Du béton romain pour demain

Les Romains sont reconnus pour leur talent exceptionnel dans la construction de bâtiments. Ils ont développé des techniques architecturales innovantes qui ont été utilisées pendant des siècles. Les bâtiments romains étaient souvent grandioses et imposants, comme les arènes, les thermes et les aqueducs. Les bâtiments romains ont souvent été conçus pour être durables et fonctionnels, et beaucoup d’entre eux subsiste encore aujourd’hui. Mais qui sait que nombre de ces merveilles ont été construites en béton ? Le Panthéon, à Rome, inauguré en 128 après J.-C., le plus grand dôme de béton jamais réalisé à ce jour. Quant aux aqueducs antiques, qui sont encore des pièces essentielles du réseau de distribution d’eau de la capitale italienne.

Alors que l’industrie bétonnière est jugée responsable de 7 % à 8 % de l’ensemble des émissions de gaz à effet de serre, cette technique millénaire présente une solution de réduction de son impact carbone.

La constitution du béton romain

Des scientifiques aux Etats-Unis ont découvert pourquoi le ciment romain était suffisamment résistant pour supporter 2000 années de vie.

Les romains utilisaient tout simplement moins de chaux, qu’ils obtenaient en chauffant les fours à seulement 900°C contre 1450°C dans les fours actuels. Rien que cela permet d’économiser en rejet de CO₂.

Pour obtenir un ciment si solide et résistant aux attaques chimiques ou encore à l’eau, les romains mélangeaient la chaux avec de la roche volcanique, ou de la pouzzolane, une roche naturelle provonant de roches volcaniques. Les composants 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.

vue microscopique du béton romain antique

Pour les structures, la chaux et les cendres mélangé à l’eau saline se lie instantanément par réaction chimique, formant du mortier. La chaux ainsi hydratée réagissait avec les cendres pour solidifier la mixture dans son ensemble. Ainsi, il a été 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.

L’auto-régénération du béton

Lorsque des fissures commencent à se former dans le béton, le matériau peut réagir avec l’eau, créant une solution saturée en calcium, qui peut recristalliser sous forme de carbonate de calcium et remplir rapidement la fissure. Elle peut aussi réagir avec la pouzzolane pour renforcer davantage le matériau composite. Ces réactions se produisent spontanément et cicatrisent donc automatiquement les fissures avant qu’elles ne se propagent.

Les chercheurs espèrent désormais retrouver la recette exacte du béton romain. Ou plutôt, une recette de substitution à la roche volcanique, rôle que pourrait jouer la pouzzolane : « La pouzzolane pourrait répondre à 40% de la demande mondiale en termes de ciment Portland. Il y a des sources de pouzzolane partout dans le monde. L’Arabie Saoudite n’a pas de cendres mais des montagne de pouzzolane » d’après le professeur Monteiro du département des énergies du Berkeley National Laboratory en Californie.