Dans ce travail, nous choisissons, dans l'optique de mieux comprendre le rôle joué par les éthers de cellulose dans les mortiers monocouches, d'utiliser la rhéomètrie pour identifier les mécanismes d'action de ces molécules au sein d'une pâte de ciment. Nous développons ainsi les protocoles et l'analyse associée nous permettant, à partir de mesures macroscopiques, d'affiner notre compréhension de ces molécules à une échelle microscopique. Puis, nous extrapolons de nos résultats les conséquences d'une modification du dosage ou des paramètres moléculaires de l'éther dans le cas du mortier monocouche et de sa mise en œuvre. Dans une première partie, nous étudions l'influence de l'ajout d'éthers sur la viscosité du fluide interstitiel d'une suspension cimentaire et le rôle de ce paramètre sur la rétention d'eau. Dans une deuxième partie, nous étudions l'effet des éthers de cellulose sur le seuil d'écoulement et la déformation critique de pâtes de ciment et le rôle de ces paramètres sur la capacité d'adhésion du mortier. Dans une troisième partie, nous étudions l'effet des éthers de cellulose sur la viscosité d'une pâte de ciment et le rôle de ce paramètre sur la facilité de lissage / We choose in this work to use rheology to understand the role of cellulose ethers in render mortars and identify their mechanisms of action in a cement paste. We develop some protocols and their analysis to improve, from macroscopic measurements, our understanding of these molecules at a microscopic scale. We then extrapolate from our results the consequences of a change in amount, nature or chemical structure of the ether on the render mortar fresh properties. In a first part, we study the influence of ethers on the viscosity of a cement paste interstitial fluid and the effect of this viscosity on water retention. In a second part, we study the effect of cellulose ethers on the yield stress and critical deformation of cement pastes and the role of these rheological parameters on the properties of the render mortar. In a third part, we focus on the influence of cellulose ethers on the viscosity of cement pastes and the role of this parameter on the application easiness of the render mortar

Dans ce travail, nous choisissons, dans l'optique de mieux comprendre le rôle joué par les éthers de cellulose dans les mortiers monocouches, d'utiliser la rhéomètrie pour identifier les mécanismes d'action de ces molécules au sein d'une pâte de ciment. Nous développons ainsi les protocoles et l'analyse associée nous permettant, à partir de mesures macroscopiques, d'affiner notre compréhension de ces molécules à une échelle microscopique. Puis, nous extrapolons de nos résultats les conséquences d'une modification du dosage ou des paramètres moléculaires de l'éther dans le cas du mortier monocouche et de sa mise en œuvre. Dans une première partie, nous étudions l'influence de l'ajout d'éthers sur la viscosité du fluide interstitiel d'une suspension cimentaire et le rôle de ce paramètre sur la rétention d'eau. Dans une deuxième partie, nous étudions l'effet des éthers de cellulose sur le seuil d'écoulement et la déformation critique de pâtes de ciment et le rôle de ces paramètres sur la capacité d'adhésion du mortier. Dans une troisième partie, nous étudions l'effet des éthers de cellulose sur la viscosité d'une pâte de ciment et le rôle de ce paramètre sur la facilité de lissage

Les éthers de cellulose (EC) sont des adjuvants couramment introduits dans les mortiers pour améliorer leurs propriétés. Malgré le retard d’hydratation du ciment engendré par ces polysaccharides, ils sont capables d’améliorer la maniabilité et la rétention d’eau des matériaux cimentaires.Cette étude a été initiée afin d’accroître les connaissances sur l’effet des EC sur la rétention d’eau des mortiers à l’état frais. L’objectif est double : identifier les paramètres physico-chimiques jouant un rôle clé et clarifier les mécanismes d’action de dérivés cellulosiques dans les matériaux cimentaires.Pour ce faire, grâce à un large panel d’EC, l’influence des paramètres structuraux des molécules a été élucidée. Les résultats ont démontré que la masse moléculaire était un paramètre primordial alors que les degrés de substitution des groupements greffés sur la molécule ont un impact négligeable sur la rétention d’eau des mortiers. Pour comprendre les mécanismes d’action des EC dans les phénomènes de rétention d’eau, deux pistes ont été explorées. La première a consisté à savoir s’il existait une relation entre le comportement rhéologique des mortiers et leur capacité à retenir l’eau lors d’un contact avec un substrat. L’étude rhéologique a montré que les EC sont des agents viscosants et que pour des EC ayant des degrés de substitution identiques, la viscosité et la rétention d’eau du mortier semblent aller de paire. Cependant, cette relation n’est pas aussi simple. En effet, des propriétés de rétention d’eau différentes ont été mesurées pour des mortiers ayant des consistances voisines. La capacité des mortiers à retenir l’eau ne peut donc pas être déterminée uniquement à partir de son comportement rhéologique. Par ailleurs, d’autres molécules telles que les dérivés de l’amidon, ont mis en évidence une évolution opposée de la rétention d’eau avec les propriétés rhéologiques. Ainsi, la consistance d’un mortier ne peut pas à elle seule expliquer les phénomènes de rétention d’eau des mortiers adjuvantés avec les éthers de cellulose.La seconde hypothèse souvent avancée pour expliquer les propriétés de rétention d’eau est que les dérivés cellulosiques forment une barrière de diffusion à l’eau dans le mortier. La capacité des polymères à former des films a été étudiée à l’aide de deux techniques de résonance magnétique nucléaire (RMN) : la RMN à gradients de champ et la relaxométrie RMN. A l’aide de ces deux techniques, il a été montré que les EC n’ont aucun effet sur le coefficient de diffusion de l’eau dans le volume et à la surface des solides. Une étude temporelle menée par relaxométrie a mis en avant l’importance de la quantité d’eau piégée transitoirement à la surface des solides. / Cellulose ethers (CE) are commonly used as additives to improve the quality of cement-based materials. As admixtures, they improve the properties of mortars such as workability, open time and water retention. This study is devoted to improve the knowledge on the influence of cellulose ethers on the freshly-mixed mortars water retention. The aims of this thesis are to identify they key structural parameters of the CE which influence the water retention and to clarify the water retention mechanisms of CE in freshly mixed mortars.In this frame, the influence of cellulose ethers molecular parameters was explored. The results demonstrated that molecular weight is the key parameter concerning the water retention capacity of mortars. On the contrary, the substitution degrees seem to have a lower impact on this property. To understand water retention mechanisms, two ways were investigated. The first hypothesis is that there is a relationship between the rheological behavior of mortars and their ability to retain water upon contact with a substrate. The rheological study showed that CE are viscosity modifiers. Moreover, for CE with the same substitution parameters, mortar’s viscosity and its water retention seem to go hand in hand. However, this relationship is not so simple. Indeed, the water retention properties were measured for different mortars with close consistencies. This comparison demonstrated that the ability of mortars to retain water cannot be determined from its rheological behavior. In addition, other molecules such as starch derivatives, showed an opposite trend: the higher the consistency, the lower the water retention. Thus, mortar’s consistency is not the only parameter which can explain water retention capacities of CE-admixed mortars.The second hypothesis proposed to explain water retention properties is that cellulose derivatives form a diffusion barrier to water into the fresh mortar, because CE used to form film. The ability of polymers to reduce water mobility was investigated using two techniques of nuclear magnetic resonance (NMR): NMR field gradient and relaxometry NMR. Using these two techniques, it was shown that the EC have no effect on the diffusion coefficient of water in the volume and surface of solids. A study conducted by relaxometry NMR highlighted the importance of the amount of water trapped temporarily at the surface of solids.

Les éthers de cellulose (EC) sont des adjuvants couramment introduits dans les mortiers pour améliorer leurs propriétés. Malgré le retard d'hydratation du ciment engendré par ces polysaccharides, ils sont capables d'améliorer la maniabilité et la rétention d'eau des matériaux cimentaires.Cette étude a été initiée afin d'accroître les connaissances sur l'effet des EC sur la rétention d'eau des mortiers à l'état frais. L'objectif est double : identifier les paramètres physico-chimiques jouant un rôle clé et clarifier les mécanismes d'action de dérivés cellulosiques dans les matériaux cimentaires.Pour ce faire, grâce à un large panel d'EC, l'influence des paramètres structuraux des molécules a été élucidée. Les résultats ont démontré que la masse moléculaire était un paramètre primordial alors que les degrés de substitution des groupements greffés sur la molécule ont un impact négligeable sur la rétention d'eau des mortiers. Pour comprendre les mécanismes d'action des EC dans les phénomènes de rétention d'eau, deux pistes ont été explorées. La première a consisté à savoir s'il existait une relation entre le comportement rhéologique des mortiers et leur capacité à retenir l'eau lors d'un contact avec un substrat. L'étude rhéologique a montré que les EC sont des agents viscosants et que pour des EC ayant des degrés de substitution identiques, la viscosité et la rétention d'eau du mortier semblent aller de paire. Cependant, cette relation n'est pas aussi simple. En effet, des propriétés de rétention d'eau différentes ont été mesurées pour des mortiers ayant des consistances voisines. La capacité des mortiers à retenir l'eau ne peut donc pas être déterminée uniquement à partir de son comportement rhéologique. Par ailleurs, d'autres molécules telles que les dérivés de l'amidon, ont mis en évidence une évolution opposée de la rétention d'eau avec les propriétés rhéologiques. Ainsi, la consistance d'un mortier ne peut pas à elle seule expliquer les phénomènes de rétention d'eau des mortiers adjuvantés avec les éthers de cellulose.La seconde hypothèse souvent avancée pour expliquer les propriétés de rétention d'eau est que les dérivés cellulosiques forment une barrière de diffusion à l'eau dans le mortier. La capacité des polymères à former des films a été étudiée à l'aide de deux techniques de résonance magnétique nucléaire (RMN) : la RMN à gradients de champ et la relaxométrie RMN. A l'aide de ces deux techniques, il a été montré que les EC n'ont aucun effet sur le coefficient de diffusion de l'eau dans le volume et à la surface des solides. Une étude temporelle menée par relaxométrie a mis en avant l'importance de la quantité d'eau piégée transitoirement à la surface des solides.

Les éthers de cellulose (EC) sont des agents rétenteurs d'eau très utilisés dans les matériaux de construction: ils limitent fortement la perte d'eau due principalement à l'absorption dans le substrat pendant la cure, favorisant ainsi les réactions d'hydratation du ciment nécessaires à la prise qui assurent de bonnes propriétés mécaniques pour le matériau final. Cependant les causes exactes de ce phénomène de rétention d'eau restent encore incomprises à ce jour. Dans ce travail de thèse, afin d'analyser les mécanismes de la rétention, nous tentons de mieux comprendre pourquoi et comment les transferts hydriques sont modifiés en présence d'EC. Dans un premier temps, nous montrons, grâce à des tests de filtration et par les méthodes usuelles de caractérisation (microscopie, diffusion de la lumière) que les EC en solution forment des agrégats polydisperses de plusieurs dizaines de microns de diamètre. Nous montrons ensuite qu'une solution d'EC passant à travers un matériau poreux modèle (tamis) bouche progressivement ce tamis, même si la taille de maille est nettement supérieure à celle des agrégats, du fait d'un effet de blocage statistique. Cet effet de coincement se produit également lors de l'écoulement à travers un milieu poreux 3D (empilements de billes de verre), ce qui conduit à l'arrêt du fluide après une certaine hauteur de pénétration dans le milieu. Enfin, en revenant aux tests standards de rétention avec le matériau réel (mortier) puis en les comparant au test de filtration à travers un tamis nous montrons que ce dernier est un bon test alternatif qui permet de caractériser la capacité de rétention des EC / In building materials, such as mortars, cellulose ethers (CE) are used as water-retention agents. They prevent the loss of water due to absorption into the substrate during curing stage. They maintain wet conditions for proper hardening and final properties. However, the cause of retention remains unknown. First, we show through filtration tests and usual characterization methods (microscopy, light scattering) that CE solutions are composed of polydisperse aggregates of several tens of microns in diameter. We then show that a CE solution passing through a model porous medium (sieve) progressively block the sieve, even if the mesh size is much larger than the aggregates diameter, due to a statistical effect of blocking. This jamming effect also occurs during the flow through a 3D porous medium (stacks of glass beads), which led to the stopping of the fluid after a certain penetration depth of the medium. Finally, coming back to the retention standard tests with the real material (mortar) and comparing them to the filtration test we show that the latter is a good alternative test to characterize the CE retention capacity

Les éthers de cellulose (EC) sont des agents rétenteurs d'eau très utilisés dans les matériaux de construction: ils limitent fortement la perte d'eau due principalement à l'absorption dans le substrat pendant la cure, favorisant ainsi les réactions d'hydratation du ciment nécessaires à la prise qui assurent de bonnes propriétés mécaniques pour le matériau final. Cependant les causes exactes de ce phénomène de rétention d'eau restent encore incomprises à ce jour. Dans ce travail de thèse, afin d'analyser les mécanismes de la rétention, nous tentons de mieux comprendre pourquoi et comment les transferts hydriques sont modifiés en présence d'EC. Dans un premier temps, nous montrons, grâce à des tests de filtration et par les méthodes usuelles de caractérisation (microscopie, diffusion de la lumière) que les EC en solution forment des agrégats polydisperses de plusieurs dizaines de microns de diamètre. Nous montrons ensuite qu'une solution d'EC passant à travers un matériau poreux modèle (tamis) bouche progressivement ce tamis, même si la taille de maille est nettement supérieure à celle des agrégats, du fait d'un effet de blocage statistique. Cet effet de coincement se produit également lors de l'écoulement à travers un milieu poreux 3D (empilements de billes de verre), ce qui conduit à l'arrêt du fluide après une certaine hauteur de pénétration dans le milieu. Enfin, en revenant aux tests standards de rétention avec le matériau réel (mortier) puis en les comparant au test de filtration à travers un tamis nous montrons que ce dernier est un bon test alternatif qui permet de caractériser la capacité de rétention des EC