L'éther de cellulose possède d'excellentes propriétés de rétention d'eau, empêchant ainsi l'évaporation prématurée de l'humidité du mortier frais et son absorption par la couche de base. Il assure une hydratation complète du ciment, garantissant ainsi les propriétés mécaniques du mortier. Ceci est particulièrement avantageux pour les mortiers en couche mince, les couches de base absorbantes ou les mortiers mis en œuvre dans des conditions de température élevée et de sécheresse. L'effet de rétention d'eau de l'éther de cellulose permet de transformer les procédés de construction traditionnels et d'en accélérer le déroulement. Par exemple, la pose d'enduits peut être réalisée sur des supports absorbants sans pré-humidification.
La viscosité, le dosage, la température ambiante et la structure moléculaire de l'éther de cellulose influencent fortement sa capacité de rétention d'eau. À conditions égales, plus la viscosité de l'éther de cellulose est élevée, meilleure est la rétention d'eau ; de même, plus le dosage est important, meilleure est la rétention d'eau. Généralement, une faible quantité d'éther de cellulose suffit à améliorer considérablement la rétention d'eau du mortier. Lorsque le dosage atteint un certain seuil, le taux de rétention d'eau augmente, mais la vitesse de rétention diminue. Lorsque la température ambiante s'élève, la rétention d'eau de l'éther de cellulose diminue généralement, bien que certains éthers de cellulose modifiés présentent une meilleure rétention d'eau à haute température. Les fibres à faible degré de substitution, comme l'éther végétal, offrent une meilleure rétention d'eau.
Le groupe hydroxyle de la molécule d'éther de cellulose et l'atome d'oxygène de la liaison éther s'associent à la molécule d'eau pour former une liaison hydrogène, transformant l'eau libre en eau liée et favorisant ainsi la rétention d'eau. L'interdiffusion entre la molécule d'eau et la chaîne moléculaire d'éther de cellulose permet aux molécules d'eau de pénétrer à l'intérieur de la chaîne macromoléculaire et d'être soumises à de fortes forces de liaison, formant ainsi de l'eau liée et de l'eau enchevêtrée, ce qui améliore la rétention d'eau du coulis de ciment. L'éther de cellulose améliore les propriétés du coulis de ciment frais. Ses propriétés rhéologiques, sa structure de réseau poreux et sa pression osmotique, ou encore ses propriétés filmogènes, entravent la diffusion de l'eau.
L'éther de cellulose confère au mortier humide une excellente viscosité, ce qui améliore considérablement l'adhérence entre le mortier et le support, ainsi que sa résistance au fluage. Il est largement utilisé dans les mortiers de plâtrage, les mortiers de liaison pour briques et les systèmes d'isolation thermique par l'extérieur. Son effet épaississant accroît également l'homogénéité et la résistance à la dispersion des matériaux frais, prévenant ainsi le délaminage, la ségrégation et le ressuage. Il peut être utilisé dans les bétons fibrés, les bétons sous-marins et les bétons autoplaçants.
L'effet épaississant de l'éther de cellulose sur les matériaux à base de ciment provient de la viscosité de la solution d'éther de cellulose. À conditions égales, plus la viscosité de l'éther de cellulose est élevée, meilleure est la viscosité du matériau à base de ciment modifié. Cependant, une viscosité excessive nuit à la fluidité et à la maniabilité du matériau (par exemple, en rendant la spatule collante). Les mortiers autonivelants et les bétons autoplaçants, qui requièrent une grande fluidité, nécessitent un éther de cellulose de faible viscosité. Par ailleurs, l'effet épaississant de l'éther de cellulose augmente la demande en eau des matériaux à base de ciment et, par conséquent, le rendement du mortier.
La viscosité d'une solution d'éther de cellulose dépend des facteurs suivants : masse moléculaire de l'éther de cellulose, concentration, température, vitesse de cisaillement et méthode d'essai. Dans des conditions identiques, plus la masse moléculaire de l'éther de cellulose est élevée, plus la viscosité de la solution est importante ; de même, plus la concentration est élevée, plus la viscosité de la solution est importante. Lors de son utilisation, il convient d'éviter un dosage excessif qui pourrait affecter les performances du mortier et du béton. La viscosité de la solution d'éther de cellulose diminue avec l'augmentation de la température, et plus la concentration est élevée, plus l'influence de la température est importante. La solution d'éther de cellulose est généralement un fluide pseudoplastique présentant un comportement rhéofluidifiant. Plus la vitesse de cisaillement est élevée lors de l'essai, plus la viscosité est faible. Par conséquent, la cohésion du mortier diminue sous l'effet d'une force extérieure, ce qui facilite son enlèvement de matière et lui permet de conserver simultanément une bonne maniabilité et une bonne cohésion. Parce que la solution d'éther de cellulose est non newtonienne. Pour les fluides, lorsque les méthodes expérimentales, les instruments et les équipements ou les environnements de test utilisés pour tester la viscosité sont différents, les résultats des tests de la même solution d'éther de cellulose seront très différents.
Les molécules d'éther de cellulose peuvent fixer certaines molécules d'eau du matériau frais à la périphérie de la chaîne moléculaire, augmentant ainsi la viscosité de la solution. Les chaînes moléculaires d'éther de cellulose s'entrelacent pour former une structure de réseau tridimensionnelle, ce qui confère également une bonne viscosité à sa solution aqueuse.
Les solutions aqueuses d'éther de cellulose à haute viscosité présentent une thixotropie élevée, caractéristique majeure de l'éther de cellulose. Les solutions aqueuses de méthylcellulose ont généralement une fluidité pseudoplastique et non thixotrope en dessous de leur température de gélification, mais présentent des propriétés d'écoulement newtonien à faibles vitesses de cisaillement. La pseudoplasticité augmente avec la masse moléculaire ou la concentration de l'éther de cellulose, indépendamment du type de substituant et du degré de substitution. Par conséquent, les éthers de cellulose de même grade de viscosité (mc, HPmc, HEmc) présenteront toujours les mêmes propriétés rhéologiques tant que la concentration et la température restent constantes. Des gels structuraux se forment lorsque la température augmente, et des écoulements fortement thixotropes apparaissent. Les éthers de cellulose à forte concentration et faible viscosité présentent une thixotropie même en dessous de la température de gélification. Cette propriété est très avantageuse pour le contrôle du nivellement et de l'affaissement lors de la mise en œuvre des mortiers de construction. Il convient de préciser que plus la viscosité de l'éther de cellulose est élevée, meilleure est sa rétention d'eau. Cependant, une viscosité plus élevée s'accompagne d'un poids moléculaire relatif plus important et, par conséquent, d'une diminution de sa solubilité, ce qui a un impact négatif sur la concentration du mortier et ses performances de mise en œuvre. Si l'effet épaississant sur le mortier est plus marqué avec une viscosité plus élevée, cette relation n'est pas totalement proportionnelle. Certains éthers de cellulose de viscosité moyenne à faible présentent de meilleures performances en termes d'amélioration de la résistance structurelle du mortier humide. En résumé, la rétention d'eau de l'éther de cellulose s'améliore avec l'augmentation de sa viscosité.
Date de publication : 28 février 2023