Des chercheurs qui s'intéressent aux secrets de la force et de la durabilité du ciment utilisé dans l'Antiquité par les Romains ont fait une découverte étonnamment futuriste : le mélange favorise la formation d'un minéral rare qui permet au ciment de se réparer lui-même.

Un texte de Renaud Manuguerra-Gagné

Les structures construites au temps de l’Empire romain semblent défier l’usure du temps. Non seulement plusieurs édifices d’époque sont toujours en très bon état, mais des structures en bord de mer, des murs constamment frappés par les vagues depuis 2000 ans, sont encore debout.

Le ciment moderne, qu’on appelle ciment Portland, peut résister aux vagues de l’océan pendant plusieurs décennies, mais certainement pas des millénaires.

Si la recette initiale de ce superciment romain a été perdue il y a longtemps, des équipes de chercheurs travaillent activement à en percer le mystère.

Un secret perdu

Pour en connaître la composition, il faut d’abord se tourner vers des textes anciens. L’un d’eux, écrit en l'an 30 avant notre ère par l’ingénieur Marcus Vitruvius, décrit le ciment comme un mélange de cendres, de roches volcaniques, de chaux et d’eau de mer.

Pline l’Ancien, un naturaliste romain du 1er siècle, décrit de son côté le ciment comme « une mixture capable de se transformer en pierre qui devient de plus en plus forte avec le temps », ce qui laissait suggérer qu’il se passerait quelque chose dans la chimie des matériaux.

Des analyses en laboratoire effectuées sur le ciment romain avaient précédemment trouvé des traces d’un minéral assez rare : de la tobermorite d’aluminium, un cristal très fin, semblable à de la ouate lorsqu’elle pousse sur de la roche.

Une régénération cristalline

Ce minéral joue un rôle important dans la force du ciment, car il lui permet d’absorber les chocs au lieu de se fendre. Toutefois, les chercheurs ne comprenaient pas comment les Romains l’incorporaient au mélange.

En l’observant de plus près, une équipe californienne a constaté que ce minéral semblait se diffuser d’une façon précise à travers la roche. Leur étude, parue dans le journal American Mineralogist, a révélé un processus inattendu : exposé à l’océan, le ciment romain est capable de se réparer lui-même.

Lorsque frappée par les vagues, une partie de la pierre se dissout dans l’eau salée, laissant derrière un réseau de minuscules trous. L'eau de mer réagit ensuite avec les minéraux volcaniques dans le ciment et forme des cristaux de tobermorite qui vont remplir ces cavités.

Plus impressionnant encore, c’est que la réaction se poursuit dans le temps. Les minéraux se reforment constamment, ce qui maintient et répare le ciment romain.

Le ciment moderne ne réagit pas du tout de cette façon : une fois figé, il est inerte. Il ne changera pas avec le temps, ce qui est une bonne chose si on veut que la structure reste fixe, mais il faut le réparer si on veut prévenir l’usure.

Apprendre du passé

Selon les scientifiques, il n’est toutefois pas envisageable de recommencer à utiliser cette forme de ciment. Les exigences modernes nécessitent de pouvoir rapidement résister à de très grandes forces lors d’une construction. Bien qu’il soit plus fort avec les siècles qui passent, le ciment romain reste beaucoup moins solide, à court terme, que le ciment Portland.

Les chercheurs croient toutefois que l’ingéniosité derrière ce processus pourrait être utilisée soit dans des constructions maritimes, soit comme source d’inspiration pour de nouvelles formes de nanotechnologies qui se réparent elles-mêmes et qui seraient ajoutées au ciment moderne.

Plus d'articles

Commentaires