Un mortier sec est obtenu par mélange physique de poudre de polymère dispersible et d'autres liants inorganiques (ciment, chaux éteinte, gypse, argile, etc.) ainsi que de divers agrégats, charges et autres additifs [hydroxypropylméthylcellulose, polysaccharides (éther d'amidon), fibres, etc.]. Lorsqu'on ajoute ce mortier à l'eau et qu'on l'agite, sous l'action de colloïdes hydrophiles protecteurs et de forces de cisaillement mécaniques, les particules de latex se dispersent rapidement, permettant ainsi la formation d'un film homogène. La composition de la poudre de caoutchouc influe sur la rhéologie du mortier et ses propriétés de mise en œuvre : son affinité pour l'eau après dispersion, sa viscosité, sa teneur en air et la distribution des bulles. L'interaction entre la poudre de caoutchouc et les autres additifs confère à différentes poudres de latex des propriétés d'amélioration de la fluidité, de la thixotropie et de la viscosité.
On pense généralement que le mécanisme par lequel la poudre de latex redispersible améliore la maniabilité du mortier frais est que la poudre de latex, en particulier le colloïde protecteur, a une affinité pour l'eau lorsqu'elle est dispersée, ce qui augmente la viscosité de la suspension et améliore la cohésion du mortier de construction.
Après la formation du mortier frais contenant la dispersion de poudre de latex, l'absorption d'eau par la surface de base, la consommation de l'eau par la réaction d'hydratation et sa volatilisation dans l'air entraînent une diminution progressive de la teneur en eau. Les particules de résine se rapprochent alors progressivement, l'interface s'estompe et la résine fusionne peu à peu pour former un film polymérisé. Le processus de formation du film polymère se divise en trois étapes. Dans la première étape, les particules de polymère se déplacent librement selon un mouvement brownien dans l'émulsion initiale. À mesure que l'eau s'évapore, le mouvement des particules est naturellement de plus en plus restreint et la tension interfaciale entre l'eau et l'air provoque leur alignement progressif. Dans la deuxième étape, lorsque les particules commencent à entrer en contact, l'eau contenue dans le réseau s'évapore par capillarité. La forte tension capillaire appliquée à la surface des particules provoque la déformation des sphères de latex, entraînant leur fusion. L'eau restante remplit les pores et le film se forme initialement. La troisième et dernière étape permet la diffusion (parfois appelée auto-adhésion) des molécules de polymère pour former un film continu. Lors de la formation du film, les particules de latex mobiles isolées se consolident en une nouvelle phase de film mince présentant une contrainte de traction élevée. Il est évident que, pour que la poudre de polymère dispersible puisse former un film dans le mortier recristallisé, la température minimale de formation du film (TMF) doit être inférieure à la température de durcissement du mortier.
Les colloïdes – notamment l'alcool polyvinylique – doivent être séparés du système de membrane polymère. Ceci ne pose pas de problème dans les mortiers de ciment alcalins, car l'alcool polyvinylique est saponifié par l'alcali issu de l'hydratation du ciment, et l'adsorption du quartz le sépare progressivement du système, en l'absence de colloïde protecteur hydrophile. Le film formé par dispersion de poudre de latex redispersible, insoluble dans l'eau, est utilisable aussi bien à sec qu'en immersion prolongée. Dans les systèmes non alcalins, comme les systèmes à base de gypse ou ceux contenant uniquement des charges, la présence d'alcool polyvinylique dans le film polymère final affecte son imperméabilité. Toutefois, si ces systèmes ne sont pas destinés à une immersion prolongée, et que le polymère conserve ses propriétés mécaniques caractéristiques, la poudre polymère dispersible reste utilisable.
Lors de la formation finale du film polymère, un système composé de liants inorganiques et organiques se forme dans le mortier durci. Il s'agit d'une structure rigide et cassante constituée de matériaux hydrauliques, tandis qu'une poudre polymère redispersible se forme dans les interstices et à la surface, créant ainsi un réseau flexible. La résistance à la traction et la cohésion du film de résine polymère formé par la poudre de latex sont renforcées. Grâce à la flexibilité du polymère, la capacité de déformation est bien supérieure à celle de la structure rigide du ciment. Les performances de déformation du mortier sont ainsi améliorées, de même que la dispersion des contraintes, ce qui accroît considérablement sa résistance à la fissuration.
Avec l'augmentation de la teneur en poudre de polymère dispersible, l'ensemble du système évolue vers une consistance plastique. En cas de forte teneur en poudre de latex, la phase polymère du mortier durci dépasse progressivement la phase de produits d'hydratation inorganiques. Le mortier subit alors des transformations qualitatives et devient un élastomère, tandis que les produits d'hydratation du ciment se transforment en charge. La résistance à la traction, l'élasticité, la flexibilité et les propriétés d'étanchéité du mortier modifié par une poudre de polymère dispersible sont améliorées. L'incorporation de ces poudres permet la formation d'un film polymère (film de latex) qui s'intègre aux parois des pores, assurant ainsi l'étanchéité de la structure très poreuse du mortier. La membrane de latex possède un mécanisme d'auto-étirement qui applique une tension à son ancrage dans le mortier. Grâce à ces forces internes, le mortier est maintenu en cohésion, ce qui augmente sa résistance à la rupture. La présence de polymères très flexibles et très élastiques améliore la flexibilité et l'élasticité du mortier. Le mécanisme d'augmentation de la limite d'élasticité et de la résistance à la rupture est le suivant : lors de l'application d'une force, l'apparition de microfissures est retardée grâce à l'amélioration de la flexibilité et de l'élasticité, et ces microfissures ne se forment qu'à des niveaux plus élevés. Les contraintes atteignent des niveaux critiques. De plus, l'entrelacement des domaines polymères empêche la fusion des microfissures en fissures traversantes. Par conséquent, la poudre polymère dispersible augmente la contrainte et la déformation à la rupture du matériau.
Le film polymère présent dans le mortier modifié par polymères influence fortement son durcissement. La poudre polymère redispersible, répartie à l'interface, joue un autre rôle clé après dispersion et formation du film : elle renforce l'adhérence aux matériaux en contact. Dans la microstructure de la zone interfaciale entre le mortier de collage pour carrelage céramique modifié par polymères en poudre et le carreau, le film polymère crée un pont entre le carreau en céramique vitrifiée, à très faible absorption d'eau, et la matrice du mortier de ciment. La zone de contact entre deux matériaux dissemblables constitue une zone particulièrement critique où se forment des fissures de retrait, pouvant entraîner une perte d'adhérence. Par conséquent, la capacité des films de latex à réparer ces fissures est essentielle pour les adhésifs à carrelage.
Parallèlement, la poudre de polymère redispersible contenant de l'éthylène présente une adhésion plus marquée aux substrats organiques, notamment aux matériaux similaires tels que le polychlorure de vinyle et le polystyrène. Un bon exemple de
Date de publication : 31 octobre 2022