Ces dernières années, grâce au développement continu des technologies d'isolation des murs extérieurs, aux progrès constants des technologies de production de cellulose et aux excellentes caractéristiques de l'HPMC elle-même, l'HPMC a été largement utilisée dans le secteur de la construction.
Afin d'explorer plus en détail le mécanisme d'action entre l'HPMC et les matériaux à base de ciment, cet article se concentre sur l'effet d'amélioration de l'HPMC sur les propriétés de cohésion des matériaux à base de ciment.
temps de coagulation
Le temps de prise du béton est principalement lié à celui du ciment, et les granulats ont peu d'influence. Par conséquent, le temps de prise du mortier peut être utilisé pour étudier l'influence de l'HPMC sur le temps de prise d'un mélange de béton non dispersible sous l'eau, car ce temps de prise est affecté par l'eau. Ainsi, afin d'évaluer l'influence de l'HPMC sur le temps de prise du mortier, il est nécessaire de fixer le rapport eau/ciment et le rapport de mortier.
D'après l'expérience, l'ajout d'HPMC retarde significativement la prise du mortier, et son temps de prise s'allonge progressivement avec l'augmentation de la teneur en HPMC. À teneur en HPMC égale, le mortier moulé sous l'eau prend plus rapidement que celui moulé à l'air libre. Le temps de prise du mortier moulé sous l'eau est plus long. Mesuré dans l'eau, par rapport à l'échantillon témoin, le temps de prise du mortier contenant de l'HPMC est retardé de 6 à 18 heures pour la prise initiale et de 6 à 22 heures pour la prise finale. Par conséquent, l'HPMC doit être utilisée en association avec des accélérateurs de prise.
L'HPMC est un polymère de haut poids moléculaire à structure linéaire macromoléculaire, doté d'un groupe hydroxyle sur sa fonction gélifiante. Ce groupe hydroxyle forme des liaisons hydrogène avec les molécules d'eau de gâchage, augmentant ainsi la viscosité de cette dernière. Les longues chaînes moléculaires de l'HPMC s'attirent mutuellement, s'enchevêtrent et forment un réseau qui enrobe le ciment et l'eau de gâchage. Ce réseau, semblable à un film protecteur, empêche efficacement l'évaporation de l'eau du mortier et ralentit l'hydratation du ciment.
Saignement
Le phénomène de ressuage du mortier est similaire à celui du béton, ce qui provoque un tassement important des granulats, entraînant une augmentation du rapport eau/ciment de la couche supérieure du coulis, provoquant un retrait plastique important de cette couche au début, voire des fissures, et une résistance relativement faible de la couche superficielle du coulis.
Lorsque le dosage dépasse 0,5 %, le phénomène de ressuage est pratiquement inexistant. En effet, l'HPMC, une fois incorporée au mortier, forme un film et un réseau. L'adsorption des groupes hydroxyle sur la longue chaîne de macromolécules induit une floculation entre le ciment et l'eau de gâchage, assurant ainsi la stabilité du mortier. L'ajout d'HPMC provoque la formation de nombreuses microbulles d'air indépendantes, réparties uniformément dans le mortier et freinant le dépôt des granulats. Les propriétés techniques de l'HPMC influencent fortement les matériaux à base de ciment. Elle est fréquemment utilisée pour la préparation de nouveaux matériaux composites à base de ciment, tels que les mortiers en poudre sèche et les mortiers polymères, qui présentent une bonne rétention d'eau et une bonne plasticité.
Demande en eau pour le mortier
Lorsque la quantité d'HPMC est faible, elle influence fortement les besoins en eau du mortier. Pour un degré d'expansion du mortier frais sensiblement constant, la teneur en HPMC et les besoins en eau du mortier varient linéairement sur une certaine période : les besoins en eau diminuent d'abord, puis augmentent sensiblement. Lorsque la quantité d'HPMC est inférieure à 0,025 %, les besoins en eau du mortier diminuent avec l'augmentation de cette quantité, à degré d'expansion constant. Ceci indique qu'à faible dose, l'HPMC a un effet réducteur d'eau et un effet entraîneur d'air. La présence d'un grand nombre de minuscules bulles d'air indépendantes dans le mortier améliore sa fluidité en agissant comme lubrifiant. Lorsque le dosage dépasse 0,025 %, les besoins en eau du mortier augmentent proportionnellement au dosage. Cela s'explique par le fait que la structure du réseau de l'HPMC est plus dense et que l'espace entre les flocs sur la longue chaîne moléculaire est réduit, ce qui a pour effet d'attirer et de lier les particules, et de diminuer la fluidité du mortier. Par conséquent, à degré d'expansion sensiblement égal, la suspension présente une demande en eau accrue.
01. Test de résistance à la dispersion :
L'antidispersion est un critère technique important pour évaluer la qualité d'un agent antidispersant. L'HPMC est un polymère hydrosoluble, également appelé résine hydrosoluble ou polymère hydrosoluble. Il améliore la consistance du mélange en augmentant la viscosité de l'eau de gâchage. C'est un polymère hydrophile qui se dissout dans l'eau pour former une solution ou une dispersion.
Des expériences montrent que l'augmentation de la quantité de superplastifiant à base de naphtalène réduit la résistance à la dispersion du mortier de ciment frais. En effet, ce superplastifiant est un tensioactif. Lorsqu'il est ajouté au mortier, il s'oriente à la surface des particules de ciment, leur conférant une charge électrique uniforme. Cette répulsion électrostatique désagrège la structure floculée du ciment, libérant ainsi l'eau emprisonnée et entraînant une perte partielle de ciment. Par ailleurs, on observe qu'une augmentation de la teneur en HPMC améliore la résistance à la dispersion du mortier frais.
02. Caractéristiques de résistance du béton :
Dans le cadre d'un projet pilote de fondation, un adjuvant pour béton non dispersible sous l'eau à base d'HPMC a été appliqué, la classe de résistance prévue étant C25. Selon les essais préliminaires, la quantité de ciment est de 400 kg, la teneur en fumée de silice composée est de 25 kg/m³, la quantité optimale d'HPMC est de 0,6 % de la masse de ciment, le rapport eau/ciment est de 0,42, le taux de sable est de 40 % et le rendement en réducteur d'eau à haute efficacité à base de naphtalène est de 8 % de la masse de ciment. La résistance moyenne à 28 jours des éprouvettes de béton à l'air libre est de 42,6 MPa, tandis que la résistance moyenne à 28 jours du béton immergé à une hauteur de chute de 60 mm est de 36,4 MPa. Le rapport de résistance du béton coulé à l'eau par rapport au béton coulé à l'air libre est de 84,8 %, ce qui démontre un effet significatif.
03. Les expériences montrent :
(1) L'ajout d'HPMC a un effet retardateur marqué sur le mortier. Plus la teneur en HPMC augmente, plus le temps de prise s'allonge. À teneur en HPMC égale, le mortier formé sous l'eau prend plus rapidement que celui formé à l'air. Le temps de prise du mortier moulé est plus long. Cette caractéristique est avantageuse pour le pompage du béton sous-marin.
(2) Le mortier de ciment fraîchement mélangé avec de l'hydroxypropylméthylcellulose a de bonnes propriétés de cohésion et ne présente pratiquement aucun saignement.
(3) La quantité d'HPMC et la demande en eau du mortier ont d'abord diminué, puis augmenté de façon évidente.
(4) L'incorporation d'un agent réducteur d'eau améliore le problème de la demande accrue en eau pour le mortier, mais son dosage doit être contrôlé de manière raisonnable, sinon la résistance à la dispersion sous-marine du mortier de ciment fraîchement mélangé sera parfois réduite.
(5) La structure de l'échantillon de pâte de ciment mélangée à de l'HPMC est très similaire à celle de l'échantillon témoin. De même, la structure et la densité de l'échantillon de pâte de ciment coulé dans l'eau et à l'air libre sont quasiment identiques. L'échantillon formé sous l'eau pendant 28 jours est légèrement friable. Ceci s'explique principalement par le fait que l'ajout d'HPMC réduit considérablement les pertes et la dispersion du ciment lors du coulage dans l'eau, mais diminue également la compacité du bloc de ciment. Dans le cadre de ce projet, tout en garantissant l'absence de dispersion sous l'eau, le dosage d'HPMC doit être réduit autant que possible.
(6) L'ajout d'un adjuvant pour béton non dispersible sous l'eau à base d'HPMC, dosé avec précision, améliore la résistance. Le projet pilote montre que le rapport de résistance entre le béton coulé à l'eau et le béton coulé à l'air est de 84,8 %, ce qui représente un effet relativement significatif.
Date de publication : 6 mai 2023