Recherche et progrès de la cellulose modifiée dans le mortier

Les mortiers mélangés à sec tels que le mortier sec ordinaire, le mortier d'isolation des murs extérieurs, le mortier autonivelant et le mortier imperméable sont devenus une partie importante des matériaux de construction à base de ciment. L'éther de cellulose est un dérivé de l'éther de cellulose naturel et constitue un additif modifié important pour divers types de mortier mélangé à sec. Il joue les fonctions de retardement, de rétention d'eau, d'épaississement, d'entraînement d'air et de liaison.

Le rôle de la cellulose dans le mortier se reflète principalement dans l'amélioration de l'ouvrabilité du mortier et dans l'assurance de l'hydratation du ciment dans le mortier. L’amélioration de l’ouvrabilité du mortier se reflète principalement dans des aspects tels que la rétention d’eau, la résistance à l’affaissement et le temps d’ouverture. Il présente d'importants avantages sociaux et économiques, notamment en garantissant le cardage du mortier en couche mince, le pavage au mortier de plâtrage et l'augmentation de la vitesse de construction du mortier de liaison spécial.

Bien que de nombreux travaux de recherche aient été menés sur la cellulose dans le mortier et que des résultats significatifs aient été obtenus dans le mortier modifié à la cellulose, il existe encore certaines lacunes dans l'interaction entre les éthers de cellulose et le ciment, les granulats et la matrice dans des environnements spéciaux. À cette fin, cet article, sur la base d’une synthèse des recherches pertinentes, étudie plus en détail la température et la compatibilité de l’éther de cellulose modifié avec d’autres additifs.

Types of cellulose ethers

Il existe de nombreuses variétés d’éthers de cellulose, et il existe presque toutes. De manière générale, ils peuvent être divisés en deux catégories : ioniques et non ioniques selon leurs propriétés d'ionisation. Dans les matériaux à base de ciment, les éthers ioniques de cellulose, tels que la carboxyméthylcellulose (CMC), précipiteront avec le Ca2+ et deviendront instables, ils sont donc rarement utilisés. Les éthers de cellulose non ioniques peuvent être classés selon (1) la viscosité de la solution aqueuse standard (2) le type de substituant (3) le degré de substitution (4) la structure physique (5) les propriétés de solubilité, etc.

Les propriétés des éthers de cellulose dépendent principalement du type, du nombre et de la répartition des substituants, c'est pourquoi les éthers de cellulose sont généralement divisés selon le type de substituants. Par exemple, l'éther de méthylcellulose (MC) est un produit dans lequel le groupe hydroxyle sur l'unité glucose de la cellulose naturelle est remplacé par un groupe méthoxy, et l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) est un produit dans lequel le groupe hydroxyle est remplacé respectivement par un groupe méthoxy et un groupe hydroxypropyle. Plus de 90 % des éthers de cellulose actuellement utilisés sont principalement l'éther de méthylhydroxypropylcellulose (HPMC) et l'éther de méthylhydroxyéthylcellulose (MHEC).

Le rôle de la cellulose dans le mortier

Le rôle de la cellulose dans le mortier se reflète principalement dans les trois aspects suivants : excellente capacité de rétention d'eau, influence sur la consistance et la thixotropie du mortier et ajustement de la rhéologie.

La rétention d'eau de l'éther de cellulose peut non seulement ajuster le temps d'ouverture et le processus de coagulation du système de mortier, ajustant ainsi le temps de fonctionnement du système, mais également empêcher le matériau de base d'absorber trop d'eau trop rapidement et d'empêcher l'évaporation de l'eau, de manière à assurer la libération progressive de l'eau lorsque le ciment s'hydrate. La rétention d'eau de la cellulose est principalement liée à la quantité de cellulose ajoutée, à la viscosité, à la finesse et à la température ambiante d'utilisation. L'effet de rétention d'eau de la cellulose modifiée dépend de l'absorption d'eau de la couche de base, de l'épaisseur de la couche de composition du mortier, de la demande en eau et du temps de prise du matériau cimentaire.

Le besoin en eau du système de mortier est un paramètre important. La demande de base en eau et le débit de mortier associé dépendent de la formulation du mortier, et l'incorporation de cellulose peut ajuster efficacement la demande en eau et le débit de mortier. Dans de nombreux systèmes de matériaux de construction, la cellulose est utilisée comme épaississant pour ajuster la consistance du système. L'effet épaississant de la cellulose dépend du degré de polymérisation de la cellulose, de la concentration de la solution, du taux de cisaillement, de la température et d'autres conditions. Les solutions aqueuses de cellulose à haute viscosité ont une thixotropie élevée. Lorsque la température augmente, un gel structurel se forme et un écoulement thixotrope élevé se produit.

L'ajout de cellulose peut ajuster efficacement la rhéologie du système de matériaux de construction, améliorant ainsi les performances de travail et donnant au mortier une meilleure maniabilité et de meilleures propriétés anti-affaissement. Ces propriétés facilitent le nivellement du mortier et facilitent le durcissement.

En plus de donner au mortier de bonnes performances de travail, la cellulose modifiée peut également réduire la chaleur d'hydratation précoce du ciment et retarder le processus dynamique d'hydratation du ciment. En fonction des différentes occasions d'utilisation du mortier, il existe également des différences dans ses méthodes d'évaluation des performances.

Compatibilité de la cellulose modifiée avec d'autres additifs dans le mortier

La cellulose est généralement utilisée avec d'autres adjuvants dans le mortier sec, tels qu'un antimousse, un agent réducteur d'eau, de la poudre de caoutchouc, etc. Chacun de ces composants joue un rôle différent dans le mortier. L'étude de la compatibilité de la cellulose modifiée avec d'autres additifs est une condition préalable à une utilisation efficace de ces composants.

Les principaux agents réducteurs d'eau utilisés dans le mortier sec sont : la caséine, l'agent réducteur d'eau à base de lignine, l'agent réducteur d'eau à base de naphtalène, le condensat de mélamine formaldéhyde et l'agent réducteur d'eau à base d'acide polycarboxylique. Le superplastifiant polycarboxylate (PCE) est la dernière technologie développée avec une efficacité élevée et sans émission de formaldéhyde. Étant donné que les éthers de cellulose s'aggloméreront lorsqu'ils seront combinés avec des agents réducteurs d'eau à base de naphtalène couramment utilisés, entraînant une perte d'ouvrabilité du mélange de béton, il est nécessaire d'utiliser des agents réducteurs d'eau à haute efficacité sans naphtalène en ingénierie. Bien qu'il y ait eu des études sur l'effet composite de la cellulose modifiée et de différents additifs, en raison du grand nombre d'additifs et de types de cellulose différents et du peu de recherches sur le mécanisme d'interaction, il existe encore de nombreux malentendus lors de l'utilisation et un grand nombre d'expériences sont nécessaires pour les optimiser.