Les anciens Romains étaient des maîtres bâtisseurs et des ingénieurs, capables de construire des aqueducs et des dômes qui sont encore intacts aujourd'hui. Et ces merveilles architecturales reposent sur un matériau de construction unique : le béton pouzzolanique, un matériau extraordinairement durable qui a donné aux structures romaines leur incroyable force.
Aujourd'hui encore, l'une de leurs structures, le Panthéon, encore intact et vieux de près de 2 000 ans, détient le record du plus grand dôme en béton non armé au monde.
Les propriétés de ce béton ont généralement été attribuées à ses ingrédients : la pouzzolane, un mélange de cendre volcanique – il tire son nom de la ville italienne de Pozzuoli, où il en existe un gisement important – et de chaux. Lorsqu'ils sont mélangés avec de l'eau, les deux matériaux peuvent réagir pour produire un béton solide.
Mais ce béton romain était apparemment très différent. Une équipe internationale de chercheurs dirigée par le professeur Masic du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a découvert que non seulement les matériaux sont légèrement différents de ce que nous aurions pu penser, mais que les techniques utilisées pour les mélanger étaient également différentes.
Des preuves ont été trouvées dans de petits morceaux blancs de chaux qui peuvent être découverts dans ce qui semble être du ciment par ailleurs bien mélangé. La présence de ces blocs avait auparavant été attribuée à un mauvais mélange ou à des matériaux, mais cela n'avait aucun sens pour le scientifique des matériaux du MIT, Admir Masic. Les Romains construisaient dans les délais, pour durer, et les maîtres bâtisseurs ne toléreraient jamais le béton mal mélangé.
"Si les Romains ont mis tant d'efforts pour fabriquer un matériau de construction exceptionnel, en suivant toutes les recettes détaillées qui avaient été mises au point au fil des siècles, pourquoi auraient-ils mis si peu d'efforts pour assurer la production d'un produit final bien mélangé ? Il doit y avoir plus dans cette histoire. », a déclaré le chercheur.
Masic et l'équipe, dirigée par l'ingénieur civil du MIT Linda Seymour, ont examiné des échantillons de béton romains vieux de 2 000 ans provenant du site archéologique de Privernum en Italie. Ces échantillons ont été soumis à une microscopie électronique à balayage de grande surface et à une spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie, à une diffraction des rayons X sur poudre et à une imagerie Raman confocale pour mieux comprendre les clastes de chaux.
L'une des questions à l'esprit était la nature de la chaux utilisée. La compréhension standard du béton pouzzolanique est qu'il utilise de la chaux éteinte. Tout d'abord, le calcaire est chauffé à des températures élevées pour produire une poudre caustique hautement réactive appelée chaux vive ou oxyde de calcium.
Le mélange de la chaux vive avec de l'eau donne de la chaux éteinte, ou hydroxyde de calcium : une pâte un peu moins réactive et moins caustique. Selon la théorie, c'est cette chaux éteinte que les anciens Romains mélangeaient avec de la pouzzolane.
Sur la base de l'analyse de l'équipe, les clastes de calcaire dans leurs échantillons ne sont pas compatibles avec cette méthode. Au lieu de cela, le béton romain a probablement été fabriqué en mélangeant de la chaux vive directement avec de la pouzzolane et de l'eau à des températures extrêmement élevées, soit seule, soit en plus de la chaux éteinte, un processus que l'équipe appelle "mélange à chaud", qui entraîne des clastes de chaux.
"Les avantages du mélange à chaud sont doubles", a déclaré Masic.
"Premièrement, lorsque tout le béton est chauffé à des températures élevées, cela permet la création de produits chimiques qui ne sont pas possibles si seule de la chaux éteinte était utilisée, produisant des composés associés à haute température qui ne se formeraient pas autrement. Deuxièmement, cette température accrue réduit considérablement les temps de durcissement, ce qui permet des temps de construction beaucoup plus rapides. »
Et il a un autre avantage : les éclats de chaux confèrent au béton des capacités d'auto-réparation remarquables.
Lorsque des fissures se forment dans le béton, elles se déplacent préférentiellement vers les clastes calcaires, qui ont une surface plus importante que les autres particules de la matrice. Lorsque l'eau pénètre dans la fissure, elle réagit avec la chaux pour former une solution riche en calcium qui sèche et durcit sous forme de carbonate de calcium, recollant la fissure et l'empêchant de se propager davantage.
Cela a été observé dans le béton d'un autre site vieux de 2 000 ans, la tombe de Caecilia Metella, où des fissures dans le béton ont été remplies de calcite. Cela peut également expliquer pourquoi le béton romain des barrages construits il y a 2 000 ans a survécu intact pendant des millénaires malgré le battement constant de l'océan.
Ensuite, l'équipe a testé ses découvertes en fabriquant du ciment pouzzolanique à partir de recettes anciennes et modernes utilisant de la chaux vive. Ils ont également réalisé un béton témoin sans chaux vive et effectué des tests de fissures. Effectivement, le béton de chaux vive fissuré a été entièrement réparé en deux semaines, mais le béton témoin est resté fissuré.
L'équipe travaille maintenant à commercialiser le béton comme une alternative plus écologique aux bétons actuels. Les Romains nous apprennent encore à construire.
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L'article Rome antique : le MIT découvre le secret d'un ciment qui dure des millénaires provient de Scenari Economici .
Cet article est une traduction automatique de la langue italienne d’un article publié sur le site Scenari Economici à l’URL https://scenarieconomici.it/roma-antica-il-mit-scopre-il-segreto-del-cemento-che-dura-millenni/ le Sun, 16 Jul 2023 20:00:15 +0000.