Les structures majestueuses de la Rome antique ont survécu pendant des millénaires, témoignage de l’ingéniosité des ingénieurs romains, qui ont perfectionné l’utilisation du béton.

Mais comment ses matériaux de construction ont-ils aidé à maintenir des bâtiments colossaux comme le Panthéon (qui a le plus grand dôme non renforcé du monde) et le Colisée debout pendant plus de 2 000 ans ?

L’histoire du site culturel le plus visité d’Italie

Le béton romain s’est, dans de nombreux cas, avéré plus durable que son équivalent moderne, qui peut se détériorer au fil des décennies. Maintenant, les scientifiques derrière une nouvelle étude disent avoir découvert l’ingrédient mystérieux qui a permis aux Romains de rendre leur matériau de construction si durable et de construire des structures élaborées dans des endroits difficiles comme les quais, les égouts et les zones sismiques.

L’équipe d’étude, qui comprend des chercheurs des États-Unis, d’Italie et de Suisse, a analysé des échantillons de béton vieux de 2 000 ans prélevés sur un mur d’enceinte du site archéologique de Privernum, dans le centre de l’Italie, et dont la composition est similaire à celle d’autres bétons trouvés. dans tout l’empire romain.

Ils ont découvert que les morceaux blancs dans le béton, connus sous le nom de clastes de chaux, donnaient au béton la capacité de guérir les fissures qui se sont formées avec le temps. Les morceaux blancs ont déjà été négligés comme preuve d’un mélange imprudent ou d’une matière première de mauvaise qualité.

« Pour moi, il était vraiment difficile de croire que les anciens (ingénieurs) romains ne feraient pas du bon travail, car ils ont vraiment fait des efforts minutieux pour choisir et traiter les matériaux », a déclaré l’auteur de l’étude, Admir Masic, professeur agrégé de sciences civiles et génie environnemental au Massachusetts Institute of Technology.

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« Les érudits ont écrit des recettes précises et les ont appliquées sur les chantiers de construction (dans tout l’Empire romain) », a ajouté Masic.

La nouvelle découverte pourrait contribuer à rendre la fabrication du béton d’aujourd’hui plus durable, ébranlant potentiellement la société comme l’ont fait les Romains.

« Le béton a permis aux Romains d’avoir une révolution architecturale », a déclaré Masic. « Les Romains ont pu créer et transformer les villes en quelque chose d’extraordinaire et de beau à vivre. Et cette révolution a complètement changé la façon dont les humains vivent. »

Les touristes visitent le Colisée à Rome en juin 2019. Le crédit: EyesWideOpen/Getty Images

Clastes calcaires et durabilité du béton.

Le béton est essentiellement une pierre ou une roche artificielle, formée en mélangeant du ciment, un liant normalement composé de calcaire, d’eau, de granulats fins (sable ou roche finement concassée) et granulat grossier (gravier ou pierre concassée).

Les textes romains avaient suggéré l’utilisation de la chaux éteinte (lorsque la chaux est d’abord combinée avec de l’eau avant le mélange) dans le liant, et c’est pourquoi les érudits avaient supposé que c’était ainsi que le béton romain était fabriqué, a déclaré Masic.

Après une étude plus approfondie, les chercheurs ont conclu que les clastes de chaux étaient dus à l’utilisation de chaux vive (oxyde de calcium), la forme sèche de calcaire la plus réactive et la plus dangereuse, lors du mélange du béton, à la place ou en plus de la chaux éteinte. .

Une analyse plus approfondie du béton a montré que les clastes de chaux se formaient aux températures extrêmes attendues de l’utilisation de la chaux vive, et le «mélange à chaud» était la clé de la nature durable du béton.

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« Les avantages du mélange à chaud sont doubles », a déclaré Masic dans un communiqué de presse. « Premièrement, lorsque le béton est généralement chauffé à des températures élevées, il permet des processus chimiques qui ne sont pas possibles si seule la chaux éteinte est utilisée, produisant des composés associés à haute température qui ne se formeraient pas autrement. Deuxièmement, cette augmentation de la température réduit considérablement les temps de durcissement et de prise car toutes les réactions sont accélérées, permettant une construction beaucoup plus rapide. »

Pour déterminer si les clastes de chaux étaient responsables de la capacité apparente du béton romain à se réparer, l’équipe a mené une expérience.

Ils ont réalisé deux échantillons de béton, l’un suivant les formulations romaines et l’autre fait à la main. normes modernes et les a délibérément déchiffrées. Au bout de deux semaines, l’eau ne pouvait plus s’écouler dans le béton fabriqué avec une recette romaine, alors qu’elle traversait le morceau de béton fabriqué sans chaux vive.

Leurs découvertes suggèrent que les clastes de chaux peuvent se dissoudre dans les fissures et recristalliser après une exposition à l’eau, cicatrisant les fissures altérées avant qu’elles ne se propagent. Les chercheurs ont déclaré que ce potentiel d’auto-guérison pourrait ouvrir la voie à la production d’un béton moderne plus durable et donc plus durable. Une telle mesure réduirait l’empreinte carbone du béton, qui représente jusqu’à 8 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre, selon l’étude.

Pendant de nombreuses années, les chercheurs ont pensé que les cendres volcaniques de la région de Pozzuoli dans la baie de Naples étaient ce qui rendait le béton romain si solide. Ce type de cendre a été transporté à travers le vaste empire romain pour être utilisé dans la construction, et a été décrit par les architectes et les historiens de l’époque comme un ingrédient clé du béton.

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Masic a déclaré que les deux composants sont importants, mais que la chaux a été négligée dans le passé.

La recherche a été publiée dans le Revue Science Advances.