l'adhérence d'un couteau à enduire). Les mortiers autonivelants et les bétons autoplaçants, qui nécessitent une fluidité élevée, requièrent une faible viscosité de l'éther de cellulose. De plus, l'effet épaississant de l'éther de cellulose augmentera la demande en eau des matériaux à base de ciment et le rendement du mortier.
Une solution aqueuse d'éther de cellulose à haute viscosité présente une thixotropie élevée, une caractéristique majeure de l'éther de cellulose. Les solutions aqueuses de méthylcellulose présentent généralement une fluidité pseudoplastique et non thixotrope en dessous de leur température de gélification, mais une fluidité newtonienne à faibles taux de cisaillement. La pseudoplasticité augmente avec la masse moléculaire ou la concentration de l'éther de cellulose, quels que soient le type de substituant et le degré de substitution. Par conséquent, les éthers de cellulose de même grade de viscosité, qu'ils soient MC, HPMC ou HEMC, présenteront toujours les mêmes propriétés rhéologiques tant que la concentration et la température sont maintenues constantes. Des gels structuraux se forment lorsque la température augmente, ce qui entraîne des écoulements hautement thixotropes.
Les éthers de cellulose à forte concentration et faible viscosité présentent une thixotropie même en dessous de la température de gélification. Cette propriété est très avantageuse pour l'ajustement du nivellement et de l'affaissement lors de la construction de mortiers de construction. Il convient de préciser ici que plus la viscosité de l'éther de cellulose est élevée, meilleure est la rétention d'eau. En revanche, plus elle est élevée, plus son poids moléculaire relatif augmente et sa solubilité diminue, ce qui a un impact négatif sur la concentration du mortier et ses performances de construction.
3. Effet entraîneur d'air de l'éther de cellulose
L'éther de cellulose exerce un effet entraîneur d'air évident sur les matériaux à base de ciment frais. Il possède des groupes hydrophiles (groupes hydroxyles, groupes éthers) et hydrophobes (groupes méthyles, cycles glucose). C'est un tensioactif à activité de surface, ce qui lui confère un effet entraîneur d'air. Cet effet entraîneur d'air produit un effet « bille », ce qui améliore les performances des matériaux fraîchement mélangés, notamment en augmentant la plasticité et la fluidité du mortier pendant le travail, favorisant ainsi son étalement. Il augmente également le rendement et réduit les coûts de production. Cependant, il augmente la porosité du matériau durci et réduit ses propriétés mécaniques, telles que sa résistance et son module d'élasticité.
En tant que tensioactif, l'éther de cellulose exerce également un effet mouillant ou lubrifiant sur les particules de ciment, augmentant ainsi la fluidité des matériaux à base de ciment grâce à son effet entraîneur d'air. Cependant, son effet épaississant réduit la fluidité. Cet effet combine des effets plastifiant et épaississant. En général, lorsque la teneur en éther de cellulose est très faible, son action principale est la plastification ou la réduction de la teneur en eau ; lorsque la teneur est élevée, son effet épaississant augmente rapidement et son effet entraîneur d'air tend à être saturé. Cela se traduit alors par un effet épaississant ou une augmentation de la demande en eau.
4. Éther de cellulose – effet retardateur
L'éther de cellulose prolongera le temps de prise de la pâte de ciment ou du mortier et retardera la cinétique d'hydratation du ciment, ce qui est bénéfique pour améliorer le temps d'opérabilité des matériaux fraîchement mélangés, améliorer la consistance du mortier et la perte d'affaissement du béton au fil du temps, mais peut également retarder l'avancement de la construction.
Date de publication : 02/06/2023