La recherche révèle la raison de la longévité du béton romain

L’origine de la durabilité des édifices romains antiques vient d’être révélée dans une étude qui a fait l’objet d’une publication. Les capacités auto-cicatrisantes du  béton romain semblent en être la raison. Explications. 

Si cette étude a été largement relayée par les média français, il nous semblait important de la graver dans le marbre béton, pour qu’elle soit bien archivée sur Build Green, notamment en référence aux solutions alternatives du tristement célèbre béton Portland.

Les aqueducs romains construits il y a plus de 2 000 ans sont toujours en activité. Le Panthéon de Rome reste le plus grand dôme en béton non armé du monde, avec un diamètre de 43,3 mètres. Dans le même temps, il n’est pas rare de voir des structures vieilles de moins de dix ans s’effondrer. Comprendre pourquoi les structures romaines restent debout a fait l’objet d’études par de nombreux chercheurs à travers le monde. Pourquoi, même dans des environnements hostiles tels que les littoraux ou les zones sismiques, ces structures restent-elles intactes ? Y a-t-il un matériel ou une méthode miraculeux qui a été perdu dans l’histoire ? Un groupe international de chercheurs dirigé par le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a fait la lumière sur ces questions, découvrant que ces structures avaient une capacité d’auto-guérison jusque-là négligée, et l’impact environnemental potentiellement énorme qu’elle peut avoir, pour créer des structures en béton plus durables à l’avenir.

Les conclusions ont été tirées grâce à l’analyse microscopique, à l’aide de technologies à rayons X, d’un échantillon de béton romain sur le mur de l’ancienne ville de Privernum, près de Rome. Cela a mis en évidence ce que nous savions déjà sur la composition du béton romain : tuf volcanique et autres granulats grossiers, liés entre eux par un mortier à base de chaux et de pouzzolane (un matériau trouvé dans la cendre volcanique, du nom de la ville de Pozzuoli, aux environs du Vésuve ).

L’analyse a également mis en évidence de minuscules minéraux blancs, appelés «clastes de chaux», qui avaient été notés précédemment mais attribués à un processus de mélange bâclé ou à des matières premières de mauvaise qualité. Ce que cette nouvelle étude suggère, c’est que ce sont ces grumeaux blancs inoffensifs qui confèrent au béton une capacité d’auto-guérison jusque-là non reconnue.

L’analyse a révélé différentes formes de carbonate de calcium, qui n’était pas présent comme matière première dans le mélange de béton initial. Ce que les résultats de la recherche suggèrent, c’est que ces clastes de chaux sont en fait une source de calcium facilement cassable et réactif dans le mélange de béton. Lorsque la structure se fissure et que l’eau pénètre (et cela se produit généralement là où il y a plus de clastes calcaires), il se produit une réaction chimique qui crée une solution de calcium saturée, qui cristallise sous forme de carbonate de calcium et remplit rapidement les fissures, réagissant avec la pouzzolane et renforçant davantage le matériel. En d’autres termes, il y a une réaction d’auto-guérison des fissures à l’intérieur des pièces, qui se produit spontanément et indéfiniment.

Mais ce processus chimique ne se produit, selon les chercheurs, qu’en raison de la façon dont ces structures sont fabriquées. Ils précisent que la chaux vive n’a pas été mélangée à de l’eau avant d’être ajoutée aux autres ingrédients, comme on comprend actuellement le processus de fabrication du béton (aussi appelé slacking). Au lieu de cela, il est probable que la méthode dite de « mélange à chaud » ait été utilisée, ce qui signifie que la chaux vive est d’abord mélangée avec les cendres et les agrégats, avant que l’eau ne soit ajoutée.

Forts de ces découvertes, les scientifiques ont l’intention d’utiliser ces mêmes méthodes dans la création de bétons modernes qui ont les mêmes caractéristiques d’auto-réparation. Selon eux, il s’agit d’une « méthode pour réduire l’empreinte carbone du ciment (qui représente jusqu’à 8 % des émissions mondiales totales de gaz à effet de serre), pour améliorer la longévité du béton grâce à l’incorporation de fonctionnalités d’auto-réparation. La durée de vie prolongée qui en résulte, combiné à une réduction du besoin de réparations importantes, pourrait ainsi réduire l’impact environnemental et améliorer le cycle de vie économique des constructions cimentaires modernes. »

Notre avis : ne soyons pas dupes ! Ce n’est pas en prolongeant la durée de vie du béton qu’on règlera la problématique des émissions de GES. La fabrication du ciment demande toujours autant de besoin en énergie, son transport reste aussi problématique, et son recyclage est loin d’être vertueux. Il serait plus judicieux de réserver l’usage du béton à de grands ouvrages (ponts, tunnels), pour lesquels les solutions alternatives sont plus compliquées !

Pour en savoir plus sur l’étude scientifique et suivre les auteurs pour de nouvelles découvertes, accédez à l’article complet .

Crédits Photos : Mathew Schwartz, Henry Paul/Unsplash, les chercheurs du MIT

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