Influence des hydroxypropylguars sur les propriétés des mortiers de ciment à l’état frais

Influence of hydroxypropylguars on fresh-state properties of cement-based mortars

• Auteur / Autrice : Thomas Poinot
• Direction : Philippe Grosseau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés
• Date : Soutenance le 15/11/2013
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
• Ecole(s) doctorale(s) : ED SIS 488
• Jury : Président / Présidente : Hamlin M. Jennings
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Grosseau, Hamlin M. Jennings, André Nonat, Henri Vandamme, Alexandre Govin, Valentina Langella, Thomas Jeanmaire
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : André Nonat, Henri Vandamme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhéologie

Ciment

Hydratation

Cinétique chimique

Polysaccharides

Mots clés libres

Mortiers de ciment

Hydroxypropylguars

Capacité de rétention d’eau

Hydroxypropylguars

Mortars

Cement hydration kinetics

Water retention

Rheological behavior

Résumé

L’ajout d’adjuvants dans les mortiers permet d’obtenir diverses propriétés selon lesperformances souhaitées. Les polysaccharides sont utilisés pour améliorer la capacité derétention d’eau et le comportement rhéologique du mortier. Cependant, ils engendrent unretard de prise du ciment et représentent un poids économique considérable. Il apparaît doncque la compréhension de l’interaction entre les polysaccharides et le ciment est nécessaire.Etant donné que les comportements sont différents selon le type de polysaccharide, l’étuded’une nouvelle famille de polysaccharides constitue un axe de recherche majeur. Leshydroxypropylguars (HPG) ont été choisis car ils ont été présentés comme de très bonsagents rétenteurs d’eau et sont déjà utilisés industriellement.Il s’avère que les HPG confèrent effectivement aux mortiers d’excellentes propriétés derétention d’eau. Le mécanisme de rétention d’eau est attribué à la formation d’agglomératsqui, au-delà d’une concentration critique, bouchent le réseau poreux à l’interface mortier-substrat.De plus, ces molécules ralentissent nettement la cinétique d’hydratation du cimenten modifiant la croissance des hydrates par adsorption. Les HPG augmentent également la contrainte seuil de cisaillement et la consistance des mortiers. Toutes cespropriétés diffèrent lorsque les HPG sont introduits pré-dissout dans l’eau de gâchée. Uneméthodologie de fragmentation par ultra-sons des polysaccharides a été développée dans lebut d’étudier l’impact de leur masse moléculaire sur les propriétés des mortiers à l’état frais.Sur tous ces aspects, le comportement des HPG a été comparé à celui des éthers de cellulose,adjuvants rétenteur d’eau de référence.

Modern factory-made mortars are complex materials, in which are added some kinds of admixtures used to exhibit various properties. Polysaccharides are admixtures used in order to improve water retention capacity and rheological behavior of freshly-mixed mortars.However, polysaccharides induce a delay of cement hydration and represent a large part of mortar raw material cost. The improvement of the knowledge about polysaccharide-cement interaction is therefore necessary. In past, different behaviors were observed according to the kind of polysaccharide. The study of a new polysaccharide family is thus a major way of research. The hydroxypropylguars were chosen since they were presented as promising water retention agents and they are now well-established in the construction industry.Results show that HPG improve the water retention capacity of cement-based mortars. The working mechanism is attributed to the formation of HPG aggregates above a critical dosage, which may stop the water flow by plugging the porous network at the interface mortar-substrate. Moreover, HPG induce a decrease in the hydrates growth rate because of adsorption on the cement hydrated phases, and enhance the consistency and the yield stress of mortars. All these properties are influenced by the pre-dissolution of HPG in the mixing water. A methodology of ultrasonic degradation was also established in order to study the molecular weight influence of polysaccharides on fresh-state properties. Cellulose ethers were systematically investigated as polysaccharidic admixture reference.