Influence des éthers de cellulose sur la rhéologie des mortiers projetés

Influence of cellulose ethers on the rheology of rendering mortars

• Auteur / Autrice : Marco Cappellari
• Direction : Mohend Chaouche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique, génie mécanique, génie civil
• Date : Soutenance le 24/01/2013
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henri Van Damme, Abdelhak Kaci, Evelyne Prat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Ambroise, Lazhar Benyahia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éthers cellulosiques

Mortier

Rhéologie

Mots clés libres

Mortiers projetés

Rétention d'eau

Rhéologie

Rendering mortars

Water retention

Rheology

Résumé

Les mortiers projetés sont formulés de manière très complexe, afin de notamment répondre aux exigences imposées par leur procédé de mise en place. La caractérisation et l’interprétation des leurs propriétés rhéologiques représentent ainsi un grand challenge, faisant appel à diverses thématiques de la matière molle : suspensions granulaires, dispersions colloïdales, solutions de polymère, mousses, etc. Nous considérons l’influence de divers paramètres de formulation, toutefois, le cœur de cette étude concerne l’influence des épaississants organiques, en particulier les éthers de cellulose (EC). Ces polysaccharides sont utilisés dans la pratique principalement pour leurs propriétés de rétention d’eau, mais ils ont également un fort impact sur la rhéologie. Nos résultats montrent que les EC augmentent considérablement la consistance du mortier, mais leur influence sur le seuil d’écoulement est plus complexe : celui-ci augmente pour les faibles dosages puis diminue jusqu’à s’annuler pour des dosages élevés. L’impact de l’EC sur la rhéologie du mortier a été relié à son influence sur les propriétés de la solution aqueuse interstitielle, en invoquant notamment ses aspects associatifs. La rhéologie est influencée par des facteurs externes (température, ajout de tensioactif) ainsi par la structure chimique du polymère. Avec la rhéologie oscillatoire, nous avons analysé l’impact de certains types d’épaississants sur l’organisation microstructurale du mortier. Nous avons établi une corrélation nette entre propriétés viscoélastiques et rétention d’eau. Plus l’épaississant augmente, plus les aspects dissipatifs augmentent et plus la rétention d’eau s’améliore.

Machinery rendering mortars are characterized by a highly complex mix-design, due to several requirements related to their placement process that need to be fulfilled. It is therefore a challenge to characterize their rheological properties. Indeed they display most of the features encountered in the field of soft matter. We consider the influence of several mix-design parameters on most of the fresh state properties of the mortars. However the main focus is the impact of organic thickening admixtures, in particular cellulose ethers (CE), on the rheological behavior. These admixtures are used for their water retention capacity, yet they have also a high impact on the rheological properties. CEs significantly increase the consistency, while their effect on the yield stress is more complex: when increasing CE dosage rate the yield stress first increases, and then decreases beyond a critical dosage rates. The impact of CE on the mortar rheological behavior is discussed in relationship to its effect on the properties of the interstitial aqueous solution. The associative feature of the CE polymer is particular referred to explain our results. Several parameters that may affect this property are considered. Small amplitude oscillatory shear rheology is used to probe mechanically the influence of CEs on the microstructure of the mortar. By comparing the effect of different thickening admixtures on the viscoelastic properties of the mortars a clear correlation between these properties and water retention is established. The more the admixture introduces viscous dissipation as compared to elasticity into the system, the more it increases its water retention capacity.