1 Introduction
Le mortier-colle à base de ciment est actuellement la principale application des mortiers secs spéciaux. Composé de ciment comme liant principal, il est complété par des granulats calibrés, des agents de rétention d'eau, des agents de prise rapide, de la poudre de latex et d'autres additifs organiques ou inorganiques. Généralement, il suffit de le mélanger à de l'eau avant utilisation. Comparé au mortier de ciment ordinaire, il améliore considérablement l'adhérence entre le revêtement et le support, et présente une bonne résistance au glissement ainsi qu'une excellente imperméabilité. Il est principalement utilisé pour la pose de matériaux décoratifs tels que les carreaux de faïence pour murs intérieurs et extérieurs, les carreaux de sol, etc. On le retrouve fréquemment sur les murs intérieurs et extérieurs, les sols, les salles de bains, les cuisines et autres surfaces décoratives. C'est actuellement le matériau de collage de carrelage le plus répandu.
Lorsqu'on évalue les performances d'une colle à carrelage, on prend généralement en compte non seulement sa facilité d'application et son adhérence, mais aussi sa résistance mécanique et son temps de prise. L'éther de cellulose présent dans la colle à carrelage influence non seulement les propriétés rhéologiques de la colle à porcelaine, telles que la fluidité d'application et l'adhérence au couteau, mais aussi ses propriétés mécaniques.
2. L'impact sur le temps d'ouverture de la colle à carrelage
Lorsque de la poudre de caoutchouc et de l'éther de cellulose coexistent dans un mortier humide, certains modèles de données indiquent que la poudre de caoutchouc possède une énergie cinétique plus élevée lui permettant de se lier aux produits d'hydratation du ciment, tandis que l'éther de cellulose est davantage présent dans le fluide interstitiel, ce qui influe sur la viscosité et le temps de prise du mortier. La tension superficielle de l'éther de cellulose étant supérieure à celle de la poudre de caoutchouc, un enrichissement plus important en éther de cellulose à l'interface du mortier favorise la formation de liaisons hydrogène entre la surface de base et l'éther de cellulose.
Dans le mortier humide, l'eau s'évapore, l'éther de cellulose s'enrichit en surface et un film se forme en 5 minutes, réduisant ainsi le taux d'évaporation ultérieur. À mesure que l'eau est extraite des couches épaisses, une partie migre vers les couches plus fines, dissolvant partiellement le film initial. Cette migration d'eau entraîne un enrichissement supplémentaire en éther de cellulose à la surface du mortier.
Par conséquent, la formation d'un film d'éther de cellulose à la surface du mortier influence fortement ses performances. 1) Un film trop mince se dissout deux fois, ne limitant pas l'évaporation de l'eau et réduisant la résistance du mortier. 2) Un film trop épais entraîne une concentration élevée d'éther de cellulose dans le liquide interstitiel du mortier, et donc une viscosité importante. Il est alors difficile de rompre le film de surface lors de la pose des carreaux. On constate ainsi que les propriétés filmogènes de l'éther de cellulose ont un impact majeur sur le temps ouvert. Le type d'éther de cellulose (HPMC, HEMC, MC, etc.) et son degré d'éthérification (degré de substitution) affectent directement ces propriétés filmogènes, ainsi que la dureté et la ténacité du film.
3. L'influence sur la force de traction
Outre les propriétés bénéfiques qu'il confère au mortier, l'éther de cellulose ralentit également la cinétique d'hydratation du ciment. Cet effet retardateur est principalement dû à l'adsorption des molécules d'éther de cellulose sur différentes phases minérales du système cimentaire en cours d'hydratation. De manière générale, il est admis que ces molécules s'adsorbent principalement sur l'eau, notamment sur les composés tels que le C-S-H et l'hydroxyde de calcium. Sur les produits chimiques, l'adsorption sur la phase minérale initiale du clinker est rare. Par ailleurs, l'éther de cellulose réduit la mobilité des ions (Ca²⁺, SO₄²⁻, etc.) dans la solution interstitielle en raison de l'augmentation de la viscosité de cette dernière, ralentissant ainsi davantage le processus d'hydratation.
La viscosité est un autre paramètre important, représentatif des caractéristiques chimiques de l'éther de cellulose. Comme mentionné précédemment, elle influe principalement sur la capacité de rétention d'eau et a également un impact significatif sur la maniabilité du mortier frais. Cependant, des études expérimentales ont montré que la viscosité de l'éther de cellulose n'a quasiment aucun effet sur la cinétique d'hydratation du ciment. La masse moléculaire, quant à elle, a peu d'influence sur l'hydratation, la différence maximale observée entre différentes masses moléculaires n'étant que de 10 minutes. Par conséquent, la masse moléculaire n'est pas un paramètre déterminant pour le contrôle de l'hydratation du ciment.
Le pouvoir retardateur de l'éther de cellulose dépend de sa structure chimique. De manière générale, pour le MHEC, plus le degré de méthylation est élevé, plus l'effet retardateur est faible. Par ailleurs, l'effet retardateur d'une substitution hydrophile (comme la substitution dans le HEC) est plus important que celui d'une substitution hydrophobe (comme la substitution dans le MH, le MHEC ou le MHPC). L'effet retardateur de l'éther de cellulose est principalement influencé par deux paramètres : le type et la quantité de groupes substituants.
Nos expériences systématiques ont également révélé que la teneur en substituants joue un rôle important dans la résistance mécanique des adhésifs pour carrelage. Nous avons évalué les performances de l'HPMC présentant différents degrés de substitution dans les adhésifs pour carrelage et testé l'effet des éthers de cellulose contenant différents groupes fonctionnels, sous différentes conditions de polymérisation, sur les propriétés mécaniques de ces adhésifs.
Dans ce test, nous considérons l'HPMC, un éther composé, ce qui implique de combiner deux paramètres. L'HPMC nécessite un certain degré d'absorption pour assurer sa solubilité dans l'eau et sa transmittance lumineuse. Nous savons que la teneur en substituants détermine également la température de gélification de l'HPMC, et par conséquent son environnement d'utilisation. Ainsi, la teneur en groupes fonctionnels généralement applicable à l'HPMC est définie dans une plage donnée. Au sein de cette plage, la combinaison optimale des groupes méthoxy et hydroxypropoxy pour obtenir le meilleur résultat fait l'objet de notre recherche. La figure 2 montre que, dans une certaine plage, une augmentation de la teneur en groupes méthoxy entraîne une diminution de la résistance à l'arrachement, tandis qu'une augmentation de la teneur en groupes hydroxypropoxy entraîne une augmentation de cette résistance. Un effet similaire est observé pour la durée d'ouverture.
L'évolution de la résistance mécanique en fonction du temps est similaire à celle observée à température ambiante. L'HPMC à forte teneur en méthoxyle (DS) et faible teneur en hydroxypropoxyle (MS) confère une bonne ténacité au film, mais affecte négativement les propriétés de mouillage du mortier humide.
Date de publication : 9 janvier 2023