Nombre de structures en béton bâties dans l'antiquité par les Romains sont toujours debout aujourd'hui. Même battues par les vagues pendant plus de 2.000 ans, elles continuent de résister à l'érosion. Mieux : elles se renforcent. Comment ? Une équipe de chercheurs américains propose une explication.
Exposées à l'assaut des vagues et de l'eau salée, les structures de béton construites en mer par nos ancêtres romains semblent gagner en résistance et en stabilité au fil des siècles. Au grand étonnement des ingénieurs modernes d'ailleurs qui, souvent, voient leurs propres structures s'effondrer en seulement quelques décennies.
Pour résoudre le mystère, des géologues de l'université de l’Utah ont étudié les microstructures de ce matériau d'une incroyable longévité. Et, surprise, ils ont découvert que l'eau de mer qui peut filtrer au travers de ces structures est responsable de la croissance de minéraux entrelacés, eux-mêmes à l'origine d'un accroissement de la cohésion du béton.
Sur cette photo prise au microscope, on observe la matrice de ciment romain (C-A-S-H pour calcium-aluminium-silicium hydratés) formée à partir de cendres volcaniques, de chaux et d’eau de mer ainsi que les cristaux de tobermorite qui la renforcent.
Sur cette photo prise au microscope, on observe la matrice de ciment romain (C-A-S-H pour calcium-aluminium-silicium hydratés) formée à partir de cendres volcaniques, de chaux et d’eau de mer ainsi que les cristaux de tobermorite qui la renforcent. © Marie Jackson, université de l’Utah
Béton romain : une recette à réinventer
Le béton romain, en effet, était construit à partir de cendres volcaniques. Les composants de celles-ci sont dissous par la percolation de l'eau de mer, permettant ainsi à des minéraux comme une tobermorite ou la phillipsite de croître dans cette ambiance hautement alcaline. La forme particulière que prennent les cristaux de ces minéraux renforce la résistance du béton à la fracture.
Les chercheurs espèrent désormais retrouver la recette exacte du béton romain. Ou plutôt, une recette de substitution, car si les Romains pouvaient exploiter de nombreuses cendres volcaniques, ce n'est pas le cas dans le monde moderne. Quoi qu'il en soit, il faut un peu de temps au béton romain pour qu'il se renforce au contact de l'eau de mer. Néanmoins, il pourrait servir dans des contextes particuliers, comme le projet d'exploitation de l'énergie marémotrice à Swansea (Royaume-Uni) qui nécessiterait quelque 120 années d'exploitation pour devenir rentable.
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Une équipe de chercheurs américains a réussi à percer le mystère autour de l’incroyable résistance du "béton romain". Son secret résiderait dans sa composition et la présence d'un ingrédient très particulier. Plus de 2.000 plus tard, certaines bâtisses construites à l’époque de l’Empire romain faiblissent avec le temps mais ne cèdent pas. Quel est le secret de ces constructions en béton qui semblent intouchables ? Des scientifiques américains pensent aujourd'hui avoir trouvé la réponse, résolvant ce qui est quasiment devenue une énigme au fil du temps.
En savoir plus :
http://www.maxisciences.com/beton/pourquoi-le-beton-de-la...Copyright © Gentside Découverte
En comparant le béton moderne et la version romaine, ces chercheurs de l’Université de l’Utah (États-Unis) ont en effet confirmé que le second était bien plus résistant, en particulier lorsqu'il s'agissait de constructions semi-marines comme des jetées ou des structures portuaires. Plus étonnant, les études ont déterminé que le matériau s'était même renforcé avec le temps. Une composition savamment pensée Le secret du béton romain réside en réalité dans sa composition : un mélange de chaux, de cendres et roches volcaniques mais également d’eau de mer. Et contre toute attente, c’est l’eau salée qui constituerait l’élément fort du mélange. Elle provoquerait une réaction chimique avec les matériaux volcaniques, amenant à la création de minéraux qui renforceraient le béton. Une prouesse vivement saluée par les scientifiques. "Les Romains ont consacré [à cette recette] énormément de travail, c'était des gens très très intelligents", s'est réjouie pour The Guardian, Marie Jackson, géologue à l’Université de l’Utah et principal auteur de l’étude publiée dans la revue American Mineralogist. Mais les scientifiques n'en sont pas restés là. Au cours d'une précédente étude, ils avaient déjà analysé des échantillons prélevés au cœur de structures romaines et découvert la présence d'un minéral très particulier : de la tobermorite alumineuse. C'est "une substance rare, qui est difficile à fabriquer", écrivent-ils. La naissance d'un minéral rare et difficile à fabriquer Fabriquer ce minéral en laboratoire requiert des températures élevées pour n'obtenir qu'une petite quantité de tobermorite alumineuse. Outre cette substance, les scientifiques ont constaté la présence d'un autre minéral appelé phillipsite. Comment ceux-ci parviennent-ils à se former dans le béton romain ? Auparavant, les scientifiques pensaient que c'était simplement la réaction chimique provoquée par ’assemblage des différents éléments précédemment évoqués qui favorisait l’apparition de ces minéraux. Le mélange aurait généré une certaine chaleur conduisant à de la "tobermorite alumineuse". Après avoir une nouvelle fois analysé ces échantillons, Jackson et son équipe ont toutefois fait la découverte d’un autre processus de fabrication de la substance. "En revenant sur le béton, j'ai trouvé une grande quantité tobermorite qui croissait à travers le tissu du béton, souvent en association avec phillipsite [un autre minéral]", a-t-elle expliqué. L'eau de mer, l'allié du béton d'antan Plus concrètement, l'équipe a constaté qu'au fil du temps, l’eau de mer s’est infiltrée à travers le béton ce qui a permis la dissolution des cristaux et des verres volcaniques, qui ont alors été remplacés par de la tobermorite alumineuse et le phillipsite. Et c'est l'augmentation de ces cristaux à la forme plate qui a permis avec le temps de renforcer le matériau avec l'âge. Le béton moderne lui, n’est pas supposé subir de tels changements et se dégrade donc lorsqu’il est en contact avec certains matériaux. Et pourquoi ne pas s'inspirer des Romains pour modifier notre fabrication ? Malheureusement, "la recette a été complètement perdue", a souligné Jackson. Par ailleurs, les Romains étaient plutôt chanceux quant aux roches dont ils disposaient. Cette recherche "ouvre une perspective complètement nouvelle de la façon dont le béton peut être produit - que ce que nous considérons comme des processus de corrosion peut en fait produire du ciment minéral extrêmement bénéfique et conduire à une résistance continue", a conclu Marie Jackson. Publié par Manon Costantini, le 08 juillet 2017
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