rétention d'eau du mortier de poudre sèche

1. La nécessité de la rétention d'eau

Tous les supports nécessitant un mortier pour leur construction présentent un certain degré d'absorption d'eau. Lorsque le support absorbe l'eau du mortier, la mise en œuvre de ce dernier se détériore et, dans les cas les plus graves, le liant n'est pas complètement hydraté, ce qui entraîne une faible résistance, notamment à l'interface entre le mortier durci et le support. Il en résulte des fissures et un décollement du mortier. Un mortier de plâtrage présentant une rétention d'eau adéquate permet non seulement d'améliorer efficacement sa mise en œuvre, mais aussi de limiter l'absorption d'eau par le support et de garantir 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 idéal d'hydratation du mortier de ciment sur le support est que les produits d'hydratation du ciment absorbent l'eau avec le support, pénètrent dans celui-ci et forment une liaison efficace, assurant ainsi l'adhérence requise. Arroser directement la surface du support entraîne une forte dispersion de l'absorption d'eau en raison des différences de température, de durée et d'uniformité d'arrosage. Le support, ayant une faible capacité d'absorption, continue d'absorber l'eau du mortier. Avant même que l'hydratation du ciment ne puisse commencer, l'eau est absorbée, ce qui affecte l'hydratation du ciment et la pénétration des produits d'hydratation dans la matrice. À l'inverse, le support, ayant une forte capacité d'absorption, voit l'eau du mortier migrer lentement vers le support, voire former une couche saturée d'eau entre le mortier et la matrice, ce qui nuit également à l'adhérence. Par conséquent, l'utilisation de la méthode d'arrosage de base classique ne permettra pas seulement de résoudre efficacement le problème de la forte absorption d'eau par la base du mur, mais affectera également la force d'adhérence entre le mortier et la base, entraînant un creusement et des fissures.

3. Exigences des différents mortiers en matière de 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.

① Mortier de plâtrage à support à forte absorption d'eau

Les supports à forte absorption d'eau, tels que le béton aéré (notamment les panneaux de cloison légers, 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 présenter un taux de rétention d'eau d'au moins 88 %.

② Mortier de plâtrage pour support à faible absorption d'eau

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

③Mortier de plâtrage en couche mince

Le plâtrage en couche mince désigne un enduit dont l'épaisseur est comprise entre 3 et 8 mm. Ce type d'enduit est sujet à une perte d'humidité, ce qui affecte sa maniabilité et sa résistance. Le mortier utilisé doit présenter un taux de rétention d'eau d'au moins 99 %.

④Mortier de plâtrage en couche épaisse

Le plâtrage en couches épaisses désigne un enduit dont l'épaisseur est comprise entre 8 et 20 mm. Grâce à cette épaisseur, ce type d'enduit retient difficilement l'eau ; le taux de rétention d'eau du mortier ne doit donc pas être inférieur à 88 %.

⑤ Mastic résistant à l'eau

L'enduit hydrofuge est utilisé comme matériau de plâtrage ultra-mince, généralement d'une épaisseur de 1 à 2 mm. Ce type de matériau exige une très haute rétention d'eau pour garantir sa maniabilité et son adhérence. Le taux de rétention d'eau de l'enduit ne doit pas être inférieur à 99 %, et celui de l'enduit pour murs extérieurs doit être supérieur à celui de l'enduit pour murs intérieurs.

4. Types de matériaux de rétention d'eau

éther de cellulose

1) Éther de méthylcellulose (MC)

2) Éther hydroxypropylméthylcellulose (HPMC)

3) Éther d'hydroxyéthylcellulose (HEC)

4) Éther de carboxyméthylcellulose (CMC)

5) Éther hydroxyéthylméthylcellulose (HEMC)

Éther d'amidon

1) Éther d'amidon modifié

2) Éther de guar

Épaississant minéral modifié retenant l'eau (montmorillonite, bentonite, etc.)

Cinquièmement, la section suivante porte sur les performances de divers matériaux

1. Éther de cellulose

1.1 Aperçu 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 avec 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 se divisent en deux catégories : ioniques, comme la carboxyméthylcellulose (CMC), et non ioniques, comme la méthylcellulose (MC).

Selon la nature des substituants, les éthers de cellulose se divisent en monoéthers, comme l'éther de méthylcellulose (MC), et en éthers mixtes, comme l'éther d'hydroxyéthylcarboxyméthylcellulose (HECMC). Selon leur solubilité dans différents solvants, on distingue deux types d'éthers : solubles dans l'eau et solubles dans les solvants organiques.

1.2 Principales variétés de cellulose

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

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

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

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

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

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

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

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

Éthylhydroxyéthylcellulose (EHEC), degré de substitution pratique : 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 difficilement soluble dans l'eau chaude. Sa solution aqueuse est très stable pour un pH compris entre 3 et 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 sa température de gélification.

② La rétention d'eau de la méthylcellulose dépend de sa quantité ajoutée, de sa viscosité, de la finesse de ses particules et de sa vitesse de dissolution. En général, plus la quantité ajoutée est importante, la finesse des particules faible et la viscosité élevée, plus la rétention d'eau est forte. Parmi les différents paramètres, la quantité ajoutée a l'impact le plus important sur la rétention d'eau, et la viscosité la plus faible 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 le taux de rétention d'eau le plus élevé.

③ Les variations de température affectent considérablement la capacité 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 sera très faible, ce qui compromettra sérieusement la mise en œuvre du mortier.

④ La méthylcellulose a un impact significatif sur la mise en œuvre et l'adhérence du mortier. L'« adhérence » désigne ici la force d'adhérence entre l'outil d'application et le support mural, c'est-à-dire la résistance au cisaillement du mortier. Une forte adhérence, associée à une résistance au cisaillement élevée, exige un effort plus important de la part de l'opérateur et nuit à la qualité du mortier. L'adhérence de la méthylcellulose est modérée dans les produits à base d'éther de cellulose.

1.3.2 Éther 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 l'oxyde de propylène et le chlorure de méthyle comme agents d'éthérification, et par une série de réactions. Le degré de substitution est généralement de 1,5 à 2,0. Ses propriétés varient en fonction des proportions de groupes méthoxyle et hydroxypropyle. À forte teneur en groupes méthoxyle et faible teneur en groupes hydroxypropyle, ses performances sont proches de celles de la méthylcellulose ; à faible teneur en groupes méthoxyle et forte teneur en groupes hydroxypropyle, ses performances sont proches de celles de l'hydroxypropylcellulose.

① L'hydroxypropylméthylcellulose est facilement soluble dans l'eau froide et difficilement soluble 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 bien meilleure que celle de la méthylcellulose.

② La viscosité de l'hydroxypropylméthylcellulose est liée à sa masse moléculaire : plus la masse moléculaire est élevée, plus la viscosité est importante. La température influe également sur sa viscosité ; elle diminue lorsque la température augmente. Cependant, sa viscosité est moins sensible à la température que celle de la méthylcellulose. Sa solution est stable à température ambiante.

③ La 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.

④ L'hydroxypropylméthylcellulose est stable en milieu acide et alcalin, et sa solution aqueuse est très stable pour un pH compris entre 2 et 12. La soude caustique et l'eau de chaux ont peu d'effet sur ses propriétés, 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, la viscosité de la solution d'hydroxypropylméthylcellulose tend à augmenter.

⑤ L'hydroxypropylméthylcellulose peut être mélangée à des polymères hydrosolubles pour former une solution homogène et transparente de viscosité plus élevée. Par exemple : alcool polyvinylique, éther d'amidon, gomme végétale, etc.

⑥ L’hydroxypropylméthylcellulose a 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.

1.3.3 Éther d'hydroxyéthylcellulose (HEC)

Ce matériau est fabriqué à partir de coton raffiné traité à l'alcali, puis mis en réaction avec de l'oxyde d'éthylène comme agent d'éthérification en présence d'acétone. Son degré de substitution est généralement de 1,5 à 2,0. Il présente une forte hydrophilie et absorbe facilement l'humidité.

① L'hydroxyéthylcellulose est soluble dans l'eau froide, mais difficilement soluble dans l'eau chaude. Sa solution est stable à haute température sans gélifier. Elle peut être utilisée longtemps à haute température dans le mortier, mais sa capacité de rétention d'eau est inférieure à celle de la méthylcellulose.

② L'hydroxyéthylcellulose est stable aux acides et aux bases courants. 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 retardement est plus long pour le ciment.

④Les performances de l'hydroxyéthylcellulose produite par certaines entreprises nationales sont manifestement 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 obtenu à partir de fibres naturelles (coton, chanvre, etc.) après traitement alcalin, en utilisant du monochloroacétate de sodium comme agent d'éthérification, puis en subissant une série de réactions pour former un éther de cellulose ionique. Le degré de substitution est généralement compris entre 0,4 et 1,4, et ses performances sont fortement influencées par ce degré.

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

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

③ Sa stabilité est fortement influencée par le pH. Généralement, il peut être utilisé dans les mortiers à base de gypse, mais pas dans les mortiers à base de ciment. En milieu très alcalin, il perd de la viscosité.

④ Sa rétention d'eau est bien inférieure à celle de la méthylcellulose. Elle a un effet retardateur sur le mortier à base de gypse et en réduit la résistance. Cependant, le prix de la carboxyméthylcellulose est nettement inférieur à celui de la méthylcellulose.

2. Éther d'amidon modifié

Les éthers d'amidon généralement utilisés dans les mortiers sont des polymères naturels dérivés de certains polysaccharides. Des matières premières comme la pomme de terre, le maïs, le manioc ou la graine de guar sont transformées en divers éthers d'amidon modifiés. Parmi les éthers d'amidon couramment utilisés dans les mortiers, on trouve l'éther d'amidon hydroxypropylique et l'éther d'amidon hydroxyméthylique.

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. Du fait de leur degré de modification variable, leur stabilité aux acides et aux bases est différente. Certains produits conviennent aux mortiers à base de gypse, tandis que d'autres ne sont pas compatibles avec les mortiers à base de ciment. L'utilisation des éthers d'amidon dans les mortiers est principalement motivée par leur rôle d'épaississant, permettant d'améliorer leur tenue, de réduire l'adhérence du mortier frais et de prolonger son temps de prise.

Les éthers d'amidon sont souvent utilisés en association avec la cellulose, ce qui permet de combiner les propriétés et les avantages des deux produits. Comme les éthers d'amidon sont beaucoup moins chers que les éthers de cellulose, leur utilisation dans les mortiers permet de réduire considérablement le coût de leur formulation.

3. Éther de gomme de guar

L'éther de gomme de guar est un polysaccharide éthérifié aux propriétés particulières, obtenu par modification des graines de guar naturelles. Sa formation résulte principalement d'une réaction d'éthérification entre la gomme de guar et des groupements fonctionnels acryliques, aboutissant à une structure contenant des groupements fonctionnels 2-hydroxypropyle, de type 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 les performances de l'éther de gomme de guar.

2. Dans des conditions de faible viscosité et à 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, la résistance à l'affaissement, la thixotropie, etc., sont nettement améliorées.

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.

④ L'application de gomme de guar dans le mortier à base de gypse permet de réduire considérablement l'adhérence lors de la mise en œuvre et d'obtenir une surface plus lisse. Elle n'a aucun effet néfaste sur le temps de prise ni sur la résistance du mortier.

⑤ Lorsque la gomme de guar est appliquée au 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 thixotropie et une meilleure régularité de construction.

⑥Dans le mortier à haute viscosité et à forte 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 sols, le mastic résistant à l'eau et le mortier polymère pour l'isolation des murs.

4. Épaississant minéral modifié retenant l'eau

En Chine, on utilise des épaississants retenant l'eau, composés de minéraux naturels modifiés et mélangés. Les principaux minéraux utilisés pour leur préparation sont la sépiolite, la bentonite, la montmorillonite et le kaolin. Grâce à des modifications telles que l'ajout d'agents de couplage, ces minéraux possèdent des propriétés de rétention d'eau et d'épaississement. Appliqué au mortier, ce type d'épaississant présente les caractéristiques suivantes.

① Il peut améliorer considérablement les performances du mortier ordinaire et résoudre les problèmes de mauvaise maniabilité du mortier de ciment, de faible résistance du mortier mélangé et de faible 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 des matériaux est faible.

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