Dans le mortier prêt à l'emploi, la quantité ajoutée d'éther de cellulose est très faible, mais elle peut améliorer considérablement les performances du mortier humide, et c'est un additif principal qui affecte les performances de construction du mortier. Une sélection raisonnable d'éthers de cellulose de différentes variétés, différentes viscosités, différentes tailles de particules, différents degrés de viscosité et quantités ajoutées aura un impact positif sur l'amélioration des performances du mortier en poudre sèche. À l'heure actuelle, de nombreux mortiers de maçonnerie et de plâtre ont de mauvaises performances de rétention d'eau et la suspension aqueuse se sépare après quelques minutes de repos. La rétention d'eau est une performance importante de l'éther de méthylcellulose, et c'est également une performance à laquelle de nombreux fabricants nationaux de mortiers secs, en particulier ceux des régions du sud à températures élevées, prêtent attention. Les facteurs affectant l'effet de rétention d'eau du mortier sec comprennent la quantité de MC ajoutée, la viscosité du MC, la finesse des particules et la température de l'environnement d'utilisation.
1. Concept
L'éther de cellulose est un polymère synthétique fabriqué à partir de cellulose naturelle par modification chimique. L'éther de cellulose est un dérivé de la cellulose naturelle. La production d'éther de cellulose est différente de celle des polymères synthétiques. Son matériau le plus basique est la cellulose, un composé polymère naturel. En raison de la particularité de la structure naturelle de la cellulose, la cellulose elle-même n'a pas la capacité de réagir avec les agents d'éthérification. Cependant, après le traitement de l'agent gonflant, les fortes liaisons hydrogène entre les chaînes moléculaires et les chaînes sont détruites et la libération active du groupe hydroxyle devient une cellulose alcaline réactive. Obtenir de l'éther de cellulose.
Les propriétés des éthers de cellulose dépendent du type, du nombre et de la répartition des substituants. La classification des éthers de cellulose repose également sur le type de substituants, le degré d'éthérification, la solubilité et les propriétés d'application associées. Selon le type de substituants sur la chaîne moléculaire, il peut être divisé en monoéther et éther mixte. Le MC que nous utilisons habituellement est le monoéther et le HPMC est l’éther mixte. L'éther de méthylcellulose MC est le produit après que le groupe hydroxyle sur l'unité glucose de la cellulose naturelle soit remplacé par du méthoxy. C'est un produit obtenu en remplaçant une partie du groupe hydroxyle de l'unité par un groupe méthoxy et une autre partie par un groupe hydroxypropyle. La formule développée est [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Hydroxyéthylméthylcellulose éther HEMC, ce sont les principales variétés largement utilisées et vendues sur le marché.
En termes de solubilité, il peut être divisé en ionique et non ionique. Les éthers de cellulose non ioniques hydrosolubles sont principalement composés de deux séries d'éthers alkyliques et d'éthers hydroxyalkylés. Ionic CMC est principalement utilisé dans les détergents synthétiques, l’impression et la teinture textiles, l’exploration alimentaire et pétrolière. Les MC, HPMC, HEMC non ioniques, etc. sont principalement utilisés dans les matériaux de construction, les revêtements en latex, les médicaments, les produits chimiques quotidiens, etc. Utilisés comme épaississant, agent de rétention d'eau, stabilisant, dispersant et agent filmogène.
2. Rétention d'eau de l'éther de cellulose
Rétention d'eau de l'éther de cellulose : Dans la production de matériaux de construction, notamment de mortier en poudre sèche, l'éther de cellulose joue un rôle irremplaçable, notamment dans la production de mortier spécial (mortier modifié), c'est un composant indispensable et important.
Le rôle important de l'éther de cellulose hydrosoluble dans le mortier a principalement trois aspects, l'un est une excellente capacité de rétention d'eau, l'autre est l'influence sur la consistance et la thixotropie du mortier et le troisième est l'interaction avec le ciment. L'effet de rétention d'eau de l'éther de cellulose dépend de l'absorption d'eau de la couche de base, de la composition du mortier, de l'épaisseur de la couche de mortier, de la demande en eau du mortier et du temps de prise du matériau de prise. La rétention d'eau de l'éther de cellulose lui-même provient de la solubilité et de la déshydratation de l'éther de cellulose lui-même. Comme nous le savons tous, bien que la chaîne moléculaire de la cellulose contienne un grand nombre de groupes OH hautement hydratables, elle n'est pas soluble dans l'eau, car la structure de la cellulose présente un degré élevé de cristallinité.
La capacité d’hydratation des groupes hydroxyle à elle seule n’est pas suffisante pour couvrir les fortes liaisons hydrogène et les forces de Van der Waals entre les molécules. Par conséquent, il ne fait que gonfler mais ne se dissout pas dans l’eau. Lorsqu'un substituant est introduit dans la chaîne moléculaire, non seulement le substituant détruit la chaîne hydrogène, mais également la liaison hydrogène interchaîne est détruite en raison du coincement du substituant entre les chaînes adjacentes. Plus le substituant est gros, plus la distance entre les molécules est grande. Plus la distance est grande. Plus l'effet de destruction des liaisons hydrogène est grand, l'éther de cellulose devient soluble dans l'eau après l'expansion du réseau de cellulose et l'entrée de la solution, formant une solution à haute viscosité. Lorsque la température augmente, l’hydratation du polymère s’affaiblit et l’eau entre les chaînes est chassée. Lorsque l'effet de déshydratation est suffisant, les molécules commencent à s'agréger, formant un gel à structure de réseau tridimensionnel et déplié.
Les facteurs affectant la rétention d'eau du mortier comprennent la viscosité de l'éther de cellulose, la quantité ajoutée, la finesse des particules et la température d'utilisation.
Plus la viscosité de l’éther de cellulose est élevée, meilleures sont les performances de rétention d’eau. La viscosité est un paramètre important des performances du MC. À l'heure actuelle, différents fabricants de MC utilisent différentes méthodes et instruments pour mesurer la viscosité du MC. Les principales méthodes sont Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde et Brookfield. Pour un même produit, les résultats de viscosité mesurés par différentes méthodes sont très différents, et certains présentent même des écarts doublés. Par conséquent, lors de la comparaison de la viscosité, elle doit être effectuée avec les mêmes méthodes de test, notamment la température, le rotor, etc.
D'une manière générale, plus la viscosité est élevée, meilleur est l'effet de rétention d'eau. Cependant, plus la viscosité et le poids moléculaire du MC sont élevés, la diminution correspondante de sa solubilité aura un impact négatif sur la résistance et les performances de construction du mortier. Plus la viscosité est élevée, plus l’effet épaississant sur le mortier est évident, mais il n’est pas directement proportionnel. Plus la viscosité est élevée, plus le mortier humide sera visqueux, c'est-à-dire que pendant la construction, il se manifeste par une adhérence au grattoir et une adhérence élevée au support. Mais il n’est pas utile d’augmenter la résistance structurelle du mortier humide lui-même. Lors de la construction, les performances anti-affaissement ne sont pas évidentes. Au contraire, certains éthers de méthylcellulose modifiés de viscosité moyenne et faible ont d’excellentes performances pour améliorer la résistance structurelle du mortier humide.
Plus la quantité d'éther de cellulose ajoutée au mortier est grande, meilleures sont les performances de rétention d'eau, et plus la viscosité est élevée, meilleures sont les performances de rétention d'eau.
Concernant la taille des particules, plus la particule est fine, meilleure est la rétention d’eau. Une fois que les grosses particules d'éther de cellulose entrent en contact avec l'eau, la surface se dissout immédiatement et forme un gel pour envelopper le matériau afin d'empêcher les molécules d'eau de continuer à s'infiltrer. Parfois, il ne peut pas être uniformément dispersé et dissous même après une agitation prolongée, formant une solution floculante trouble ou une agglomération. Cela affecte grandement la rétention d'eau de l'éther de cellulose et la solubilité est l'un des facteurs de choix de l'éther de cellulose.
La finesse est également un indice de performance important de l'éther de méthylcellulose. Le MC utilisé pour le mortier en poudre sèche doit être une poudre, avec une faible teneur en eau, et la finesse nécessite également que 20 % à 60 % de la taille des particules soit inférieure à 63 um. La finesse affecte la solubilité de l'éther de méthylcellulose. Le MC grossier est généralement granulaire et il est facile à dissoudre dans l'eau sans agglomération, mais le taux de dissolution est très lent, il ne convient donc pas à une utilisation dans un mortier en poudre sèche. Dans le mortier en poudre sèche, le MC est dispersé parmi les matériaux de ciment tels que les granulats, les charges fines et le ciment, et seule une poudre suffisamment fine peut éviter l'agglomération de l'éther de méthylcellulose lors du mélange avec de l'eau. Lorsque MC est ajouté à l’eau pour dissoudre les agglomérats, il est très difficile de se disperser et de se dissoudre.
La finesse grossière du MC est non seulement un gaspillage, mais réduit également la résistance locale du mortier. Lorsqu'un tel mortier en poudre sèche est appliqué sur une grande surface, la vitesse de durcissement du mortier en poudre sèche local sera considérablement réduite et des fissures apparaîtront en raison des différents temps de durcissement. Pour le mortier projeté à construction mécanique, les exigences en matière de finesse sont plus élevées en raison du temps de mélange plus court.
La finesse du MC a également un certain impact sur sa rétention d'eau. D'une manière générale, pour les éthers de méthylcellulose de même viscosité mais de finesse différente, sous la même quantité d'addition, plus ils sont fins, meilleur est l'effet de rétention d'eau.
La rétention d'eau du MC est également liée à la température utilisée, et la rétention d'eau de l'éther de méthylcellulose diminue avec l'augmentation de la température. Cependant, dans les applications réelles des matériaux, le mortier en poudre sèche est souvent appliqué sur des substrats chauds à des températures élevées (supérieures à 40 degrés) dans de nombreux environnements, tels que le masticage des murs extérieurs sous le soleil en été, ce qui accélère souvent le durcissement du ciment et le durcissement du ciment. mortier en poudre sèche. La diminution du taux de rétention d'eau donne le sentiment évident que l'ouvrabilité et la résistance aux fissures sont affectées, et il est particulièrement critique de réduire l'influence des facteurs de température dans ces conditions.
Bien que les additifs à base d'éther de méthylhydroxyéthylcellulose soient actuellement considérés comme étant à la pointe du développement technologique, leur dépendance à la température conduira toujours à un affaiblissement des performances du mortier en poudre sèche. Bien que la quantité de méthylhydroxyéthylcellulose soit augmentée (formule été), la maniabilité et la résistance aux fissures ne peuvent toujours pas répondre aux besoins d'utilisation. Grâce à un traitement spécial sur MC, tel que l'augmentation du degré d'éthérification, etc., l'effet de rétention d'eau peut être maintenu à une température plus élevée, de sorte qu'il puisse offrir de meilleures performances dans des conditions difficiles.
3. Épaississement et thixotropie de l'éther de cellulose
Épaississement et thixotropie de l'éther de cellulose : La deuxième fonction de l'éther de cellulose : l'effet épaississant dépend : du degré de polymérisation de l'éther de cellulose, de la concentration de la solution, du taux de cisaillement, de la température et d'autres conditions. La propriété gélifiante de la solution est unique à l'alkylcellulose et à ses dérivés modifiés. Les propriétés de gélification sont liées au degré de substitution, à la concentration de la solution et aux additifs. Pour les dérivés modifiés par hydroxyalkyle, les propriétés du gel sont également liées au degré de modification de l'hydroxyalkyle. Pour les MC et HPMC à faible viscosité, une solution à 10 % à 15 % peut être préparée, les MC et HPMC à viscosité moyenne peuvent être préparées à 5 % à 10 %, tandis que les MC et HPMC à haute viscosité ne peuvent préparer qu'une solution à 2 % à 3 %, et généralement la classification de viscosité de l'éther de cellulose est également classée par solution à 1 % à 2 %.
L'éther de cellulose de poids moléculaire élevé a une efficacité épaississante élevée. Dans une même solution de concentration, des polymères de poids moléculaires différents ont des viscosités différentes. Haut degré. La viscosité cible ne peut être atteinte qu'en ajoutant une grande quantité d'éther de cellulose de faible poids moléculaire. Sa viscosité dépend peu du taux de cisaillement, et la viscosité élevée atteint la viscosité cible, et la quantité ajoutée requise est faible, et la viscosité dépend de l'efficacité d'épaississement. Par conséquent, pour obtenir une certaine consistance, une certaine quantité d'éther de cellulose (concentration de la solution) et la viscosité de la solution doivent être garanties. La température de gel de la solution diminue également linéairement avec l'augmentation de la concentration de la solution et gélifie à température ambiante après avoir atteint une certaine concentration. La concentration gélifiante de HPMC est relativement élevée à température ambiante.
La cohérence peut également être ajustée en choisissant la taille des particules et en choisissant des éthers de cellulose avec différents degrés de modification. La soi-disant modification consiste à introduire un certain degré de substitution des groupes hydroxyalkyle sur la structure du squelette du MC. En modifiant les valeurs de substitution relatives des deux substituants, c'est-à-dire les valeurs de substitution relatives DS et ms des groupes méthoxy et hydroxyalkyle que nous disons souvent. Diverses exigences de performance de l'éther de cellulose peuvent être obtenues en modifiant les valeurs de substitution relatives des deux substituants.
La relation entre consistance et modification : l'ajout d'éther de cellulose affecte la consommation d'eau du mortier, la modification du rapport eau-liant de l'eau et du ciment est l'effet épaississant, plus le dosage est élevé, plus la consommation d'eau est importante.
Les éthers de cellulose utilisés dans les matériaux de construction en poudre doivent se dissoudre rapidement dans l'eau froide et donner une consistance adaptée au système. Si on lui donne un certain taux de cisaillement, il devient toujours un bloc floculant et colloïdal, ce qui est un produit de qualité inférieure ou de mauvaise qualité.
Il existe également une bonne relation linéaire entre la consistance de la pâte de ciment et le dosage de l'éther de cellulose. L'éther de cellulose peut augmenter considérablement la viscosité du mortier. Plus la dose est élevée, plus l’effet est évident. La solution aqueuse d'éther de cellulose à haute viscosité présente une thixotropie élevée, qui est également une caractéristique majeure de l'éther de cellulose. Les solutions aqueuses de polymères MC ont généralement une fluidité pseudoplastique et non thixotrope inférieure à leur température de gel, mais des propriétés d'écoulement newtoniennes à de faibles taux de cisaillement. La pseudoplasticité augmente avec le poids moléculaire ou la concentration de l'éther de cellulose, quels que soient le type de substituant et le degré de substitution. Par conséquent, les éthers de cellulose du même grade de viscosité, quels que soient 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 hautement thixotropes se produisent. Les éthers de cellulose à haute concentration et à faible viscosité présentent une thixotropie même en dessous de la température du gel. Cette propriété est d'un grand avantage pour l'ajustement du nivellement et de l'affaissement dans la construction du mortier de construction. Il faut expliquer ici que plus la viscosité de l'éther de cellulose est élevée, meilleure est la rétention d'eau, mais plus la viscosité est élevée, plus le poids moléculaire relatif de l'éther de cellulose est élevé et la diminution correspondante de sa solubilité, ce qui a un impact négatif. sur la concentration du mortier et les performances de construction. Plus la viscosité est élevée, plus l’effet épaississant sur le mortier est évident, mais il n’est pas totalement proportionnel. Une certaine viscosité moyenne et faible, mais l'éther de cellulose modifié a de meilleures performances pour améliorer la résistance structurelle du mortier humide. Avec l'augmentation de la viscosité, la rétention d'eau de l'éther de cellulose s'améliore.
4. Retardement de l'éther de cellulose
Retardement de l'éther de cellulose : La troisième fonction de l'éther de cellulose est de retarder le processus d'hydratation du ciment. L'éther de cellulose confère au mortier diverses propriétés bénéfiques, réduit également la chaleur d'hydratation précoce du ciment et retarde le processus dynamique d'hydratation du ciment. Ceci est défavorable à l’utilisation du mortier dans les régions froides. Cet effet retardateur est provoqué par l’adsorption des molécules d’éther de cellulose sur les produits d’hydratation tels que le CSH et le ca(OH)2. En raison de l'augmentation de la viscosité de la solution interstitielle, l'éther de cellulose réduit la mobilité des ions dans la solution, retardant ainsi le processus d'hydratation.
Plus la concentration d’éther de cellulose dans le matériau gel minéral est élevée, plus l’effet de retard d’hydratation est prononcé. L'éther de cellulose retarde non seulement la prise, mais retarde également le processus de durcissement du système de mortier de ciment. L'effet retardateur de l'éther de cellulose dépend non seulement de sa concentration dans le système de gel minéral, mais également de sa structure chimique. Plus le degré de méthylation du HEMC est élevé, meilleur est l’effet retardateur de l’éther de cellulose. Le rapport entre la substitution hydrophile et la substitution augmentant l'eau. L'effet retardateur est plus fort. Cependant, la viscosité de l’éther de cellulose a peu d’effet sur la cinétique d’hydratation du ciment.
Avec l’augmentation de la teneur en éther de cellulose, le temps de prise du mortier augmente considérablement. Il existe une bonne corrélation non linéaire entre le temps de prise initial du mortier et la teneur en éther de cellulose, et une bonne corrélation linéaire entre le temps de prise finale et la teneur en éther de cellulose. Nous pouvons contrôler le temps de fonctionnement du mortier en modifiant la quantité d'éther de cellulose.
Heure de publication : 22 mars 2023