Introduction
Hydroxypropylméthylcellulose Il agit sur le mortier de plusieurs façons importantes. Il améliore la rétention d'eau, allonge le temps ouvert, améliore la maniabilité, renforce la résistance à l'adhérence en traction et rend le mortier plus souple. Il modifie également l'équilibre des résistances du mortier. Lorsque le dosage est trop élevé, la résistance à la compression et la résistance à la flexion peuvent diminuer.
Pour le mortier de plâtrage, en particulier mortier d'isolation et de finition extérieur, cet équilibre est très important. Le mortier doit bien adhérer au panneau isolant. Il doit résister à la fissuration. Il doit rester malléable pendant les travaux. Il doit également conserver une résistance suffisante après durcissement.
La fourchette de dosage couramment utilisée pour l'HPMC dans les mortiers de crépi se situe souvent autour de De 0,201 TP3T à 0,251 TP3T du poids du mortier sec. Cette gamme offre une forte capacité de rétention d'eau et une meilleure adhérence, tout en évitant une perte de résistance excessive et des coûts superflus.
Quel est le rôle de l'HPMC dans le mortier ?
L'HPMC est un éther de cellulose non ionique. Dans le mortier, il sert principalement d'agent de rétention d'eau, d'épaississant, de stabilisant et de modificateur de la maniabilité.
Ses principaux effets sont les suivants :
| Propriétés du mortier | Effet de l'HPMC |
|---|---|
| Rétention d'eau | Augmente nettement à mesure que la posologie augmente |
| Temps ouvert | Il s'allonge car la perte d'eau ralentit |
| Aptitude au travail | Le mortier devient plus onctueux et plus facile à appliquer |
| Résistance à la traction par adhérence | Augmentations, notamment de la résistance de l'adhérence à l'eau |
| Résistance à la fissuration | Améliore le résultat grâce à un séchage mieux maîtrisé |
| Résistance à la compression | Peut diminuer lorsque la posologie est élevée |
| Résistance à la flexion | Peut diminuer lorsque la posologie est élevée |
| Rapport compression/flexion | Diminue, ce qui signifie que la souplesse s'améliore |
C'est pourquoi l'HPMC n'est pas simplement un épaississant. Il modifie l'ensemble des caractéristiques techniques du mortier.
Système type de mortier d'enduit
Un système de mortier d'enduit type peut contenir du ciment, du sable de quartz, de la poudre de polymère redispersible, des fibres de polypropylène, une charge et de l'HPMC.
Une structure de formule de base courante est la suivante :
| Matière première | Part typique |
|---|---|
| Ciment | 27.5% |
| Sable de quartz | 59.9% |
| Poudre de polymère redispersible | 2.5% |
| Fibre de polypropylène | 0.1% |
| Remplissage | 10.0% |
| HPMC | Ajouté séparément, généralement entre 0,051 TP3T et 0,301 TP3T |
Dans un système d'essai pratique, du ciment Portland ordinaire de grade 42,5 a été utilisé avec du sable de quartz de 40 à 100 mesh, de la poudre de polymère redispersible, une charge et des fibres de polypropylène de 9 à 12 mm. La viscosité de l’HPMC était d’environ 100 000 mPa·s. Cette valeur est proche de la plage d’application des produits de construction à haute viscosité tels que Zhiwei HPMC 100K.
Le Zhiwei HPMC 100K est un excellent produit de base pour les mortiers de crépissage, les mortiers pour systèmes d'isolation thermique par l'extérieur (SITE), les enduits muraux et autres systèmes de mélange à sec qui nécessitent une bonne rétention d'eau, un temps ouvert et une bonne consistance d'application.
Comment l'HPMC améliore la rétention d'eau
La rétention d'eau est l'un des effets les plus importants de l'hydroxypropylméthylcellulose dans le mortier.
Lorsque la dose d'HPMC augmente, le mortier rétention d'eau augmente. Cette augmentation est très nette aux faibles doses. Une fois que la dose atteint environ 0,201 TP3T, l'amélioration ralentit. À partir d'environ 0,251 TP3T, le niveau de rétention d'eau répond généralement déjà aux besoins normaux de la construction, de sorte que toute amélioration supplémentaire devient moins perceptible.
Ce phénomène s'explique par le fait que l'HPMC est très hydrophile. Il absorbe et retient l'eau au sein du mortier. Il ralentit la perte d'eau vers le support et vers l'air. Il contribue également à maintenir une quantité d'eau suffisante autour des particules de ciment pour permettre leur hydratation.
Une meilleure rétention d'eau présente plusieurs avantages :
| Avantage | Pourquoi c'est important |
|---|---|
| Durée d'ouverture plus longue | Les ouvriers disposent de plus de temps pour appliquer et lisser le mortier |
| Meilleure hydratation du ciment | Le ciment peut développer sa résistance de manière plus complète |
| Séchage moins superficiel | La surface du mortier risque moins de sécher trop vite |
| Meilleure résistance aux fissures | Le rétrécissement irrégulier est réduit |
| Une meilleure qualité de construction | Le mortier est plus facile à étaler et à lisser |
Pour l'extérieur mortier de plâtrage, c'est essentiel. La couche de mortier est souvent mince. La surface de construction peut être vaste. Le support peut absorber l'eau. Le vent et la température peuvent également accélérer la perte d'eau. L'HPMC permet de limiter ces risques.
Comment l'HPMC améliore la résistance à la traction par adhérence
L'HPMC améliore également la résistance à la traction par adhérence. Cela concerne à la fois la résistance à la traction par adhérence initiale et la résistance à la traction par adhérence à l'état humide.
Plus la dose d'HPMC augmente, plus la résistance d'adhérence entre le mortier de crépi et le panneau isolant en EPS s'accroît. Ce point est important pour les systèmes d'isolation par l'extérieur, car le mortier doit adhérer solidement à la couche isolante et résister à une exposition prolongée aux intempéries.
La raison est simple. L'HPMC permet de retenir l'eau plus longtemps au sein du mortier. Cela permet à l'hydratation du ciment de se poursuivre de manière plus complète. L'HPMC peut également former un film riche en polymères autour des particules de ciment hydratées. Cela améliore la structure interne du mortier et renforce l'adhérence entre le mortier et le support.
Il en résulte une meilleure adhérence et une meilleure durabilité.
Concrètement, une meilleure résistance à la traction signifie :
- Le mortier adhère mieux aux panneaux en PSE.
- Ce système de revêtement présente une meilleure résistance au décollement.
- La couche de mortier gagne en résistance après avoir été exposée à l'eau.
- Le système d'isolation par l'extérieur offre une meilleure stabilité à long terme.
C'est pourquoi l'HPMC est couramment utilisé dans les mortiers pour systèmes d'isolation par l'extérieur (EIFS) et les mortiers de crépissage. Non seulement il améliore la prise en main du mortier lors de l'application, mais il renforce également la solidité de l'adhérence après durcissement.
Influence de l'HPMC sur la résistance à la compression
L'HPMC améliore la rétention d'eau et l'adhérence, mais il peut réduire la résistance à la compression lorsque son dosage est trop élevé.
À mesure que la teneur en HPMC augmente, de faibles à élevés niveaux, la résistance à la compression a tendance à diminuer. Cette diminution devient plus marquée à partir d'environ 0,20%.
Cela ne signifie pas que l'HPMC soit nocif. Cela signifie simplement que le dosage doit être adapté.
Cette baisse s'explique par plusieurs raisons :
| Raison | Explication |
|---|---|
| Une plus grande rétention d'eau | Une rétention d'eau plus élevée peut favoriser la formation de pores internes si la formule n'est pas adaptée |
| Phase polymère plus souple | L'HPMC améliore la souplesse, mais un matériau souple ne résiste pas à la compression comme la pierre de ciment |
| Teneur en air ou en vides plus élevée | Une viscosité accrue et une meilleure rétention d'eau peuvent modifier la structure des pores |
| Contribution réduite du squelette rigide | Le mortier devient moins cassant, mais sa résistance à la compression est également moindre. |
Pour les mortiers de plâtrage, la résistance maximale à la compression n'est pas toujours le seul critère recherché. Le mortier doit également présenter une certaine souplesse et une bonne résistance à la fissuration. Un mortier très cassant peut certes offrir une résistance plus élevée, mais ses performances réelles sur un système d'isolation s'en trouveront compromises.
L'essentiel est d'éviter tout surdosage. Un dosage compris entre 0,201 TP3T et 0,251 TP3T offre souvent un meilleur équilibre qu'un dosage de 0,301 TP3T.
Influence de l'HPMC sur la résistance à la flexion
La résistance à la flexion peut également diminuer à mesure que la dose d'HPMC augmente. Cela peut paraître surprenant, car l'HPMC améliore la souplesse. Cependant, la résistance à la flexion et la souplesse ne sont pas la même chose.
La résistance à la flexion correspond à la force mesurée nécessaire pour rompre un échantillon d'essai soumis à une flexion. La souplesse désigne la capacité du mortier à se déformer et à évacuer les contraintes sans se fissurer facilement dans la couche d'application réelle.
Lorsque la teneur en HPMC augmente, le mortier gagne en souplesse. Cependant, la matrice cimentaire rigide peut perdre en densité, notamment à des dosages élevés. Cela peut entraîner une diminution de la résistance à la flexion mesurée.
Ce qu'il faut retenir, c'est que le mortier de plâtrage n'a pas besoin d'avoir les mêmes propriétés que le béton structurel à haute résistance. Il doit adhérer, recouvrir, résister à la fissuration et supporter les mouvements entre les couches. Une réduction modérée de la résistance à la flexion peut être acceptable si le mortier gagne en rétention d'eau, en adhérence et en souplesse.
Pourquoi le rapport compression/flexion est-il important ?
Le rapport compression/flexion est souvent utilisé pour évaluer la souplesse d'un mortier. Un rapport faible indique généralement que le mortier est moins cassant et plus souple.
À mesure que la dose d'HPMC augmente, le rapport compression/flexion diminue. Cela signifie que le mortier gagne en souplesse. L'HPMC forme une phase polymère visqueuse et souple à l'intérieur du mortier. Il comble et modifie la structure interne. Il peut agir comme un renfort souple à l'échelle microscopique.
Dans le cas des systèmes de murs extérieurs, cela revêt une grande importance. La couche de mortier doit supporter les variations de température, les mouvements du support, le retrait dû au séchage et les légères déformations provoquées par le panneau isolant. Une meilleure souplesse contribue à réduire le risque de fissuration.
L'objectif n'est donc pas de réduire ce ratio au minimum. L'objectif est de parvenir à un équilibre raisonnable :
- Une rétention d'eau suffisante
- Résistance à la traction suffisante
- Résistance à la compression et à la flexion acceptables
- Une plus grande flexibilité
- Bonne impression de qualité de fabrication
- Coût raisonnable
C'est pourquoi la plage de dosage de 0,20% à 0,25% d'HPMC est adaptée aux mortiers de plâtrage.
Pourquoi une quantité excessive d'HPMC n'est pas forcément meilleure
Une erreur courante consiste à croire qu'une plus grande quantité d'HPMC garantit systématiquement un mortier de meilleure qualité. Ce n'est pas vrai.
Lorsque le dosage en HPMC est trop faible, le mortier risque de perdre de l'eau trop rapidement. Le temps ouvert peut être court. La résistance d'adhérence peut être faible. La surface peut sécher trop vite et se fissurer.
Lorsque la dose d'HPMC est trop élevée, le mortier peut devenir trop collant, mettre trop de temps à sécher et s'avérer trop coûteux. La résistance à la compression et la résistance à la flexion peuvent également diminuer de manière plus marquée. Il peut alors devenir plus difficile d'équilibrer la formulation.
Une logique de dosage claire est la suivante :
| Dosage de l'HPMC | Comportement attendu |
|---|---|
| 0.05%-0.15% | La rétention d'eau s'améliore, mais peut encore s'avérer insuffisante pour les mortiers de plâtrage exigeants |
| Environ 0,201 TP3T | Meilleure rétention d'eau, meilleure adhérence, bon équilibre |
| Environ 0,251 TP3T | La rétention d'eau répond généralement bien aux besoins du secteur de la construction |
| Environ 0,301 TP3T | Les avantages supplémentaires s'amenuisent, tandis que la perte de puissance et le coût deviennent plus perceptibles |
Pour la plupart des mortiers de crépissage et des systèmes de mortier pour systèmes d'isolation thermique par l'extérieur (EIFS), la plage de valeur initiale recommandée est de 0.20%-0.25%.
Comment choisir la bonne qualité d'HPMC
Le choix de la qualité d'HPMC appropriée dépend de l'objectif visé par la formulation. La viscosité est l'un des critères de sélection les plus importants.
Pour les mortiers de ragréage présentant une forte capacité de rétention d’eau et une bonne aptitude à la mise en œuvre, on privilégie généralement une formulation à haute viscosité. Le Zhiwei HPMC 100K constitue un choix idéal, car il est spécialement conçu pour les systèmes de construction nécessitant une rétention d’eau accrue, un temps ouvert prolongé et une meilleure stabilité verticale. Sa plage de viscosité est adaptée au criblage des mortiers prêts à l’emploi.
Pour obtenir une meilleure tenue, un temps d'ouverture plus long et une meilleure résistance à l'affaissement, Zhiwei HPMC 150K ou HPMC 200K peuvent être testées. Ces granulométries sont utiles lorsque la couche de mortier nécessite une structure plus résistante à l'état humide.
Pour une application plus fluide ou une viscosité plus faible, Zhiwei HPMC 40K peut être testée. Elle peut s'avérer utile lorsque la formule présente déjà une consistance suffisante grâce à d'autres additifs ou lorsque le mortier doit paraître plus léger lors de l'application à la truelle.
Un guide de sélection simple :
| Exigences relatives au mortier | Niveau Zhiwei recommandé |
|---|---|
| Mortier de plâtrage équilibré | HPMC 100K |
| Meilleure rétention d'eau et temps ouvert plus long | HPMC 150K ou HPMC 200K |
| Une mise en œuvre plus fluide et plus légère | HPMC 40K |
| Mortier EIFS à consistance humide plus résistante | HPMC 100K, HPMC 150K, HPMC 200K |
| Chaleur ou risque élevé de déshydratation | Commencez par l'HPMC 100K, puis comparez-le à des grades de viscosité plus élevée |
Zhiwei (Jinan) New Materials Co, Ltd. peut prendre en charge tri par calibre pour mortier de crépissage, mortier pour système d'isolation thermique par l'extérieur (EIFS), colle à carrelage, mastic mural, ainsi que les systèmes de mortier prêt à l'emploi.
Conseils pratiques pour la formulation
L'HPMC doit être testé dans la formulation réelle du mortier, et non pas uniquement en solution aqueuse. Le type de ciment, la granulométrie du sable, la poudre de polymère redispersible, la charge, les fibres, la température et le dosage d'eau ont tous une incidence sur les performances.
Un plan de test concret devrait inclure :
| Élément de test | Pourquoi c'est important |
|---|---|
| Rétention d'eau | Garantit la maîtrise de l'eau et la fiabilité des ouvrages |
| Temps ouvert | Indique la durée pendant laquelle le mortier reste utilisable |
| Résistance à la traction par adhérence | Confirme l'adhérence au panneau EPS ou au support |
| Résistance à la traction résistante à l'eau | Fait preuve de résistance après une exposition à l'eau |
| Résistance à la compression | Confirme les performances mécaniques |
| Résistance à la flexion | Confirme la résistance à la flexion |
| Rapport compression/flexion | Permet d'évaluer la souplesse |
| Aptitude au travail | Donne vraiment l'impression d'un véritable chantier |
| Résistance à la fissuration | Vérifie la stabilité à long terme de la surface |
Le dosage de l'HPMC doit être ajusté progressivement. Une bonne série de tests en laboratoire peut porter sur les concentrations suivantes : 0,15%, 0,20%, 0,25% et 0,30%. Dans de nombreux cas, une concentration comprise entre 0,20% et 0,25% offre le meilleur équilibre.
Conclusion
L'hydroxypropylméthylcellulose agit sur le mortier en améliorant sa rétention d'eau, en prolongeant son temps ouvert, en augmentant sa résistance à la traction par adhérence et en améliorant sa souplesse. Elle réduit également le rapport compression/flexion, ce qui aide le mortier de crépissage à résister à la fissuration dans les systèmes d'isolation par l'extérieur.
Cependant, l'HPMC doit être utilisé à la bonne dose. Une quantité insuffisante d'HPMC peut ne pas assurer une rétention d'eau ou une résistance de liaison suffisantes. Une quantité excessive d'HPMC peut réduire la résistance à la compression et à la flexion et augmenter les coûts.
Pour le mortier de plâtrage, la plage de dosage habituellement utilisée est généralement 0,201 TP3T à 0,251 TP3T du poids du mortier sec. Cette gamme offre une forte capacité de rétention d'eau, de meilleures performances de mise en œuvre, une adhérence améliorée et une plus grande souplesse, tout en limitant la perte de résistance.
Pour les fabricants qui souhaitent disposer d'un matériau fiable pour commencer leurs essais, Zhiwei HPMC 100K constitue un choix pratique pour les mortiers de crépissage et les mortiers pour systèmes d'isolation thermique par l'extérieur (SITE). Pour une meilleure rétention d'eau et une pâte plus résistante, Zhiwei HPMC 150K et Zhiwei HPMC 200K peut également être testé.