Si le béton romain a duré si longtemps à travers les millénaires, on sait enfin pourquoi : lors des fouilles d’un chantier romain resté intact depuis 79 après J.-C. et récemment découvert à Pompéi, l’utilisation de « mélange à chaud« , une technique qui confère au matériau des propriétés d’auto-réparation et de résistance. Admir Masic, professeur de génie civil et environnemental au Massachusetts Institute of Technology (MIT) et responsable de l’étude publiée dans la revue Naturea commenté :
En l’étudiant, j’avais vraiment l’impression de remonter le temps et d’être à côté des ouvriers pendant qu’ils mélangeaient et mettaient le béton.
La découverte, dans un bâtiment de la « Regio IX, Insula 10 » de la ville — avec des murs en construction, des tas de matières premières, des outils de travail et des outils de maçon — démontre que les maçons de l’époque mélangeaient chaux vive avec matériaux volcaniques sécher avant d’ajouter de l’eau, générant des réactions thermiques capables de préserver les minéraux hautement réactifs utiles pour guérir au fil du temps microfractures des structures.
La découverte de l’équipe d’archéologues est particulièrement rare pour une raison : en fait, c’est la première fois qu’un vrai « chantier de construction romain actif« , et par « actif », nous entendons que le bâtiment en construction à l’intérieur n’avait pas été achevé en raison de l’éruption de 79 après JC, qui l’a scellé avec des cendres. C’est précisément pour cette raison que les archéologues ont pu observer comment les matériaux de construction étaient préparés et mélangés sur structures laissées à moitié terminées.
Le béton était un matériau de construction indispensable pour les Romains, qui ont contribué à la construction de structures telles que le Colisée, de temples à dôme, de bains et même de ponts et d’aqueducs, car ce matériau peut durcir sous l’eau (ce qui le rend également essentiel dans la construction de ports et de brise-lames). On a longtemps pensé que ce qui était rapporté dans les récits rapportés dans un traité du Ier siècle avant JC par l’architecte et ingénieur romain Vitruve était exact, c’est-à-dire que les Romains éteignaient la chaux vive avec de l’eau pour la transformer en chaux éteinte, puis la mélangeaient avec de la pouzzolane. Mais aujourd’hui nous sommes certains que ce n’était pas le cas.
Selon ce que rapporte Nature, en effet, l’analyse chimique et microstructurale des échantillons trouvés a montré que les Romains utilisaient chaux vive (chaux vive) — et non de la chaux « éteinte », comme on le disait dans les textes anciens — mélangée à sec avec des matières pouzzolaniques avant d’ajouter de l’eau. Ces matériaux à eux seuls n’ont aucun pouvoir liant, mais ils réagissent avec la chaux en présence d’eau pour former des composés cimentaires très solides et résistants. Cette méthode, appelée «mélange à chaud» (mélange à chaud), provoque une réaction exothermique : pour faire simple, l’hydratation de la chaux dégage de la chaleur, qui influence la cristallisation du mortier.
Ce type de traitement provoque la formation de « éclats de chaux« , petits morceaux de chaux vive inclus qui ne se sont pas complètement dissous lors de la réaction, et qui ne sont restés que partiellement hydratés. Ici, ces morceaux sont de la chaux vive très réactive, fondamentale, car elle fonctionne comme une « réserve de calcium » pour l’avenir de la structure, lui conférant les propriétés mécaniques et la durabilité du matériau. Lorsque le béton se fissure, ces clastes de chaux libèrent du calcium qui « bouche » les fissures, lui permettant de s’auto-réparer et de durer des millénaires.
Cette découverte peut aider les constructeurs modernes à correct ou développer notre connaissance des techniques de construction romaines et inspirer le développement de des bétons modernes plus durables et durablesavec des propriétés d’auto-guérison et un impact environnemental moindre. L’archéologie rencontre donc la science des matériaux et offre ainsi un pont entre les « connaissances anciennes » et l’innovation pour la construction moderne et future.