Chapitre 2 Présentation des systèmes minéraux et latex étudiés
4.4 Relation entre le type d’interaction latex/ciment et la quantité de silicates
4.4.1 Pour les latex EVA/VeOVa
Pour les latex EVA/VeOVa, nous avons mis en évidence une interaction des latex avec la solution interstitielle du ciment et la surface du ciment. Cette interaction est de type iono-covalente. Elle se produit entre le système de stabilisation des latex et les sites cationiques présents dans la solution interstitielle du ciment, mais également avec les polymères présents à la surface de la particule de latex. Pour le latex EVA/VeOVa non chargé, la diminution de la concentration en calcium de la solution interstitielle et l’empoisonnement des sites de surface du ciment et des germes rallonge la durée de la période de germination. Une fois la germination terminée, la vitesse de croissance des hydrates est augmentée par rapport à celle du ciment pur. Cette modification induit un changement du mode de croissance des hydrates. Par ailleurs, au début de la période d’accélération, une diminution du degré d’hydratation du composite par rapport au ciment pur est observée. Cette tendance s’inverse à la fin de la période d’accélération puisque le degré d’hydratation des composites ciment/latex EVA/VeOVa devient supérieur à celui du ciment pur.
Le latex EVA/VeOVa chargé agit également sur la période de germination et la période de croissance. La présence de fonctions carboxylates dans le latex EVA/VeOVa chargé est à l’origine d’un nombre d’interactions iono-covalentes entre la solution interstitielle du ciment, le ciment et le latex plus important que pour le latex EVA/VeOVa non chargé. Cette augmentation du nombre d’interaction semble avoir une influence plus importante sur la période de croissance.
L’action retardatrice du latex semble due à une compétition entre une diminution du degré d’hydratation et l’accélération de la vitesse de croissance des hydrates.
A partir d’une certaine quantité de latex, c’est la diminution du degré d’hydratation qui l’emporte. Nous constatons d’ailleurs macroscopiquement qu’à ce taux de latex, un retard important est observé.
4.4.2 Pour les latex acryliques non ultrafiltrés
Une forte influence des tensioactifs est observée sur l’interaction des latex acryliques non ultrafiltrés avec la solution interstitielle du ciment et le ciment. Ces tensioactifs ont une action inhibitrice puisqu’ils diminuent la concentration de calcium consommée et la quantité de latex adsorbée sur le ciment. L’hypothèse de la formation de structures de type micelles/ions calcium reliées par des interactions de double couche a été évoquée. Par ailleurs, la formation de liaisons iono-covalentes a été mise en évidence. Ces interactions ont un effet sur la période d’accélération et sur le degré d’hydratation. Nous avons mis en évidence une influence des latex acryliques non ultrafiltrés essentiellement liée à une diminution du degré d’hydratation ciment.
4.4.3 Pour les latex acryliques ultrafiltrés
La forte influence des tensioactifs est confirmée puisque lorsque les latex sont ultrafiltrés, leur comportement est différent de celui des latex non ultrafiltrés. En effet, l’adsorption du latex sur le ciment et la consommation de calcium sont plus importantes. Nous avons observé que les latex ultrafiltrés ont alors une influence sur le degré d’hydratation similaire à celui du latex EVA/VeOVa chargé. En effet, l’action retardatrice du latex semble également due à une compétition entre une diminution du degré d’hydratation et l’accélération de la vitesse de croissance des hydrates. A forte quantité de latex, c’est la diminution du degré d’hydratation qui l’emporte. Ces modifications sont accompagnées de la formation de liaisons iono-covalentes issues des fonctions carboxylates.
4.4.4 Pour les latex commerciaux
Pour les latex EVA et SA, deux comportements très différents sont observés.
Le latex EVA influe peu sur la période de germination. Il agit sur la période de croissance des hydrates en augmentant sa durée. Parallèlement, ce latex diminue le degré d’hydratation. Nous avons d’ailleurs mis en évidence, une action retardatrice du latex essentiellement liée à une diminution du degré d’hydratation.
A l’inverse, le latex SA augmente la durée des périodes de germination et de croissance. Son action est similaire à celle des latex acryliques ultrafiltrés et EVA/VeOVa chargé.
Nous avons mis en évidence pour l’ensemble des familles de latex une action sur le degré d’hydratation du composite. Nous nous sommes interrogés sur l’incidence de cette influence sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des composites. Ce point est développé dans le chapitre suivant.
L’essentiel
Le mécanisme à l’origine du retard d’hydratation a été étudié en fonction des caractéristiques chimiques des latex. Pour cela, une quantification de la complexation du latex avec le calcium et de l’adsorption du latex sur le ciment a été menée. Elle a été complétée par le suivi temporel du degré d’hydratation du composite ciment/latex.
Pour les latex acryliques ultrafiltrés et EVA/VeOVa chargé, les fonctions carboxylates semblent jouer un rôle prépondérant dans l’interaction latex/ciment. En effet, l’apparition de liaisons chimiques visibles par spectroscopie infrarouge prouvent qu’elles se complexent avec les ions présents dans la solution interstitielle du ciment et à la surface des grains de ciment pour former des chélates. Cette interaction a une influence sur la germination et la croissance des hydrates. De plus, l’action retardatrice des latex semble provenir d’une compétition entre l’accélération de la vitesse de croissance et de la diminution du degré d’hydratation.
Pour les latex acryliques non ultrafiltrés, les fonctions sulfates présentes dans les molécules hydrosolubles semblent avoir une forte influence sur l’interaction latex/solution interstitielle et ciment. Elles semblent, en effet, avoir une action inhibitrice sur cette interaction dans la solution interstitielle ainsi que sur la quantité de latex adsorbée sur le ciment. Ces interactions influent sur la période d’accélération de l’hydratation et entraînent une diminution du degré d’hydratation du composite par rapport au ciment pur. Dans ce cas, l’action retardatrice du latex semble essentiellement associée à une diminution du degré d’hydratation au maximum du pic exothermique.
Pour le latex EVA/VeOVa non chargé, l’interaction latex/ciment semble provenir essentiellement de l’alcool polyvinylique du système de stabilisation. L’action sur l’hydratation se fait sur la germination et sur la croissance des hydrates sans discontinuité. Le latex augmente les durées des périodes d’induction et d’accélération. En outre, une fois que la croissance commence, elle se fait plus rapidement en présence de latex que dans le ciment pur. De plus, les degrés d’hydratation sont plus faibles que ceux du ciment pur au début de la période d’accélération. Cette tendance s’inverse après la fin de la période d’accélération.
Pour les latex EVA, l’interaction avec la solution interstitielle du ciment semble provenir essentiellement de l’alcool polyvinylique du système de stabilisation. Cette interaction influe principalement sur la période d’accélération de l’hydratation et le degré d’hydratation. Il semble par ailleurs que l’effet retardateur du latex soit essentiellement associé à une diminution du degré d’hydratation au maximum du pic exothermique.
A l’inverse, dans le cas du composite ciment/latex SA l’interaction provient du système de stabilisation mais également d’une autre partie du latex qui peut être le cœur et/ou les molécules hydrosolubles présentes dans la solution interstitielle du latex. Dans ce cas, une influence sur la germination et la période d’accélération est observée. L’action retardatrice du latex SA semble liée, comme pour les latex acryliques ultrafiltrés et EVA/VeOVa chargé à une compétition entre l’accélération de la vitesse de croissance et la diminution du degré d’hydratation.