Pourquoi les anciens bâtiments romains ont survécu si longtemps
Les structures majestueuses de la Rome antique ont survécu pendant des millénaires – un témoignage de l’ingéniosité des ingénieurs romains, qui ont perfectionné l’utilisation du béton.
Mais comment leurs 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 ?
Le béton romain, dans de nombreux cas, s’est avéré plus durable que son équivalent moderne, qui peut se détériorer en quelques décennies. Aujourd’hui, les scientifiques à l’origine d’une nouvelle étude affirment 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 tels que les quais, les égouts et les zones sismiques.
L’équipe d’étude, comprenant 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 des morceaux blancs dans le béton, appelés clastes de chaux, donnaient au béton la capacité de cicatriser les fissures qui se formaient avec le temps. Les morceaux blancs avaient auparavant été négligés comme preuve d’un mélange bâclé 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 lors du choix et du traitement des matériaux », a déclaré l’auteur de l’étude Admir Masic, professeur agrégé de génie civil et environnemental à l’Institut de technologie du Massachusetts.
« Les érudits ont écrit des recettes précises et les ont imposées sur les chantiers de construction (à travers l’Empire romain) », a ajouté Masic.
Cette nouvelle découverte pourrait contribuer à rendre la fabrication du béton d’aujourd’hui plus durable, ébranlant potentiellement la société comme le faisaient autrefois 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 fondamentalement complètement changé la façon dont les humains vivent. »
Clastes calcaires et durabilité du béton
Le béton est essentiellement une pierre ou une roche artificielle, formée en mélangeant du ciment, un liant généralement 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 d’être mélangée) 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 sont apparus en raison de l’utilisation de chaux vive (oxyde de calcium) – la forme de calcaire sèche la plus réactive et la plus dangereuse – lors du mélange du béton, plutôt que ou en plus de la chaux éteinte.
Une analyse supplémentaire du béton a montré que les clastes de chaux se formaient à des températures extrêmes attendues de l’utilisation de la chaux vive, et le «mélange à chaud» était la clé de la nature durable du béton.
« Les avantages du mélange à chaud sont doubles », a déclaré Masic dans un communiqué de presse. « Premièrement, lorsque l’ensemble du béton est chauffé à des températures élevées, cela permet des chimies qui ne sont pas possibles si vous n’utilisiez que de la chaux éteinte, produisant des composés associés à haute température qui ne se formeraient pas autrement. Deuxièmement, cette température accrue réduit considérablement le durcissement et la prise. fois puisque 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 fait deux échantillons de béton, l’un suivant les formulations romaines et l’autre fait pour normes modernes, et les a délibérément fissurées. Au bout de deux semaines, l’eau ne pouvait plus s’écouler à travers le béton fabriqué selon une recette romaine, alors qu’elle traversait de part en part 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 exposition à l’eau, cicatrisant les fissures créées par les intempéries 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, sur la baie de Naples, étaient ce qui rendait le béton romain si résistant. Ce type de cendre a été transporté à travers le vaste empire romain pour être utilisé dans la construction et a été décrit comme un ingrédient clé du béton dans les récits des architectes et des historiens de l’époque.
Masic a déclaré que les deux composants sont importants, mais la chaux a été négligée dans le passé.
La recherche a été publiée dans la revue Science Advances.