Etude des interactions latex-ciment modèle : conséquences sur les propriétés rhéologiques

Le latex est utilisé dans les mortiers industriels dans le but d’améliorer les propriétés de ce matériau, tels que la maniabilité de la pâte à l’état frais, l’adhésion sur le support pour les mortiers-colles et les propriétés mécaniques à l’état durci du matériau. Ainsi l’adsorption du latex sur les phases minérales du ciment a un impact sur la rhéologie et les propriétés mécaniques du mortier frais et durci. Ce comportement résulte des interactions du latex avec les phases cimentaires et de l’avancement des différentes réactions d’hydratation elles-mêmes affectées par la présence de latex. Or, ces interactions ne sont toujours pas bien comprises du fait de la réactivité du ciment. L’objectif de ce travail est de mieux comprendre le rôle du latex en particulier l’influence de ses caractéristiques notamment la taille, le dosage et la densité surfacique de charge du latex, sur le comportement rhéologique du mortier au jeune âge et de ses propriétés à long terme en s’affranchissant de tous les effets liés à l’hydratation du ciment. Pour cela, nous travaillons avec un système modèle inerte qui permet de rendre compte des effets induits par le latex en s’affranchissant de la réactivité du ciment. L’influence des caractéristiques du latex sur les propriétés mécaniques d´une suspension de minéral inerte est estimée par des mesures de rhéométrie dynamique. Les résultats sont corrélés à l’adsorption des particules de latex sur la surface du minéral inerte qui estimée à travers l’établissement des isothermes d’adsorption. Pour ce faire, l’adsorption des différents latex est réalisée sur des surfaces planes de silice (lames de verre) couvertes d’hydrates de silicates de calcium C-S-H (principal hydrate de ciment). L’adsorption du latex sur le minéral inerte est observée directement par microscopie : soit par microscopie optique dans le cas des latex de grande taille (1µm) soit par microscopie à force atomique dans le cas de latex de petite taille (210nm). Les isothermes d’adsorption obtenues des trois latex étudiés, différant soit par la taille soit par la charge, ont montré que, à concentration massique équivalente, le latex chargé s’adsorbe plus que le non chargé, et le latex de petite taille s’adsorbe plus que le gros latex parce qu’il y a plus de particules en interaction avec la surface. La topographie d’adsorption des particules de latex sur la surface est également différente : les latex chargés apparaissent beaucoup plus agrégés que le latex non chargé. La filmification des latex n’est pas observée pour les dosages de latex étudiés. Un accord qualitatif a été obtenu avec les simulations numériques, par méthode Monte Carlo, de l’adsorption des latex. En ce qui concerne les propriétés rhéologiques, les mesures ont été réalisées sur des suspensions de calcite dans une solution saturée d’hydroxyde de calcium. Ces mesures mettent en évidence la contribution des particules de latex au réseau granulaire qui se traduit par l’augmentation de la déformation critique avec la quantité de latex.