Il est plus qu’évident que la civilisation romaine nous a influencée et fascinée notamment par la longévité impressionnante de certaines de ses structures. Après des milliers d’années, certaines bâtisses résistent encore à l’épreuve du temps et elles sont toujours présentes alors que le béton moderne s’érode bien plus rapidement, parfois en quelques décennies seulement. Ceci a particulièrement été observé concernant les structures portuaires très exposées aux perturbations des vagues et à l’érosion.

Une résistance au fil du temps

Les scientifiques ont maintenant découvert l’incroyable chimie qui se cache derrière ce phénomène et se rapprochent de la découverte de sa recette perdue de longue date. En fin de compte, le béton romain est non seulement plus durable que ce que nous pouvons fabriquer aujourd’hui, mais il devient de plus en plus solide au fil du temps.

Des chercheurs de l’université de Utah ont décortiqué les mystères du béton romain pendant des années. Ils ont maintenant cartographié sa structure cristalline, en déterminant exactement comment ce matériau ancien se solidifie avec le temps.

Comment fabriquons-nous le béton moderne déjà ?

Le béton moderne est généralement fabriqué avec du ciment Portland, un mélange de sable de silice, de calcaire, d’argile, de craie et d’autres ingrédients fondus ensemble à des températures très élevés. Dans le béton, cette pâte lie les «agrégats» – des morceaux de roche et de sable.

Cet agrégat doit être inerte, car toute réaction chimique indésirable peut provoquer des fissures dans le béton, entraînant une érosion et un effondrement des structures. C’est pourquoi le béton n’a pas la longévité des roches naturelles.

Une découverte plus que surprenante

Le béton romain en contre partie a été créé avec des cendres volcaniques, de la chaux et de l’eau de mer, tirant parti d’une réaction chimique que les Romains ont pu observer dans des gisements de cendres volcaniques à ciment naturel, appelés tufs volcaniques.

Le mortier de cendres volcaniques était mélangé à une plus grande quantité de roche volcanique, qui continuerait alors à réagir avec le matériau, rendant ainsi le ciment romain beaucoup plus durable que vous ne le croyez.

L’équipe de recherche en question avait d’ores et déjà rassemblé des échantillons de béton marin romain provenant de plusieurs ports de la côte italienne dans le cadre d’autres recherches précédemment effectuées.

Les chercheurs ont cartographié les échantillons à l’aide d’un microscope électronique, avant d’effectuer une analyse à très haute résolution avec la micro-diffraction à rayons X et la spectroscopie Raman. Grâce à ces techniques avancées, ils ont pu identifier tous les grains de minéraux produits dans le béton ancien au cours des siècles.

Il semble que la tobermorite et un minéral apparenté appelé phillipsite se développent dans le béton grâce à l’eau de mer qui s’écroule autour de celui-ci, dissolvant lentement la cendre volcanique à l’intérieur et lui laissant l’espace nécessaire pour développer une structure renforcée à partir de ces cristaux imbriqués.

Donc les romains ont réussi à créer un béton semblable aux roches naturelles qui prospère grâce aux échanges chimiques avec l’eau de mer. C’est exactement le contraire de ce qui se passe avec le béton moderne qui s’érode au contact d’eau de mer.

Si les scientifiques parviennent à recréer cette recette très ancienne, ça apporterait une avancée significative pour l’humanité en terme d’ingénierie. Mais ce n’est pas chose aisée car il faut pouvoir accéder à plusieurs ingrédients volcaniques qui ne sont pas forcément faciles d’accès.

En tout cas, s’ils parviennent à entièrement comprendre cette recette, les ingénieurs de la marine modernes pourraient exploiter le potentiel d’un matériau qui ne nécessite pas de renforcement en acier, peut durer des siècles et générerait moins d’émissions de carbone.

Références :

https://www.cement.org/cement-concrete-applications/how-cement-is-made

https://www.rigaku.com/en/applications/microdiffraction

https://en.wikipedia.org/wiki/Raman_spectroscopy

https://newscenter.lbl.gov/2017/07/03/ancient-concrete-could-teach-us-to-do-as-romans-did/

https://unews.utah.edu/roman-concrete/