Comment les amphithéâtres, ponts ou autres infrastructures romaines tiennent-ils encore debout ? Comment ont-ils pu résister aux assauts du temps ? Ces questions, nombreux sont les chercheurs et archéologues à se les poser. Par exemple, le Panthéon de Rome a été construit, il y a plus de 2 000 ans dans un matériau que l’on appelle « béton » ou « ciment » romain. Ce béton aurait l’étonnante capacité de s’autoréparer, expliquant ainsi le fait que les infrastructures romaines aient conservé leur magnificence depuis des siècles. Le peuple romain avait donc été capable d’inventer un béton que nombre d’architectes aimeraient réutiliser aujourd’hui. Découverte de cette matière particulière qui pourrait revenir sur le devant de la scène.
Le béton romain, qu’est-ce que c’est ?
Le béton ou mortier romain est une matière fabriquée à partir d’un mélange de chaux, de cendres volcaniques (pouzzolane) et de sable. Il était souvent renforcé avec des briques ou des pierres. La pouzzolane ajoutée au mélange lui conférait des propriétés de durcissement rapide et, en conséquence, une capacité à s’autoréparer, selon une récente étude du MIT. Aujourd’hui, les techniques et les matériaux de construction ont évolué. Cependant, le mortier romain est toujours considéré comme un exemple de savoir-faire en matière de construction et de génie civil. Le mortier romain tiendrait donc son secret de la pouzzolane, une roche volcanique poreuse d’origine naturelle qui est fréquemment utilisée dans la construction pour ses propriétés de résistance, de durabilité et d’isolation thermique. De couleur noire ou grise, elle provient de la lave volcanique formée lors d’une éruption. Utilisée dans la fabrication du béton, elle est aussi très présente dans les granulats légers, les produits de drainage ou de filtration de l’eau ou encore dans l’épuration des eaux usées. Cette roche a également le pouvoir de dépolluer les sols contaminés.
Le mortier romain, une invention antique
Le béton romain apparaît deux siècles avant notre ère, si son expansion est datée vers l’an 30 précisément. À cette époque, les archéologues romains participent à l’expansion géographique du peuple romain. Ce dernier est considéré comme l’un des plus grands peuples bâtisseurs, avec des infrastructures immenses, arquées et voutées, nécessitant des murs épais pour soutenir les structures du dessus. Ils inventent alors le béton, un mélange qu’ils utilisent pour économiser la pierre, leur matière première.
Un béton qui s’autorépare, comment est-ce possible ?
Depuis de nombreuses années, les scientifiques s’interrogent sur le pouvoir du mortier romain. Leur principale question est de percer le secret de sa longévité, d’autres structures bien plus récentes s’étant déjà effondrées. Les experts estimaient que la solidité du béton romain provenait de sa composition, et notamment de la pouzzolane. « On sait que le secret de la solidité de ces bétons romains – ou ciments romains – tient à un adjuvant que l’on ajoutait au mortier : une poudre volcanique ramassée dans la région de Pouzzoles, à l’ouest de Naples », selon Valérie Nègre architecte et professeure d’histoire des techniques à l’Université Paris l Panthéon-Sorbonne. (Source podcast LaScience.) Cependant, les capacités d’autoréparation restaient encore inexpliquées.
Le secret du mortier romain enfin percé ?
La réponse à la question de l’autoréparation vient probablement d’une étude de chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology). En analysant des fragments prélevés à l’aide de techniques d’imagerie, sur les enceintes antiques de Privernum en Italie, les chercheurs ont établi avec précision la composition du mortier romain. Lors de cette analyse, ils ont découvert des éclats de minéraux blancs, les clastes de chaux. Avant cette découverte, ils pensent que ces minéraux étaient synonymes d’un mortier de qualité médiocre, dans lequel des résidus auraient été ajoutés. Le principal auteur de l’étude, Admir Masic, professeur de génie civil et environnemental au MIT, ne croyait pas une seconde au fait que les Romains déploient tant d’efforts pour fabriquer une matière première « médiocre », qui traversait le temps. Pour les chercheurs, ces éclats de chaux sont en carbonate de calcium, un composé formé à des températures extrêmes qui, mélangé à de la chaux vive, permettrait au mortier de s’autoréparer.
Une capacité d’autoréparation due au mélange qui lui confère une structure nanoparticulaire fragile. En d’autres termes, la structure même du béton va faciliter des fractures qui vont passer à travers les clastes de chaux calcaires, les exposant ainsi au grand jour. Puis, quand l’eau va s’infiltrer dans les cassures, elle va se saturer en silicium qui a le pouvoir de se recristalliser sous forme de carbonate de calcium. Apparemment, nous avons encore beaucoup à apprendre des peuples antiques, qui avaient compris bien avant nous l’importance d’un mortier durable et respectueux de l’environnement.