Durability of mortars modified by the effect of combining SPA polymers and supplementary cementitious materials

Durabilité des mortiers modifiés par l'effet de la combinaison de Polymère et des matériaux cimentaires supplémentaires

¹ Faculté des Sciences Exactes et Appliquées, Laboratoire de Chimie des Polymères, Université d’Oran 1, Ahmed Benbella, BP 1524, El Mnaouer, Oran 31000 ; Algérie
² Département de Génie Civil, Laboratoire des Matériaux LABMAT, ENPO Maurice Audin, Oran, 31000, Algérie
³ Ecole Supérieure des Sciences Appliquées, ESSAT, Tlemcen, Algérie
⁴ Faculté des Sciences Techniques, Université Mustapha Stambouli, Mascara, Algérie

Abstract

Nowadays, the major concern of professionals in the field of building materials is to improve the properties induced by the addition of different additives (polymers) and mineral additions (Supplementary Cement Materials SCMs) and to eventually adapt them to a particular application. This race towards performance has resulted in mortar formulations that are increasingly complex and rich in diversified additions. This is an industry-friendly practice since it generally yields a mortar modified by the combination of a polymer and SCMs, at low cost and low environmental impact, with an improved sustainability in the long term. In order to improve the durability of SCM-modified repair mortars, it seemed interesting to evaluate the influence of adding the styrene polyacrylic (SPA) Latex on the properties of these mortars when exposed to aggressive media such as acids. Composite mortars based on pozzolanic mineral additions, containing different levels of 0.5%, 1% and 2%^w latex, were stored in acid solutions, for various periods of immersion. The analysis of the microstructure of these mortars, after exposure to acid attack, was carried out by FTIR spectroscopy. The results obtained allowed to demonstrate the beneficial effect of adding the SPA polymer and the pozzolanic additions to the modified materials and to show their improved resistance to acid attacks, such as HNO₃ and H₃PO₄ solutions at 8%. The best durability properties of the mortars modified by the combination of the polymer and the additional cementitious materials observed in this study indicate a longer service life of the repaired structure when using this type of Latex-modified repair materials.

Résumé

Le souci majeur des professionnels dans le domaine des matériaux de construction est d’améliorer les propriétés induites par l’ajout des différents adjuvants (polymères) et des additions minérales (Matériaux Cimentaires Supplémentaires SCMs) et parfois de les adapter à une application particulière. Cette course à la performance s’est traduite par des formulations de mortiers de plus en plus complexes et riches de ces différents ajouts. Cette pratique est favorable à l'industrie, donnant généralement un mortier modifié par l'effet de la combinaison de l'ajout d'un polymère et des SCMs à faible coût, et à faible impact environnemental, avec l'amélioration de la durabilité à long terme. En vue d’améliorer la durabilité des mortiers modifiés de réparation à base des SCMs, on a évalué l’influence de l’ajout du Latex polyacrylique styrol (SPA) sur les caractéristiques de ces derniers vis-à-vis des milieux agressifs tels que les acides. Des mortiers composites avec des bases minérales pouzzolaniques et contenant différents taux de latex 0.5%, 1% et 2%w sont conservés dans les solutions acides pour diverses périodes d’immersion. L’analyse de la microstructure de ces mortiers après exposition à l’attaque acide est effectuée par spectroscopie IRTF. Les résultats obtenus permettent de mettre en évidence l’effet bénéfique de l’ajout du polymère SPA et des additions pouzzolaniques dans les matériaux modifiés et sur la résistance aux attaques acides telles que HNO₃ et H₃PO₄. Or, les meilleures propriétés de durabilité des mortiers modifiés par l'effet de la combinaison de polymère et des matériaux cimentaires supplémentaires observés dans cette étude, indiquent une plus longue durée de vie de la structure réparé en utilisant ce type de matériaux de réparation modifiés par des Latex