Rétention d'eau du mortier en poudre sèche

1. La nécessité de la rétention d'eau

Tous les supports nécessitant du mortier pour la construction présentent un certain degré d'absorption d'eau. Une fois l'eau absorbée par la couche de base, la constructibilité du mortier se détériore et, dans les cas les plus graves, le ciment contenu dans le mortier ne s'hydrate pas complètement, ce qui entraîne une faible résistance, notamment à l'interface entre le mortier durci et la couche de base, et provoque des fissures et des décollements. Un mortier de plâtrage présentant une bonne capacité de rétention d'eau peut non seulement améliorer efficacement les performances de construction du mortier, mais aussi rendre l'eau difficilement absorbée par la couche de base et assurer une hydratation suffisante du ciment.

2. Problèmes liés aux méthodes traditionnelles de rétention d'eau

La solution traditionnelle consiste à arroser le support, mais il est impossible de garantir une humidification uniforme. L'objectif d'hydratation idéal du mortier de ciment sur le support est que le produit d'hydratation absorbe l'eau avec le support, y pénètre et forme une liaison efficace avec celui-ci, afin d'obtenir la force d'adhérence requise. L'arrosage direct sur la surface du support entraînera une importante dispersion de l'absorption d'eau du support en raison des différences de température, de temps d'arrosage et d'uniformité de l'arrosage. Le support absorbe moins d'eau et continuera d'absorber l'eau du mortier. Avant l'hydratation du ciment, l'eau est absorbée, ce qui affecte l'hydratation du ciment et la pénétration des produits d'hydratation dans la matrice ; le support absorbe beaucoup d'eau et l'eau du mortier s'écoule vers le support. La vitesse de migration du support est lente, et une couche riche en eau se forme même entre le mortier et la matrice, ce qui affecte également la force d'adhérence. Par conséquent, l'utilisation de la méthode d'arrosage de base courante non seulement ne parviendra pas à résoudre efficacement le problème de l'absorption d'eau élevée de la base du mur, mais affectera également la force de liaison entre le mortier et la base, entraînant des creux et des fissures.

3. Exigences des différents mortiers pour la rétention d'eau

Les objectifs de taux de rétention d'eau pour les produits de mortier de plâtrage utilisés dans une certaine zone et dans des zones présentant des conditions de température et d'humidité similaires sont proposés ci-dessous.

①Mortel de plâtrage de substrat à haute absorption d'eau

Les supports à forte absorption d'eau, comme le béton occlus, tels que les cloisons légères, les blocs, etc., se caractérisent par une forte absorption d'eau et une longue durée de vie. Le mortier d'enduit utilisé pour ce type de couche de base doit avoir un taux de rétention d'eau d'au moins 88 %.

②Mortel de plâtrage à faible absorption d'eau

Les supports à faible absorption d'eau, comme le béton coulé sur place, notamment les panneaux de polystyrène pour l'isolation des murs extérieurs, présentent une absorption d'eau relativement faible. Le mortier de plâtrage utilisé pour ces supports doit avoir un taux de rétention d'eau d'au moins 88 %.

③Mortel de plâtrage en couche mince

L'enduit en couche mince désigne une construction dont l'épaisseur de la couche est comprise entre 3 et 8 mm. Ce type d'enduit se déshydrate facilement en raison de sa faible épaisseur, ce qui affecte sa maniabilité et sa résistance. Le taux de rétention d'eau du mortier utilisé pour ce type d'enduit est d'au moins 99 %.

④Mortel de plâtrage en couche épaisse

L'enduit en couche épaisse désigne une construction dont l'épaisseur d'une couche est comprise entre 8 et 20 mm. Ce type d'enduit est peu sujet aux pertes d'eau grâce à son épaisseur ; le taux de rétention d'eau du mortier de plâtrage ne doit donc pas être inférieur à 88 %.

⑤Mastic résistant à l'eau

Le mastic hydrofuge est utilisé comme matériau de plâtrage ultra-fin, dont l'épaisseur est généralement comprise entre 1 et 2 mm. Ces matériaux nécessitent une rétention d'eau extrêmement élevée pour garantir leur maniabilité et leur adhérence. Le taux de rétention d'eau des mastics doit être d'au moins 99 %, et celui des mastics pour murs extérieurs doit être supérieur à celui des mastics pour murs intérieurs.

4. Types de matériaux de rétention d'eau

Éther de cellulose

1) Éther de méthylcellulose (MC)

2) Éther d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC)

3) Éther d'hydroxyéthylcellulose (HEC)

4) Éther de carboxyméthylcellulose (CMC)

5) Éther d'hydroxyéthylméthylcellulose (HEMC)

Éther d'amidon

1) Éther d'amidon modifié

2) Éther de guar

Épaississant minéral modifié rétenteur d'eau (montmorillonite, bentonite, etc.)

Cinquièmement, ce qui suit se concentre sur les performances de divers matériaux

1. Éther de cellulose

1.1 Présentation de l'éther de cellulose

L'éther de cellulose 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. Différents éthers de cellulose sont obtenus en remplaçant la fibre alcaline par différents agents d'éthérification. Selon les propriétés d'ionisation de leurs substituants, les éthers de cellulose peuvent être divisés en deux catégories : ioniques, comme la carboxyméthylcellulose (CMC), et non ioniques, comme la méthylcellulose (MC).

Selon les types de substituants, les éthers de cellulose peuvent être classés en monoéthers, comme l'éther de méthylcellulose (MC), et en éthers mixtes, comme l'éther d'hydroxyéthylcarboxyméthylcellulose (HECMC). Selon les différents solvants qu'ils dissolvent, ils peuvent être classés en deux types : hydrosolubles et solubles dans les solvants organiques.

1.2 Principales variétés de cellulose

Carboxyméthylcellulose (CMC), degré pratique de substitution : 0,4-1,4 ; agent d'éthérification, acide monooxyacétique ; solvant de dissolution, eau ;

Carboxyméthylhydroxyéthylcellulose (CMHEC), degré pratique de substitution : 0,7-1,0 ; agent d'éthérification, acide monooxyacétique, oxyde d'éthylène ; solvant de dissolution, eau ;

Méthylcellulose (MC), degré pratique de substitution : 1,5-2,4 ; agent d'éthérification, chlorure de méthyle ; solvant de dissolution, eau ;

Hydroxyéthylcellulose (HEC), degré pratique de substitution : 1,3-3,0 ; agent d'éthérification, oxyde d'éthylène ; solvant de dissolution, eau ;

Hydroxyéthylméthylcellulose (HEMC), degré pratique de substitution : 1,5-2,0 ; agent d'éthérification, oxyde d'éthylène, chlorure de méthyle ; solvant de dissolution, eau ;

Hydroxypropylcellulose (HPC), degré pratique de substitution : 2,5-3,5 ; agent d'éthérification, oxyde de propylène ; solvant de dissolution, eau ;

Hydroxypropylméthylcellulose (HPMC), degré pratique de substitution : 1,5-2,0 ; agent d'éthérification, oxyde de propylène, chlorure de méthyle ; solvant de dissolution, eau ;

Éthylcellulose (EC), degré pratique de substitution : 2,3-2,6 ; agent d'éthérification, monochloroéthane ; solvant de dissolution, solvant organique ;

Éthylhydroxyéthylcellulose (EHEC), degré pratique de substitution : 2,4-2,8 ; agent d'éthérification, monochloroéthane, oxyde d'éthylène ; solvant de dissolution, solvant organique ;

1.3 Propriétés de la cellulose

1.3.1 Éther de méthylcellulose (MC)

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, plus la quantité ajoutée est importante, plus la finesse est faible et plus la viscosité est élevée, plus la rétention d'eau est élevée. Parmi ces facteurs, la quantité ajoutée a le plus grand impact sur la rétention d'eau, et une viscosité minimale n'est pas directement proportionnelle au niveau de rétention d'eau. 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, la méthylcellulose présente une rétention d'eau plus élevée.

③Les variations de température affectent considérablement la 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 sera très faible, ce qui affectera gravement la construction du mortier.

④ La méthylcellulose a un impact 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 les ouvriers ont besoin de plus de force lors de l'utilisation, ce qui nuit aux performances de construction du mortier. L'adhérence de la méthylcellulose est modérée dans les produits à base d'éther de cellulose.

1.3.2 Éther d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC)

L'hydroxypropylméthylcellulose est un produit fibreux dont la production et la consommation augmentent rapidement ces dernières années.

Il s'agit d'un éther mixte de cellulose non ionique, obtenu à partir de coton raffiné après alcalinisation, en utilisant de l'oxyde de propylène et du chlorure de méthyle comme agents d'éthérification, et par une série de réactions. Le degré de substitution est généralement compris entre 1,5 et 2,0. Ses propriétés diffèrent en raison des différents rapports entre les teneurs en méthoxyle et en hydroxypropyle. Une teneur élevée en méthoxyle et une faible teneur en hydroxypropyle lui confèrent des performances proches de celles de la méthylcellulose ; une faible teneur en méthoxyle et une teneur élevée en hydroxypropyle lui confèrent des performances proches de celles de l'hydroxypropylcellulose.

1. L'hydroxypropylméthylcellulose est facilement soluble dans l'eau froide, mais plus difficile à dissoudre dans l'eau chaude. 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 influence également sa viscosité : plus elle augmente, plus elle diminue. Cependant, sa viscosité est moins affectée par la température que celle de la méthylcellulose. Sa solution est stable lorsqu'elle est conservée à température ambiante.

③La rétention d'eau de l'hydroxypropylméthylcellulose dépend de sa quantité ajoutée, de sa viscosité, etc., et son taux de rétention d'eau sous la même quantité ajoutée est supérieur à celui de la méthylcellulose.

④L'hydroxypropylméthylcellulose est stable aux acides et aux bases, et sa solution aqueuse est très stable dans la plage de pH = 2-12. La soude caustique et l'eau de chaux ont peu d'effet sur ses performances, mais les bases peuvent accélérer sa dissolution et augmenter légèrement 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.

6. L'hydroxypropylméthylcellulose peut être mélangée à des polymères hydrosolubles pour former une solution uniforme et transparente à viscosité élevée, 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.

⑦L'adhérence de l'hydroxypropylméthylcellulose à la construction du mortier est supérieure à celle de la méthylcellulose.

1.3.3 Éther d'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.

③L'hydroxyéthylcellulose a de bonnes performances anti-affaissement pour le mortier, mais son temps de retard est plus long pour le ciment.

④Les 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 de sa teneur élevée en cendres.

1.3.4 L'éther de carboxyméthylcellulose (CMC) est fabriqué à partir de fibres naturelles (coton, chanvre, etc.) après traitement alcalin, utilisant du monochloroacétate de sodium comme agent d'éthérification, et soumis à une série de réactions pour produire de l'éther de cellulose ionique. Le degré de substitution est généralement compris entre 0,4 et 1,4, et ses performances en dépendent fortement.

1La carboxyméthylcellulose est hautement hygroscopique et contient une grande quantité d'eau lorsqu'elle est stockée dans des conditions générales.

2. La solution aqueuse d'hydroxyméthylcellulose ne produit pas de gel et sa viscosité diminue avec la température. Au-delà de 50 °C, la viscosité devient irréversible.

③ Sa stabilité est fortement influencée par le pH. En général, il peut être utilisé dans les mortiers à base de plâtre, mais pas dans les mortiers à base de ciment. En cas d'alcalinité élevée, il perd sa viscosité.

④ Sa rétention d'eau est bien inférieure à celle de la méthylcellulose. Elle retarde la prise des mortiers à base de plâtre et réduit leur résistance. Cependant, son prix est nettement inférieur à celui de la méthylcellulose.

2. Éther d'amidon modifié

Les éthers d'amidon généralement utilisés dans les mortiers sont issus de polymères naturels de certains polysaccharides. Des polysaccharides comme la pomme de terre, le maïs, le manioc, le guar, etc., sont transformés en divers éthers d'amidon modifiés. Les éthers d'amidon couramment utilisés dans les mortiers sont l'éther d'hydroxypropylamidon, l'éther d'hydroxyméthylamidon, etc.

En général, les éthers d'amidon modifiés à partir de pommes de terre, de maïs et de manioc présentent une rétention d'eau nettement inférieure à celle des éthers de cellulose. En raison de leur degré de modification différent, ils présentent une stabilité différente aux acides et aux bases. Certains produits conviennent aux mortiers à base de plâtre, tandis que d'autres ne conviennent pas aux mortiers à base de ciment. L'application d'éther d'amidon dans le mortier est principalement utilisée comme épaississant pour améliorer la résistance à l'affaissement du mortier, réduire l'adhérence du mortier humide et prolonger le temps d'ouverture.

Les éthers d'amidon sont souvent utilisés en association avec la cellulose, ce qui leur confère des propriétés et des avantages complémentaires. 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.

3. Éther de gomme de guar

L'éther de gomme de guar est un polysaccharide éthérifié aux propriétés particulières, issu de la transformation de graines de guar naturelles. L'éthérification entre la gomme de guar et les fonctions acryliques produit principalement une structure contenant des fonctions 2-hydroxypropyle, appelée polygalactomannose.

1. Comparé à l'éther de cellulose, l'éther de gomme de guar est plus facile à dissoudre dans l'eau. Le pH n'a pratiquement aucun effet sur ses performances.

2. Dans des conditions de faible viscosité et de faible dosage, la gomme de guar peut remplacer l'éther de cellulose dans des proportions équivalentes et présente une rétention d'eau similaire. Cependant, la consistance, l'anti-affaissement et la thixotropie, entre autres, sont nettement améliorés.

③Dans 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.

④L'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.

⑤ Lorsque la gomme de guar est appliquée sur du mortier de maçonnerie et de plâtrage à base de ciment, elle peut remplacer l'éther de cellulose en quantité égale et conférer au mortier une meilleure résistance à l'affaissement, une meilleure thixotropie et une meilleure douceur de construction.

6. Dans le mortier à haute viscosité et à haute teneur en agent de rétention d'eau, la gomme de guar et l'éther de cellulose travailleront ensemble pour obtenir d'excellents résultats.

7. La gomme de guar peut également être utilisée dans des produits tels que les adhésifs pour carrelage, les agents autonivelants pour sol, le mastic résistant à l'eau et le mortier polymère pour l'isolation des murs.

4. 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.

③Le coût du matériel est faible.

④ La rétention d'eau est inférieure à celle des agents de rétention d'eau organiques, et la valeur de retrait à sec du mortier préparé est relativement importante et la cohésion est réduite.