Aujourd’hui, la poudre de polymère redispersable couramment utilisée est principalement constituée d’acétate de vinyle-éthylène (VCAE) et d’acétate de vinyle-acide tertiaire de vinyle (Ve0Va). L’amélioration de la résistance à la traction du mortier de ciment et de divers substrats est la caractéristique la plus importante des copolymères vinyliques, en particulier leur capacité à résister à des changements importants de la température ambiante. En outre, il est propice au développement de la résistance à la traction à long terme du mortier de ciment. Après deux ans et demi de stockage à l’air, la résistance à la traction du mortier de ciment modifié continue d’augmenter, tandis que la résistance à la traction du mortier de ciment ordinaire est nettement inférieure au maintien de la résistance pendant 28 jours. Des études ont montré qu’après dix ans d’application de trois mortiers de ciment modifiés par des poudres sèches de polymères redispersables, tels que l’acétate de polyéthylène vinyle, le copolymère styrène/acide acrylique et le terpolymère éthylène/chlorure de vinyle/laurate de vinyle, le mortier de ciment présente une résistance stable à l’adhérence, la résistance à la flexion et la résistance à la compression. Dans un mortier de finition vieux de cinq ans, le terpolymère est toujours performant dans un environnement aqueux avec un excellent effet hydrophobe.
L’effet de la poudre de polymère redispersable dans le mortier mélangé à sec
L’ajout de poudre de polymère redispersable dans le mortier est une modification, également connue sous le nom de mortier de ciment modifié par des polymères， pour améliorer les faiblesses du mortier de ciment traditionnel, telles que la fragilité et le module d’élasticité élevé. Par conséquent, un mortier plus souple et plus résistant à la traction peut résister à la formation de fissures dans le mortier de ciment ou la retarder. Comme le polymère et le mortier de ciment forment une structure de réseau interpénétrée, un film continu de polymère se forme dans les pores, ce qui renforce la liaison entre les agrégats et bloque certains pores dans le mortier, de sorte que les diverses propriétés après durcissement sont bien meilleures que celles d’un mortier de ciment ordinaire. Ces propriétés se manifestent principalement par les caractéristiques suivantes :
(1) Résistance
D’une manière générale, la résistance à la traction et à la flexion du mortier de ciment modifié par des polymères est considérablement améliorée par rapport au mortier de ciment ordinaire, tandis que la résistance à la compression est inchangée, voire diminuée. L’augmentation est principalement attribuée à la résistance à la traction plus élevée du polymère lui-même et à l’amélioration de la liaison entre le produit d’hydratation du ciment et l’agrégat.
La fissuration se produit lorsque la contrainte de traction dépasse la valeur de la résistance à la traction, ce qui est principalement dû à la rupture par traction. Par conséquent, une résistance élevée à la traction est une condition nécessaire à la résistance à la fissuration.
Des études ont montré qu’avec l’augmentation du rapport poly-cendres, la résistance à la traction du mortier modifié par des polymères augmente généralement d’abord, puis diminue, ce qui indique une plage de dosage optimale et que la diminution correspond généralement à l’ajout d’un excès. La poudre de polymère redispersable a introduit des bulles d’air excessives, ce qui a entraîné une tendance à la baisse de la résistance à la compression. En outre, étant donné que le module d’élasticité du polymère est inférieur à celui du mortier de ciment et que le segment de chaîne du polymère est plus flexible, il ne peut pas fournir un support rigide lorsque le composite est sous pression, ce qui entraîne une diminution de la résistance à la compression du mortier modifié à mesure que le rapport poly-cendres augmente. Par conséquent, le principal moyen d’améliorer la résistance à la compression est d’ajuster le rapport chaux-sable, le rapport eau-ciment, la granulométrie des agrégats et le type d’agrégats. Il est possible d’améliorer la résistance à la traction et à la flexion, la flexibilité, la résistance à la fissuration et l’hydrophobicité en ajoutant une certaine quantité de poudre polymère redispersable, mais pas autant que possible. L’ajout de fumée de silice peut remplacer une partie du ciment et de la poudre polymère redispersable, réduisant ainsi le coût et améliorant la résistance à la compression et à la flexion.
(2) Allongement
L’élongation et la ténacité du mortier additionné de poudre de polymère redispersable sont bien meilleures que celles du mortier de ciment ordinaire ; l’énergie de rupture est plus de deux fois supérieure à celle du mortier de ciment ordinaire et la ténacité augmente avec l’augmentation du rapport agrégats-cendres. Avec l’augmentation de la teneur en poudre de polymère redispersable, l’effet d’amortissement flexible du polymère peut inhiber ou retarder le développement des fissures. En même temps, il a un meilleur effet de dispersion de la contrainte lorsque la contrainte est générée par la déformation du substrat, qui sera transmise ou dispersée pour éviter les fissures dues à la concentration de la contrainte.
En outre, il convient de noter qu’il existe une relation spécifique entre la résistance à la traction et l’allongement du matériau. La teneur élevée en poudre de polymère redispersable flexible augmentera l’élongation et fera du polymère une phase continue. Le polymère domine dans le mortier de ciment durcissant, montrant une diminution de la résistance à la traction et de la résistance à l’eau. Toutefois, au stade initial de la réaction thermique d’hydratation, la faible résistance à la traction permet d’approcher rapidement la valeur de la résistance ultime à la traction, ce qui rend le matériau sujet à la fatigue et à la rupture. Par conséquent, tout en garantissant un allongement suffisant à la rupture, le matériau doit également présenter la valeur de résistance à la traction la plus élevée possible.
Le système d’isolation thermique extérieure doit être placé dans un environnement flexible. L’adhésif pour panneaux de polystyrène et le mortier de plâtrage doivent d’abord choisir une poudre polymère redispersable flexible avec une température de transition vitreuse basse pour libérer à temps les différentes contraintes de déformation.
Les expériences ont montré que la quantité de poudre polymère redispersable flexible dans l’adhésif pour panneaux de polystyrène est d’environ 3 %, la quantité de mortier de plâtre résistant aux fissures est contrôlée entre 4 % et 5 %, et la quantité d’adhésif pour les carreaux muraux extérieurs est d’environ 3 %. Le rapport de pliage est inférieur à 3, ce qui permet de contrôler efficacement l’expansion, le creusement et la fissuration causés par la déformation.
(3) Propriété adhésive
La capacité d’adhérence du mortier de ciment avec de la poudre de polymère redispersable est bien meilleure que celle du mortier de ciment ordinaire, principalement en raison de la capacité d’adhérence démontrée par les caractéristiques du polymère, et la force d’adhérence augmente avec l’augmentation de la teneur. Toutefois, il existe une plage de dosage optimale et des considérations de coût.
Une force d’adhérence élevée peut avoir un effet inhibiteur spécifique sur le retrait, et la contrainte générée par la déformation est facile à disperser et à libérer, de sorte que la force d’adhérence est essentielle pour améliorer la résistance aux fissures. Des études ont montré que l’effet synergique de la méthylcellulose et de la poudre de polymère redispersable est bénéfique pour améliorer la force d’adhérence du mortier de ciment. Le mécanisme de liaison des polymères dépend davantage de l’adsorption et de la diffusion des macromolécules sur la surface de liaison. En même temps, le polymère a une perméabilité spécifique et, avec l’acyle de méthylcellulose, il peut infiltrer complètement la surface du matériau de base, qui est proche de celle du mortier fraîchement appliqué, améliorant ainsi l’adsorption du mortier fraîchement appliqué et du matériau de base, et renforçant de manière significative la performance d’adhérence. En plus d’améliorer l’adhérence au substrat lisse, le mortier modifié par des polymères a également pour effet de fermer les pores de la surface du substrat, en particulier pour les surfaces poreuses, ce qui peut améliorer l’imperméabilité, l’étanchéité et la résistance au gel et au dégel de la base.
(4) Module d’élasticité
Le module d’élasticité de la poudre de polymère redispersable est faible, de l’ordre de 0,001 à 10GPa, alors que le module d’élasticité du mortier de ciment est élevé, de l’ordre de 10 à 30GPa. Par conséquent, le module d’élasticité du mortier de ciment modifié par l’ajout de poudre de polymère redispersable est inférieur à celui du mortier de ciment ordinaire. Le type et la quantité de poudre de polymère redispersable ajoutée affectent également le module d’élasticité, ce qui augmente généralement le rapport polymère-ciment, le module d’élasticité et la capacité de déformation.
(5) Résistance à l’abrasion
La résistance à l’usure du mortier modifié est liée au type de poudre polymère redispersable et au rapport polymère-ciment. D’une manière générale, l’augmentation du rapport polymère-ciment augmente la résistance à l’usure principalement en raison d’une certaine quantité de polymères organiques sur la surface d’usure. Le polymère agit comme un liant de sorte que la structure en treillis formée par le polymère peut traverser le mortier de ciment. Les pores et les fissures du ciment améliorent la liaison entre l’agrégat et le produit d’hydratation du ciment, ce qui améliore la résistance à l’usure.
Dans le mortier modifié par des polymères, la structure en treillis formée par le remplissage polymère scelle les trous et les fissures et réduit la porosité du mortier de ciment, améliorant ainsi l’imperméabilité, la résistance à l’eau et au gel du mortier de ciment, ce qui va de pair avec l’augmentation du rapport polymère-ciment.
Les différents types de poudre de polymère redispersable présentent des différences significatives en termes de résistance à l’eau. En général, le mortier modifié par la poudre d’acétate de vinyle (VAC, communément appelée poudre de polymère redispersable formée par pulvérisation de latex blanc) présente une faible résistance à l’eau. Par conséquent, à l’exception des cas où la résistance à l’eau n’est pas exigée, il est possible d’utiliser de l’acétate de vinyle, mais en règle générale, il ne faut pas utiliser d’acétate de vinyle pour modifier le mortier. D’autre part, le VAC est sujet à des réactions de saponification dans une base solide et perd sa force d’adhérence, il n’est donc pas adapté à une utilisation avec du mortier de ciment. L’ACC peut généralement être utilisé dans les produits à base de gypse et dans la poudre de mastic sans ciment.
(6) Perméabilité
La perméabilité à la vapeur d’eau des matériaux de construction est très importante. L’imperméabilité à l’eau et la perméabilité à l’air sont souvent recherchées. Le mortier modifié par des polymères a une faible absorption d’eau et une meilleure résistance à l’eau, mais il a toujours une perméabilité spécifique à la vapeur d’eau qui diminuera avec l’augmentation de la teneur en polymères. En même temps, il peut être composé avec des matériaux hydrophobes pour améliorer sa performance globale.
(7) Résistance au gel et au dégel
La porosité est réduite en raison de la diminution significative de l’absorption d’eau du mortier modifié par des polymères et de l’effet de remplissage du polymère. La poudre polymère redispersable a un impact spécifique d’entraînement de l’air et sa résistance au gel est meilleure que celle d’un mortier ordinaire. En même temps, avec l’augmentation de la poudre de polymère redispersable, la résistance à la traction du mortier avant et après les cycles de gel-dégel a également montré une tendance à la hausse. Pendant la construction en hiver, l’ajout d’une quantité appropriée de formiate de calcium et d’antigel peut améliorer de manière significative la résistance initiale du mortier et sa performance antigel.
De nombreuses expériences ont montré que la quantité de poudre polymère redispersable dans le mortier de ciment n’est pas la plus grande, la meilleure. Le rapport chaux-sable, le rapport eau-ciment, la granulométrie, le type et les caractéristiques des agrégats affecteront en fin de compte la performance globale du produit. Le mortier de ciment amélioré par les polymères présentait des propriétés différentes lorsque la teneur en poudre de polymère redispersable variait. Lorsque la quantité est trop faible, le polymère n’a qu’un effet plastifiant sur le mortier de ciment, mais l’effet de renforcement n’est pas apparent. Lorsque la quantité est trop importante, le polymère domine dans le mortier de ciment, interrompant la phase continue du mortier de ciment et conduisant finalement à une diminution de la résistance. Lorsque la teneur en polymère est modérée, elle augmente la résistance à la déformation, la résistance à la traction et la force d’adhérence, améliore l’imperméabilité et présente une bonne résistance aux fissures.
