Les types d'adjuvants couramment utilisés dans la construction de mortiers secs, leurs caractéristiques de performance, leur mécanisme d'action et leur influence sur les performances des produits de mortier sec ont été abordés. L'effet bénéfique des agents de rétention d'eau tels que l'éther de cellulose et l'éther d'amidon, la poudre de latex redispersable et les matériaux fibreux sur les performances des mortiers secs a été longuement discuté.
Les adjuvants jouent un rôle essentiel dans l'amélioration des performances des mortiers secs de construction. Cependant, leur ajout augmente considérablement le coût des mortiers secs par rapport aux mortiers traditionnels, représentant plus de 40 % du coût des mortiers secs. Actuellement, une part importante des adjuvants est fournie par des fabricants étrangers, et le dosage de référence du produit est également fourni par le fournisseur. Par conséquent, le coût des mortiers secs reste élevé et il est difficile de populariser les mortiers de maçonnerie et de plâtrage ordinaires en grandes quantités et sur de grandes surfaces. Les produits haut de gamme sont contrôlés par des entreprises étrangères, et les fabricants de mortiers secs affichent de faibles bénéfices et une faible tolérance aux prix. Il existe un manque de recherche systématique et ciblée sur l'application des produits pharmaceutiques, et les formules étrangères sont aveuglément suivies.
Sur la base des raisons ci-dessus, cet article analyse et compare certaines propriétés de base des adjuvants couramment utilisés et, sur cette base, étudie les performances des produits de mortier mélangés à sec utilisant des adjuvants.
1 agent de rétention d'eau
L'agent de rétention d'eau est un adjuvant clé pour améliorer les performances de rétention d'eau du mortier mélangé à sec, et c'est également l'un des adjuvants clés pour déterminer le coût des matériaux de mortier mélangé à sec.
1. Éther d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC)
L'hydroxypropylméthylcellulose est un terme générique désignant une série de produits formés par la réaction de la cellulose alcaline et d'un 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, les éthers de cellulose peuvent être classés en monoéthers (comme la méthylcellulose) et en éthers mixtes (comme l'hydroxypropylméthylcellulose). Selon leur solubilité, ils peuvent être classés en solubles dans l'eau (comme l'hydroxyéthylcellulose) et 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) 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.
2. 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.
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 absorbe facilement 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.
Éther d'amidon
Les éthers d'amidon utilisés dans les mortiers sont issus de polymères naturels modifiés de certains polysaccharides, tels que ceux de la pomme de terre, du maïs, du manioc, du guar, etc.
1. Amidon modifié
L'éther d'amidon modifié issu de pommes de terre, de maïs, de manioc, etc. présente une rétention d'eau nettement inférieure à celle de l'éther de cellulose. En raison du degré de modification différent, la stabilité aux acides et aux bases diffère. Certains produits conviennent aux mortiers à base de plâtre, tandis que d'autres peuvent être utilisés dans les mortiers à base de ciment. L'application d'éther d'amidon dans les mortiers est principalement utilisée comme épaississant pour améliorer la résistance à l'affaissement, réduire l'adhérence des mortiers humides et prolonger le temps d'ouverture.
Les éthers d'amidon sont souvent utilisés en association avec la cellulose, ce qui permet de combiner leurs propriétés et avantages. Leur prix étant bien inférieur à celui de l'éther de cellulose, leur utilisation dans les mortiers permet de réduire considérablement le coût de leurs formulations.
2. Éther de gomme de guar
L'éther de gomme de guar est un éther d'amidon aux propriétés particulières, issu de la transformation de graines de guar naturelles. L'éthérification de la gomme de guar et du groupe fonctionnel acrylique produit une structure polygalactomannose contenant un groupe fonctionnel 2-hydroxypropyle.
(1) Comparé à l'éther de cellulose, l'éther de gomme de guar est plus soluble dans l'eau. Les propriétés des éthers de guar à pH constant sont pratiquement inchangées.
(2) Dans des conditions de faible viscosité et de faible dosage, la gomme de guar peut remplacer l'éther de cellulose en quantité équivalente et présente une rétention d'eau similaire. Cependant, la consistance, l'anti-affaissement et la thixotropie, entre autres, sont nettement améliorés.
(3) Dans des conditions de viscosité élevée et de dosage important, la gomme de guar ne peut pas remplacer l'éther de cellulose, et l'utilisation mixte des deux produira de meilleures performances.
(4) L'application de gomme de guar dans le mortier de plâtre peut réduire considérablement l'adhérence pendant la construction et rendre celle-ci plus lisse. Elle n'a aucun effet négatif sur le temps de prise et la résistance du mortier de plâtre.
3. Épaississant minéral modifié rétenteur d'eau
Un épaississant hydrorétenteur, fabriqué à partir de minéraux naturels par modification et compoundage, est utilisé en Chine. Les principaux minéraux utilisés pour la préparation de ces épaississants hydrorétenteurs sont la sépiolite, la bentonite, la montmorillonite et le kaolin. Ces minéraux possèdent des propriétés hydrorétentrices et épaississantes grâce à des modifications telles que l'ajout d'agents de couplage. Cet épaississant hydrorétenteur appliqué au mortier présente les caractéristiques suivantes :
(1) Il peut améliorer considérablement les performances du mortier ordinaire et résoudre les problèmes de mauvaise opérabilité du mortier de ciment, de faible résistance du mortier mélangé et de mauvaise résistance à l'eau.
(2) Des produits de mortier avec différents niveaux de résistance pour les bâtiments industriels et civils généraux peuvent être formulés.
(3) Le coût du matériau est nettement inférieur à celui de l’éther de cellulose et de l’éther d’amidon.
(4) La rétention d'eau est inférieure à celle de l'agent de rétention d'eau organique, la valeur de retrait à sec du mortier préparé est plus grande et la cohésion est réduite.
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.
Date de publication : 03/04/2023