De nouvelles recherches suggèrent qu’une ancienne technique de fabrication peut créer du béton auto-cicatrisant qui se remplit naturellement de fissures.
Une route ou un pont en béton moderne pourrait ne durer que 50 ans. Mais le bâtiment massif du Panthéon à Rome, fabriqué à partir de béton non armé, est debout depuis près de deux millénaires. Et à proximité, certains anciens aqueducs en béton fournissent encore de l’eau à la ville. Qu’est-ce qui rendait le béton romain antique tellement plus durable ?
Une nouvelle étude menée par des chercheurs du MIT et de l’Université Harvard, ainsi que des laboratoires en Italie et en Suisse, suggère qu’une technique de fabrication ancienne peut créer du béton auto-guérissant qui se remplit naturellement de fissures. L’utilisation d’un processus similaire maintenant pourrait aider à réduire l’empreinte carbone massive du béton. « Nous nous tournons vers le monde antique comme source d’inspiration », explique le chimiste Admir Masic, professeur d’ingénierie au MIT qui se concentre sur les matériaux de construction durables.
Le ciment, la colle qui lie le béton, est responsable de jusqu’à 8% des émissions mondiales lorsqu’il est fabriqué, à la fois en raison de l’énergie qu’il utilise et du processus de chauffage du calcaire, un ingrédient clé du matériau, qui libère directement du CO2. Plusieurs startups travaillent maintenant sur des alternatives : y compris des entreprises qui remplacent le calcaire par différentes roches ou ajoutent du CO2 capturé au produit final. L’approche d’inspiration romaine est différente. En faisant en sorte que le béton dure beaucoup plus longtemps, il en faudrait beaucoup moins en premier lieu. (Bien sûr, il y a un piège : nous devrions également créer des structures qui ne seront pas démolies pour d’autres raisons, ce qui pourrait être plus difficile à savoir à l’ère des magasins à grande surface.) La méthode de production plus ancienne se produit également à une température plus basse, de sorte qu’elle utilise moins d’énergie.
Les chercheurs ont étudié des échantillons d’une muraille vieille de 2 000 ans dans une ville italienne. Ils se sont concentrés sur de minuscules fragments blancs de chaux qui ne se trouvent pas dans le béton moderne, mais qui sont omniprésents dans les vieilles ruines de l’ancien Empire romain. « Ce sont des inclusions blanches que vous trouverez partout, du Royaume-Uni à Israël et à l’Afrique du Nord », explique Masic.
Dans le passé, certains chercheurs pensaient que les fragments, appelés clastes de chaux, étaient le résultat d’un mélange bâclé. Mais il est plus probable qu’ils ont été formés délibérément, et l’étude suggère qu’ils sont la raison pour laquelle le béton dure si longtemps. Lorsque de minuscules fissures se forment dans le béton, l’eau se déplace vers les chlorures de chaux, qui se dissolvent puis remplissent les fissures avec du carbonate de calcium.
Les chercheurs ont tenté de reproduire le processus de fabrication qui a créé les chlorures de chaux, puis ont testé le matériau contre des échantillons fabriqués avec des techniques modernes. Après avoir craqué les échantillons et ajouté de l’eau de pluie, ils ont regardé ce qui s’est passé : le béton de la vieille école s’est guéri en deux semaines, tandis que dans la version moderne, les fissures sont restées.
D’autres approches pour le béton « auto-guérison » existent également maintenant. Par exemple, il est possible d’incorporer des bactéries dans le béton qui peuvent combler les fissures ; mais il est coûteux à fabriquer. « Les bétons auto-guérisseurs actuels sont très chers car ils sont basés sur une chimie très complexe, tandis que notre matériau est super bon marché », explique Masic. « Cela ouvre la possibilité de construire une infrastructure qui est une infrastructure d’auto-guérison.L’ancien processus consiste à ajouter de la chaux vive, un matériau à base d’oxyde de calcium (également connu sous le nom de chaux), directement à d’autres ingrédients avant d’ajouter de l’eau.
Une nouvelle startup est en train de sortir de la recherche pour mettre le béton sur le marché. Il peut ensuite ajouter d’autres caractéristiques que le laboratoire étudie, notamment la fabrication de béton capable d’absorber le CO2 lorsqu’il se trouve à l’extérieur.
