Le béton romain antique pourrait s’auto-réparer grâce au « mélange à chaud » avec de la chaux vive


Une ancienne stratégie de fabrication inattendue peut détenir la clé de la conception d’un béton qui dure des millénaires.

Au cours du processus de mélange à chaud, les clastes de chaux développent une architecture nanoparticulaire caractéristiquement fragile, créant une source de calcium facilement fracturée et réactive, qui, comme l’a proposé l’équipe, pourrait fournir une fonctionnalité d’auto-guérison essentielle.

Dès que de minuscules fissures commencent à se former dans le béton, elles peuvent préférentiellement traverser les clastes calcaires de grande surface.

Ce matériau peut alors réagir avec l’eau, créant une solution saturée de calcium, qui peut recristalliser sous forme de carbonate de calcium et remplir rapidement la fissure, ou réagir avec des matériaux pouzzolaniques pour renforcer davantage le matériau composite. Ces réactions se produisent spontanément et cicatrisent donc automatiquement les fissures avant qu’elles ne se propagent. Un soutien antérieur à cette hypothèse a été trouvé grâce à l’examen d’autres échantillons de béton romains qui présentaient des fissures remplies de calcite.

Pour prouver que c’était bien le mécanisme responsable de la durabilité du béton romain, l’équipe a produit des échantillons de béton mélangé à chaud qui incorporaient à la fois des formulations anciennes et modernes, les ont délibérément fissurées, puis ont fait couler de l’eau à travers les fissures. Effectivement : en deux semaines, les fissures étaient complètement cicatrisées et l’eau ne pouvait plus couler. Un morceau de béton identique fabriqué sans chaux vive n’a jamais cicatrisé et l’eau a continué à couler à travers l’échantillon. À la suite de ces tests réussis, l’équipe travaille à la commercialisation de ce matériau cimentaire modifié.

« C’est excitant de penser à la façon dont ces formulations de béton plus durables pourraient non seulement prolonger la durée de vie de ces matériaux, mais aussi comment elles pourraient améliorer la durabilité des formulations de béton imprimées en 3D », déclare Masic.

Grâce à la durée de vie fonctionnelle prolongée et au développement de coffrages en béton plus légers, il espère que ces efforts pourront contribuer à réduire l’impact environnemental de la production de ciment, qui représente actuellement environ 8 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Avec d’autres nouvelles formulations, comme le béton capable d’absorber le dioxyde de carbone de l’air, un autre axe de recherche actuel du laboratoire Masic, ces améliorations pourraient contribuer à réduire l’impact climatique global du béton.

L’équipe de recherche comprenait Janille Maragh du MIT, Paolo Sabatini du DMAT en Italie, Michel Di Tommaso de l’Instituto Meccanica dei Materiali en Suisse et James Weaver du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’Université de Harvard.

Les travaux ont été réalisés avec l’aide du Musée Archéologique de Priverno en Italie.

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