Le béton chaud de Pompéi

Sur un ancien chantier de construction à Pompéi, des chercheurs ont découvert des preuves d'un procédé de mélange à chaud pour le béton romain. Cette découverte renforce la théorie du béton auto-cicatrisant et contredit la description de l'architecte Vitruve qui nous est parvenue. Avec des conséquences pour la compréhension de l'architecture antique et pour les futurs matériaux de construction durables.

Le béton romain constitue l’épine dorsale de nombreuses constructions, des installations portuaires aux aqueducs, qui ont résisté au vent, aux intempéries et aux tremblements de terre pendant plus de 2000 ans. L’équipe d’Admir Masic au MIT étudie depuis des années les raisons de la durabilité exceptionnelle de ce matériau de construction en s’appuyant sur des analyses chimiques de mortiers anciens. Dès 2023, l’équipe a formulé l’hypothèse selon laquelle les Romains n’utilisaient pas la chaux sous forme de pâte prête à l’emploi, mais la mélangeaient à sec avec des cendres volcaniques sous forme de chaux vive avant d’y ajouter de l’eau.

Pompéi, un chantier préservé
Les recherches les plus récentes se basent sur un site unique à Pompéi. Un chantier « gelé » par l’éruption du Vésuve en 79 après JC, avec des murs à moitié construits, des tas de matériaux et des outils. Dans des échantillons prélevés dans les tas secs prémélangés, dans des murs en construction et dans des éléments de construction finis, les chercheurs ont trouvé non seulement les fameux clastes de chaux blanche, mais aussi des fragments intacts de chaux vive dans le mélange sec. Cela suggère que la réaction d’extinction, c’est-à-dire la réaction de la chaux vive avec l’eau, n’a eu lieu qu’au moment du mélange et du durcissement effectifs du béton, et non pas au préalable, comme le montrent les descriptions classiques.

Contradiction avec Vitruve et comment elle se résout
Au 1er siècle av. J.-C., Vitruve a décrit dans le « De architectura » que la chaux était d’abord éteinte avec de l’eau, puis mélangée à des agrégats. La technique de mélange à chaud identifiée aujourd’hui s’en écarte en ce sens que la chaux, en tant que chaux vive, est combinée à des cendres volcaniques en phase sèche et que l’eau n’est ajoutée qu’ensuite. Les analyses isotopiques des mortiers démontrent les évolutions caractéristiques de la carbonatation qui correspondent à ce processus et se distinguent des mortiers contenant de la chaux préalablement éteinte. Plutôt que de « réfuter » complètement Vitruve, les spécialistes interprètent plutôt les découvertes comme le fait que sa description ne reflète pas tout le spectre de la pratique romaine. Des variantes régionales ou temporelles, comme le malaxage à chaud, semblent avoir été plus répandues qu’on ne l’a longtemps cru.

Le béton auto-cicatrisant, un modèle pour demain
Le processus de mélange à chaud produit une chaleur considérable lorsque la chaux vive et l’eau entrent en contact, ce qui emprisonne des particules de chaux réactives dans la structure du béton. Si des microfissures se forment ultérieurement, ces particules peuvent se détacher à nouveau, réagir avec l’eau qui s’infiltre et combler à nouveau les fissures. Un mécanisme d’auto-cicatrisation qui explique de manière plausible la longévité des constructions romaines. Ces nouvelles connaissances sont prises en compte dans le développement de bétons modernes et durables. L’objectif est de réduire la proportion de liants à forte teneur en CO₂, de prolonger massivement la durée de vie des ouvrages et de réduire ainsi la consommation de ressources du secteur de la construction. Tout à fait dans l’esprit d’un modèle antique que l’on commence seulement à comprendre complètement sur le plan chimique.

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