Comment le béton romain a-t-il résisté pendant des millénaires ? Un indice trouvé dans des latrines vieilles de 1 900 ans
(smithsonianmag.com)- Des échantillons prélevés dans des latrines communes vieilles de 1 900 ans à la villa d’Hadrien montrent que, au-delà de la réaction pouzzolanique classique, une carbonatation de longue durée a aussi contribué à la durabilité
- Quand le dioxyde de carbone de l’air réagit avec les composés calciques du béton, il se forme de la calcite dure, qui comble les petites fissures et les pores
- L’analyse au microscope, aux rayons X et chimique d’échantillons prélevés sous les sièges des latrines, restés presque sans restauration ni modification, a confirmé que la calcite était le principal liant
- Alors qu’une étude de 2023 portait sur l’auto-réparation liée à la réaction entre l’eau et des dépôts de calcium issus de la chaux vive, cette nouvelle étude étaye le rôle central des carbonates
- Appliquer ce principe de durabilité à la production de béton, responsable d’environ 8 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone, pourrait aider à développer des matériaux de construction plus durables et moins polluants
Analyse d’un béton conservé pendant 1 900 ans
- En Italie, il subsiste des bâtiments, routes et aqueducs en béton vieux d’environ 2 000 ans, alors que le béton moderne se dégrade généralement en environ 100 ans
- Jusqu’ici, on considérait que la réaction pouzzolanique, par laquelle les cendres volcaniques réagissent avec la chaux et l’eau, était le processus clé expliquant la longévité du béton romain
- Les chercheurs ont étudié des latrines communes de la villa d’Hadrien, classée au patrimoine mondial de l’UNESCO, à environ 17 miles à l’est de Rome
- Des latrines, qui avaient très peu de chances d’être restaurées, offraient l’occasion d’étudier du béton dans son état d’origine, sans intervention moderne
- Des échantillons ont été prélevés sous les sièges des latrines, puis analysés à l’aide de microscopes haute performance, de scans aux rayons X et d’analyses de composition chimique
- Comme prévu, les échantillons présentaient des traces de combinaison entre cendres volcaniques, chaux et eau, mais l’examen détaillé des pores et des fissures a montré que la calcite, composée de calcium, de carbone et d’oxygène, était le principal liant
- Lors du processus de carbonatation, le dioxyde de carbone atmosphérique réagit avec les composés calciques du béton pour former de la calcite riche en carbonate de calcium
- La calcite comble les petites fissures et les pores, renforçant la structure au fil du temps et colmatant d’elle-même les zones endommagées
- Les résultats ont été publiés le 8 juillet dans la revue Science Advances
Principe d’auto-réparation et potentiel pour le béton moderne
- Une étude de 2023 s’était intéressée aux dépôts de calcium laissés par la réaction de la chaux vive lors de la fabrication du béton romain
- Ces dépôts peuvent réagir avec de l’eau, comme l’eau de pluie, se recristalliser et remplir les fissures
- Ces nouveaux résultats renforcent l’idée que les carbonates ne sont pas des composants secondaires, mais des éléments clés agissant de manière dynamique à l’intérieur du béton
- Le béton est l’un des matériaux les plus consommés au monde, et sa production émet du dioxyde de carbone à hauteur d’environ 8 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre
- Selon l’ONU, environ la moitié des bâtiments qui existeront en 2050 ne sont pas encore construits, d’où l’importance de développer des matériaux de construction à faible empreinte carbone
- Comprendre les mécanismes de carbonatation à long terme et de colmatage des fissures du béton romain pourrait aider à concevoir des bétons modernes pour les infrastructures, plus durables et moins lourds pour l’environnement
1 commentaires
Commentaires de Hacker News
Pour celles et ceux qui ne connaissent pas, le secret tient au cycle de la chaux : chaux vive (CaO), chaux éteinte (Ca(OH)2), puis calcaire (CaCO3)
En général, on part de chaux vive et, après la mise en œuvre, les trois substances se retrouvent mélangées ; au fil de centaines d’années d’exposition à l’air et à l’eau de pluie, la majeure partie se transforme en calcaire. Cette lente transformation permet à la maçonnerie de s’auto-réparer et de devenir plus résistante avec le temps
Au contact de l’humidité, le mastic de chaux devient suffisamment basique pour rendre difficile la croissance des moisissures, ce qui les limite même en environnement humide
Contrairement au béton à base de ciment Portland, la chaux elle-même n’est pas étanche, mais on pense que le béton romain, mélangé à des cendres ou à de la terre cuite/céramique concassée, acquérait son étanchéité par réaction pouzzolanique, ce qui expliquait son usage au contact de l’eau
On retrouve la chaux dans l’architecture maçonnée antique en général ; elle offre une excellente respirabilité, une bonne ouvrabilité et une bonne durabilité, mais elle exige de l’entretien, ce qui l’a fait supplanter par le ciment Portland. Le béton moderne est excellent pour les grandes structures, mais j’aimerais voir la chaux faire son retour au moins pour les mastics et les petites maisons
https://en.wikipedia.org/wiki/Lime_(material)
https://en.wikipedia.org/wiki/Roman_concrete
https://en.wikipedia.org/wiki/Pozzolanic_activity#Reaction
La chaux est flexible, ce qui convient bien à ce type de maison, presque dépourvue de fondations et toujours en mouvement ; elle est aussi respirante, ce qui réduit l’humidité et améliore la qualité de l’air intérieur. Le séchage prend des jours, voire des semaines, plutôt que quelques heures, ce qui rend les travaux pénibles, mais à long terme c’est un matériau nettement supérieur pour les petits bâtiments. En revanche, elle peut provoquer des brûlures si elle entre en contact avec la peau
Le béton romain, c’est un ciment à la chaux qui durcit par carbonatation, auquel on ajoute de la pouzzolane pour qu’il puisse aussi prendre sous l’eau. Il n’est donc pas surprenant qu’une certaine carbonatation se poursuive
Le béton moderne se fissure quand l’armature en acier rouille ; si l’on veut une très longue durée de vie, on peut utiliser des armatures en fibre de verre, ou construire sans armatures, mais c’est plus coûteux et moins efficace
Les armatures revêtues d’époxy ont semblé prometteuses pendant un temps, mais l’eau pénètre par les coupes et les jonctions, qui doivent toutes être réparées sur le chantier ; elles sont donc en perte de vitesse. La comparaison entre une jetée en armatures d’acier carbone et une jetée en armatures inox construites côte à côte dans les années 1940 est frappante
https://worldstainless.org/wp-content/uploads/2025/02/ref19_...
On pourrait sans doute concevoir de la fibre de verre avec le même coefficient de dilatation thermique et une résistance à la traction suffisante, mais si l’on fabrique une poutre sans armature, ne risque-t-elle pas de se fissurer d’abord par le dessous, là où se concentrent les efforts de traction ?
Les armatures du béton moderne sont utiles, mais elles finissent par se corroder. Si la durée de vie est vraiment cruciale, on peut utiliser des armatures en acier inoxydable, mais en général le bâtiment devient fonctionnellement obsolète avant, au point d’être remplacé, donc on ne le fait pas
Beaucoup de structures en béton qui se dégradent rapidement aujourd’hui ont été construites à une époque où la technologie des matériaux était encore récente. Rien ne garantit qu’un béton polymère modifié haute performance moderne, bien conçu et bien mis en œuvre, connaîtra les mêmes problèmes
Des additifs comme la pâte Zypex peuvent améliorer l’étanchéité et les capacités d’auto-réparation, et l’on peut aussi augmenter la densité de surface avec des peaux de coffrage perméables ou utiliser des durcisseurs chimiques
Cela renvoie au mythe du béton romain abordé par Grady Hillhouse. La chimie moderne permet, grâce à divers adjuvants comme les superplastifiants, d’obtenir des propriétés que les ingénieurs romains n’auraient jamais imaginées, mais l’une des raisons pour lesquelles le béton moderne dure moins longtemps est économique.
Les ingénieurs structure retirent des exigences de conception tout ce qui n’est pas nécessaire, et la durée de vie n’est qu’un critère parmi beaucoup d’autres. Il est rare qu’il soit impossible de construire au niveau des Romains, mais on dépasse facilement le coût que le public juge raisonnable. Si le béton romain a duré aussi longtemps, c’est aussi parce qu’il y avait suffisamment d’empereurs narcissiques capables de mobiliser toute l’économie au service de leur immortalité.
https://practical.engineering/blog/2019/3/9/was-roman-concre...
Le béton de chanvre utilisant de la chaux et de la chaux hydraulique naturelle (NHL), ou Baumit Trassitplus, une forme de ciment de type romain, sont des techniques de construction modernes qui exploitent ces principes.
Elles sont plus proches de la neutralité carbone que d’autres méthodes, offrent de bonnes performances thermiques et une bonne respirabilité des murs, et sont faciles à mettre en œuvre soi-même.
Le béton cellulaire autoclavé mérite aussi d’être mentionné. Il isole correctement, est relativement écologique, léger et facile à découper, et peut même être utilisé comme matériau structurel dans certaines limites.
Le but de l’ingénierie n’est pas simplement de faire un pont qui tient debout, mais un pont qui satisfait tout juste aux exigences. Un pont de 500 ans peut gaspiller des ressources précieuses ; mieux vaut donc en construire un pour 100 ans et économiser les ressources.
Dans 100 ans, la technologie aura beaucoup progressé et il sera bien plus facile de construire un nouveau pont ; c’est du moins vrai dans beaucoup de pays, comme India.
Lorsqu’on démolit ou modifie ce type de béton, il peut devenir un danger pour l’environnement et la santé publique, ce qui ne donne pas davantage de flexibilité pour les reconstructions ou améliorations futures.
J’aurais bien aimé avoir une photo montrant à quoi ressemblaient ces toilettes.
Source : https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb0754
Heureusement que le Pantheon est encore debout, mais y a-t-il vraiment, parmi les bâtiments modernes, quelque chose qui vaille la peine d’être préservé pendant 2 000 ans ? Les architectes recherchent depuis longtemps l’originalité plutôt que la beauté, et l’originalité ne dure pas.
Dans 2 000 ans, l’humanité se demandera peut-être pourquoi notre société savait fabriquer des microprocesseurs à l’échelle atomique, mais pas un seul bâtiment digne d’être conservé.
La Eiffel Tower a elle aussi d’abord été jugée laide et construite comme structure temporaire, mais elle est aujourd’hui devenue le symbole de Paris, plus célèbre que le Paris Pantheon, pourtant plus proche des canons classiques de la beauté. Elle a aussi une grande importance historique, car elle représente mieux la technologie et la culture de son époque. Cela dit, aucun des deux bâtiments ne survivrait sans un entretien continu, et c’est particulièrement vrai de la Eiffel Tower.
Beaucoup de constructions neuves sont aussi laides ; à London, voir St Paul's vers l’ouest avec l’affreux arrière-plan à l’est est déprimant.
Il devrait y avoir un meilleur format et un meilleur mode de diffusion. La marque et le domaine ont l’air idéologiquement solides, mais il y a une pub toutes les deux phrases, et même avec un bloqueur de pubs, le site essaie sans cesse de capter votre attention.
À mon avis, le déclin des capacités cognitives collectives vient davantage de ce quotidien où, chaque fois qu’on essaie de lire quelque chose d’utile et de satisfaire sa curiosité, on se fait matraquer par des interstitiels en lecture automatique et des pubs 720×90 ou 300×250, que des vidéos courtes.
Il doit aussi y avoir quelque part, dans les liens, l’article de recherche sans fioritures, mais il est possible qu’il faille aussi payer. La vulgarisation scientifique passe par plusieurs niveaux — article scientifique, article de presse, magazine de vulgarisation pour adultes, magazine de vulgarisation pour adolescents — donc on peut choisir selon ses goûts.
Cela dit, en le lisant avec Brave, je n’ai vu aucune publicité.