Éther de cellulose sur mortier autolissant

Les effets deéther d'hydroxypropylméthylcellulosesur la fluidité, la rétention d'eau et la force d'adhérence des mortiers autolissants ont été étudiés. Les résultats montrent que l'HPMC peut améliorer efficacement la rétention d'eau du mortier autolissant et réduire la consistance du mortier. L'introduction du HPMC peut améliorer la force d'adhérence du mortier, mais la résistance à la compression, à la flexion et à la fluidité sont réduites. Un test de contraste SEM a été effectué sur les échantillons, et l'effet de l'HPMC sur l'effet retardateur, l'effet de rétention d'eau et la résistance du mortier a été expliqué davantage à partir du cours d'hydratation du ciment à 3 et 28 jours.

Mots clés :mortier autolissant; Éther de cellulose ; Fluidité; Rétention d'eau

0. Introduction

Le mortier autonivelant peut compter sur son propre poids pour former une fondation plate, lisse et solide sur le substrat, afin de poser ou de coller d'autres matériaux, et peut réaliser une grande surface de construction à haute efficacité. Par conséquent, une liquidité élevée est un caractéristique très importante du mortier autonivelant ; Surtout en cas de remblai de grand volume, dense renforcé ou avec espace inférieur à 10 mm ou de renforcement par utilisation de matériau de jointoiement. En plus d'une bonne fluidité, le mortier autonivelant doit avoir une certaine rétention d'eau et une certaine force d'adhérence, aucun phénomène de ségrégation ressuage et avoir les caractéristiques d'une élévation de température adiabatique et faible.

Généralement, le mortier autonivelant nécessite une bonne fluidité, mais la fluidité réelle du coulis de ciment n'est généralement que de 10 à 12 cm. Le mortier autonivelant peut être autocompactant, le temps de prise initial est long et le temps de prise finale est court. L'éther de cellulose est l'un des principaux additifs du mortier prêt à l'emploi, bien que la quantité ajoutée soit très faible, mais peut améliorer considérablement les performances du mortier, il peut améliorer la consistance du mortier, les performances de travail, les performances de liaison et les performances de rétention d'eau, a un rôle très important dans le domaine des mortiers prêts à l'emploi.

1. Matières premières et méthodes de recherche

1.1 Matières premières

(1) Ciment ordinaire de qualité P·O 42,5.

(2) Matériau de sable : sable de mer lavé par Xiamen, la taille des particules est de 0,3 à 0,6 mm, la teneur en eau est de 1 % à 2 %, séchage artificiel.

(3) Éther de cellulose : l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose est le produit d'un hydroxyle remplacé par un méthoxy et un hydroxypropyle, respectivement, avec une viscosité de 300 mpa.s. À l'heure actuelle, la plupart de l'éther de cellulose utilisé est l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose et l'éther d'hydroxyéthylméthylcellulose.

(4) superplastifiant : superplastifiant d’acide polycarboxylique.

(5) Poudre de latex redispersable : la série HW5115 produite par Henan Tiansheng Chemical Co., Ltd. est une poudre de latex redispersable copolymérisée par VAC/VeoVa.

1.2 Méthodes d'essai

Le test a été réalisé conformément à la norme industrielle JC/T 985-2005 « Mortier autonivelant à base de ciment pour utilisation au sol ». Le temps de prise a été déterminé en se référant à la consistance et au temps de prise standards de la pâte de ciment JC/T 727. Les tests de formation d'échantillons de mortier autonivelants, de flexion et de résistance à la compression se réfèrent à GB/T 17671. Méthode de test de force d'adhérence : Le bloc d'essai de mortier de 80 mm x 80 mm x 20 mm est préparé à l'avance et son âge est supérieur à 28 jours. La surface est rendue rugueuse et l'eau saturée présente sur la surface est essuyée après 10 minutes de mouillage. L'éprouvette de mortier est coulée sur la surface polie de taille 40 mm x 40 mm x 10 mm. La force d’adhésion est testée à l’âge de conception.

La microscopie électronique à balayage (MEB) a été utilisée pour analyser la morphologie des matériaux cimentés dans le coulis. Dans l'étude, la méthode de mélange de tous les matériaux en poudre est la suivante : tout d'abord, les matériaux en poudre de chaque composant sont mélangés uniformément, puis ajoutés à l'eau proposée pour un mélange uniforme. L'effet de l'éther de cellulose sur le mortier autonivelant a été analysé par des tests de résistance, de rétention d'eau, de fluidité et au microscope SEM.

2. Résultats et analyse

2.1 Mobilité

L'éther de cellulose a un effet important sur la rétention d'eau, la consistance et les performances de construction du mortier autolissant. Surtout en tant que mortier autolissant, la fluidité est l’un des principaux indices pour évaluer les performances du mortier autolissant. Dans le but d'assurer la composition normale du mortier, la fluidité du mortier peut être ajustée en modifiant la teneur en éther de cellulose.

Avec l'augmentation de la teneur en éther de cellulose. La fluidité du mortier diminue progressivement. Lorsque le dosage est de 0,06%, la fluidité du mortier diminue de plus de 8%, et lorsque le dosage est de 0,08%, la fluidité diminue de plus de 13,5%. Dans le même temps, avec l'allongement de l'âge, le dosage élevé indique que la quantité d'éther de cellulose doit être contrôlée dans une certaine plage, un dosage trop élevé entraînera des effets négatifs sur la fluidité du mortier. L'eau et le ciment contenus dans le mortier constituent la boue propre pour combler le vide de sable, et s'enroulent autour du sable pour jouer un rôle lubrifiant, de sorte que le mortier ait une certaine fluidité. Avec l'introduction d'éther de cellulose, la teneur en eau libre dans le système est relativement réduite et la couche de revêtement sur la paroi externe de sable est réduite, réduisant ainsi le débit de mortier. En raison de l'exigence d'un mortier autonivelant d'une grande fluidité, la quantité d'éther de cellulose doit être contrôlée dans une plage raisonnable.

2.2 Rétention d'eau

La rétention d’eau du mortier est un indice important pour mesurer la stabilité des composants d’un mortier de ciment fraîchement mélangé. L'ajout d'une quantité appropriée d'éther de cellulose peut améliorer la rétention d'eau du mortier. Afin de réaliser pleinement la réaction d'hydratation du matériau de ciment, une quantité raisonnable d'éther de cellulose peut maintenir l'eau dans le mortier pendant une longue période pour garantir que la réaction d'hydratation du matériau de ciment puisse être entièrement réalisée.

L'éther de cellulose peut être utilisé comme agent de rétention d'eau car les atomes d'oxygène sur les liaisons hydroxyle et éther sont associés aux molécules d'eau pour former des liaisons hydrogène, faisant de l'eau libre une eau combinée. Il ressort de la relation entre la teneur en éther de cellulose et le taux de rétention d'eau du mortier que le taux de rétention d'eau du mortier augmente avec l'augmentation de la teneur en éther de cellulose. L'effet de rétention d'eau de l'éther de cellulose peut empêcher le substrat d'absorber trop d'eau et trop rapidement, et empêcher l'évaporation de l'eau, garantissant ainsi que l'environnement du coulis fournit suffisamment d'eau pour l'hydratation du ciment. Il existe également des études qui montrent qu'en plus de la quantité d'éther de cellulose, sa viscosité (poids moléculaire) a également un impact plus important sur la rétention d'eau du mortier : plus la viscosité est élevée, meilleure est la rétention d'eau. L'éther de cellulose d'une viscosité de 400 MPa·S est généralement utilisé pour le mortier autonivelant, ce qui peut améliorer les performances de nivellement du mortier et améliorer la compacité du mortier. Lorsque la viscosité dépasse 40 000 MPa·S, les performances de rétention d'eau ne sont plus significativement améliorées et ne conviennent pas aux mortiers autonivelants.

Dans cette étude, des échantillons de mortier avec éther de cellulose et de mortier sans éther de cellulose ont été prélevés. Une partie des échantillons était constituée d'échantillons d'âge 3D, et l'autre partie des échantillons d'âge 3D était durcie de manière standard pendant 28 jours, puis la formation de produits d'hydratation du ciment dans les échantillons a été testée par SEM.

Les produits d'hydratation du ciment dans l'échantillon blanc de l'échantillon de mortier à l'âge 3D sont supérieurs à ceux de l'échantillon avec de l'éther de cellulose, et à 28 jours, les produits d'hydratation dans l'échantillon avec de l'éther de cellulose sont bien supérieurs à ceux de l'échantillon blanc. L’hydratation précoce de l’eau est retardée car il existe à un stade précoce une couche de film complexe formée d’éther de cellulose à la surface des particules de ciment. Cependant, avec l'allongement de l'âge, le processus d'hydratation se déroule lentement. À ce stade, la rétention d'eau de l'éther de cellulose sur la boue fait qu'il y a suffisamment d'eau dans la boue pour répondre à la demande de réaction d'hydratation, ce qui favorise la pleine progression de la réaction d'hydratation. Par conséquent, il y a plus de produits d’hydratation dans le lisier à un stade ultérieur. Relativement parlant, il y a plus d'eau libre dans l'échantillon blanc, ce qui peut satisfaire l'eau requise par la réaction précoce du ciment. Cependant, avec la progression du processus d'hydratation, une partie de l'eau contenue dans l'échantillon est consommée par la réaction d'hydratation précoce et l'autre partie est perdue par évaporation, ce qui entraîne une insuffisance d'eau dans la suspension ultérieure. Par conséquent, les produits d’hydratation 3D dans l’échantillon blanc sont relativement plus nombreux. La quantité de produits d'hydratation est bien inférieure à la quantité de produits d'hydratation dans l'échantillon contenant de l'éther de cellulose. Par conséquent, du point de vue des produits d'hydratation, il est à nouveau expliqué que l'ajout d'une quantité appropriée d'éther de cellulose au mortier peut effectivement améliorer la rétention d'eau du coulis.

2.3 Temps de prise

L'éther de cellulose a un certain effet retardateur sur le mortier, avec l'augmentation de la teneur en éther de cellulose. Le temps de prise du mortier est alors prolongé. L'effet retardateur de l'éther de cellulose est directement lié à ses caractéristiques structurelles. L'éther de cellulose a une structure cyclique de glucose déshydratée, qui peut former une porte complexe moléculaire sucre-calcium avec les ions calcium dans la solution d'hydratation du ciment, réduire la concentration d'ions calcium pendant la période d'induction de l'hydratation du ciment, empêcher la formation et la précipitation de Ca(OH)2 et de sel de calcium. cristaux, afin de retarder le processus d’hydratation du ciment. L'effet retardateur de l'éther de cellulose sur le coulis de ciment dépend principalement du degré de substitution de l'alkyle et a peu de relation avec son poids moléculaire. Plus le degré de substitution de l'alkyle est faible, plus la teneur en hydroxyle est élevée, plus l'effet retardateur est évident. L. Semitz et coll. pensaient que les molécules d'éther de cellulose étaient principalement adsorbées sur les produits d'hydratation tels que C — S — H et Ca (OH) 2, et rarement adsorbées sur les minéraux d'origine du clinker. En combinaison avec l'analyse SEM du processus d'hydratation du ciment, il s'avère que l'éther de cellulose a un certain effet retardateur et que plus la teneur en éther de cellulose est élevée, plus l'effet retardateur de la couche de film complexe sur l'hydratation précoce du ciment est évident. plus évident l'effet retardateur.

2.4 Résistance à la flexion et résistance à la compression

Généralement, la résistance est l'un des indices d'évaluation importants de l'effet de durcissement des matériaux cimentaires à base de ciment des mélanges. En plus de ses performances d'écoulement élevées, le mortier autonivelant doit également avoir une certaine résistance à la compression et à la flexion. Dans cette étude, la résistance à la compression et à la flexion à 7 et 28 jours d'un mortier vierge mélangé à de l'éther de cellulose a été testée.

Avec l'augmentation de la teneur en éther de cellulose, la résistance à la compression et à la flexion du mortier est réduite dans différentes amplitudes, la teneur est faible, l'influence sur la résistance n'est pas évidente, mais avec une teneur supérieure à 0,02 %, la croissance du taux de perte de résistance est plus évidente. , donc dans l'utilisation de l'éther de cellulose pour améliorer la rétention d'eau du mortier, mais aussi pour tenir compte du changement de résistance.

Causes du déclin de la résistance à la compression et à la flexion du mortier. Il peut être analysé sous les aspects suivants. Tout d’abord, le ciment à résistance précoce et à durcissement rapide n’a pas été utilisé dans l’étude. Lorsque le mortier sec était mélangé à de l'eau, certaines particules de poudre de caoutchouc d'éther de cellulose étaient d'abord adsorbées à la surface des particules de ciment pour former un film de latex, ce qui retardait l'hydratation du ciment et réduisait la résistance initiale de la matrice du mortier. Deuxièmement, afin de simuler l'environnement de travail de préparation du mortier autonivelant sur site, tous les échantillons de l'étude n'ont pas subi de vibrations pendant le processus de préparation et de moulage et se sont appuyés sur un nivellement par poids propre. En raison de la forte capacité de rétention d'eau de l'éther de cellulose dans le mortier, un grand nombre de pores sont restés dans la matrice après le durcissement du mortier. L’augmentation de la porosité du mortier est également une raison importante de la diminution de la résistance à la compression et à la flexion du mortier. De plus, après avoir ajouté de l'éther de cellulose au mortier, la teneur en polymère flexible dans les pores du mortier augmente. Lorsque la matrice est pressée, le polymère flexible a du mal à jouer un rôle de support rigide, ce qui affecte également dans une certaine mesure les performances de résistance de la matrice.

2.5 Force de liaison

L'éther de cellulose a un grand effet sur la propriété de liaison du mortier et est largement utilisé dans la recherche et la préparation de mortier autolissant.

Lorsque la teneur en éther de cellulose est comprise entre 0,02 % et 0,10 %, la force d'adhérence du mortier est évidemment améliorée, et la force d'adhérence à 28 jours est bien supérieure à celle à 7 jours. L'éther de cellulose forme un film polymère fermé entre les particules d'hydratation du ciment et le système en phase liquide, ce qui favorise plus d'eau dans le film polymère en dehors des particules de ciment, ce qui favorise l'hydratation complète du ciment, de manière à améliorer la force d'adhérence de la pâte. après durcissement. Dans le même temps, la quantité appropriée d'éther de cellulose améliore la plasticité et la flexibilité du mortier, réduit la rigidité de la zone de transition entre le mortier et l'interface du substrat, réduit la contrainte de glissement entre l'interface et améliore l'effet de liaison entre le mortier et le substrat. un certain degré. En raison de la présence d'éther de cellulose dans le coulis de ciment, une zone de transition interfaciale spéciale et une couche interfaciale se forment entre les particules de mortier et les produits d'hydratation. Cette couche interfaciale rend la zone de transition interfaciale plus flexible et moins rigide, de sorte que le mortier ait une forte force de liaison.

3. Conclusion et discussion

L'éther de cellulose peut améliorer la rétention d'eau du mortier autolissant. Avec l'augmentation de la quantité d'éther de cellulose, la rétention d'eau du mortier est progressivement améliorée, et la fluidité du mortier et le temps de prise sont réduits dans une certaine mesure. Une rétention d'eau trop élevée augmentera la porosité du coulis durci, ce qui peut entraîner une perte évidente de la résistance à la compression et à la flexion du mortier durci. Dans l’étude, la concentration a diminué de manière significative lorsque le dosage était compris entre 0,02 % et 0,04 %, et plus la quantité d’éther de cellulose est élevée, plus l’effet retardateur est évident. Par conséquent, lors de l’utilisation d’éther de cellulose, il est également nécessaire de prendre en compte de manière approfondie les propriétés mécaniques du mortier autonivelant, le choix raisonnable du dosage et l’effet synergique entre celui-ci et d’autres matériaux chimiques.

L'utilisation d'éther de cellulose peut réduire la résistance à la compression et à la flexion du coulis de ciment et améliorer la force de liaison du mortier. Analyse des raisons du changement de résistance, principalement causées par le changement des micro-produits et de la structure, d'une part, les particules de poudre de caoutchouc d'éther de cellulose adsorbées d'abord à la surface des particules de ciment, la formation d'un film de latex, retardent l'hydratation de le ciment, ce qui entraînera la perte de la résistance initiale du coulis ; D'autre part, en raison de l'effet filmogène et de l'effet de rétention d'eau, il favorise l'hydratation complète du ciment et l'amélioration de la force d'adhérence. L'auteur estime que ces deux types de changements de force existent principalement dans la limite de la période de prise, et que l'avance et le retard de cette limite peuvent être le point critique qui provoque l'ampleur des deux types de force. Une étude plus approfondie et systématique de ce point critique permettra de mieux réguler et analyser le processus d'hydratation du matériau cémenté dans le coulis. Il est utile d'ajuster la quantité d'éther de cellulose et le temps de durcissement en fonction de la demande de propriétés mécaniques du mortier, afin d'améliorer les performances du mortier.