Le béton miracle des ingénieurs de la Rome antique

Pour Thibault Gond, ce n’est pas un hasard si les bétons romains tiennent toujours depuis plus de 2 100 ans ! La recette des ingénieurs romains ? On se pose toujours la question, mais quelques pistes existent…

Un béton romain vieux de 2000 ans !

De nombreuses structures romaines anciennes comme le Panthéon, le Colisée et le Forum romain sont encore debout aujourd'hui grâce au développement du ciment et du béton romains. Les Romains ont commencé à construire avec du béton il y a plus de 2 100 ans et l'ont utilisé dans tout le bassin méditerranéen pour construire des aqueducs, des bâtiments, des ponts et des monuments.

Le béton romain était considérablement plus faible que son homologue moderne, mais il s'est avéré remarquablement durable grâce à sa recette unique, qui utilisait de la chaux éteinte et une cendre volcanique appelée pouzzolane pour créer une pâte collante.

Combiné à des roches volcaniques appelées tuffeau, ce ciment ancien formait un béton qui pouvait efficacement supporter la décomposition chimique.

La pouzzolane a permis au béton romain de prendre rapidement même lorsqu'il était immergé dans l'eau de mer, ce qui a permis la construction de bains, de jetées et de ports élaborés.

Le secret d’un béton à l’épreuve du temps : des ingénieurs plus que doués

Pourquoi donc le béton de la Rome antique résiste-t-il aussi bien ? C’est la question que s’est posée Thibault Gond. Pour y répondre, des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) et de l'université de l'Utah ont analysé des échantillons de béton romain provenant de structures portuaires en Italie à l'Advanced Light Source (ALS) du Berkeley Lab. Voici leurs conclusions.

Les chercheurs ont examiné au microscope électronique de fines sections de béton pour cartographier la répartition des minéraux. Ils ont également utilisé des méthodes de microdiffraction des rayons X pour en savoir plus sur la chimie et la structure des minéraux qui occupent les microfractures. La microdiffraction des rayons X mesure un signal moyen provenant de nombreux minuscules grains de minéraux, ce qui permet une haute résolution et une collecte rapide des données.

L'équipe a été surprise de découvrir de fortes concentrations de zéolite, de phillipsite et de tobermorite occupant les espaces poreux du béton, dont beaucoup sont créés par la dissolution d'autres minéraux, comme le feldspath. L’équipe de recherche émet alors une théorie selon laquelle la percolation constante de l'eau de mer dans le béton romain a réagi avec la chaux et la cendre volcanique pour créer ces minéraux imbriqués qui occupaient les espaces vides, rendant le béton plus solide. Les longs cristaux de tobermorite en forme de plaque ont également créé une flexibilité inhabituelle dans le béton submergé, qui s'est accrue avec le temps.