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13 raisons pour lesquelles nous savons pourquoi le béton romain est plus résistant que son équivalent moderne

13 raisons pour lesquelles nous savons pourquoi le béton romain est plus résistant que son équivalent moderne

Quiconque a visité Rome, ou toute autre ville où les anciennes constructions romaines se dressent aujourd'hui, se sera probablement émerveillé de l'ingéniosité des anciens Romains.

L'une des créations les plus ingénieuses de ces ingénieurs accomplis étaitopus caementicium, connu aujourd'hui sous le nom de béton romain. Jusqu'à il y a seulement trois ans, la recette de ce matériau était complètement perdue dans le temps.

En 2017, cependant, les chercheurs ont percé le secret. Aujourd'hui, les ingénieurs modernes apprennent encore de ces méthodes vieilles de plus de 2000 ans. Voici quelques-uns des faits les plus fascinants sur le béton romain.

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1. Tout a commencé avec la révolution architecturale romaine

La révolution architecturale romaine, également connue sous le nom de révolution du béton, a commencé avec la République romaine qui a été établie en 509 avant JC et a prospéré avec l'avènement de l'Empire romain en 27 avant JC.

C'est à cette époque que les anciens Romains ont adopté l'utilisation généralisée de constructions de formes architecturales telles que des arcs, des ponts, des aqueducs, des dômes et des voûtes. Pour les construire, ils auraient besoin d'un matériau incroyablement robuste.

2. Le béton était la pierre angulaire de la révolution

Une grande ingéniosité était nécessaire pour concevoir des constructions telles que le dôme du Panthéon à Rome (construit vers 113 après JC), un ancien temple romain transformé en église catholique qui attire des touristes du monde entier. Aujourd'hui, près de 2000 ans après sa construction, c'est toujours le plus grand dôme en béton non armé au monde.

Cependant, le développement d'un matériau spécifique a été essentiel pour rendre ces constructions possibles: le béton romain. Bien que les documents historiques sur le matériau soient rares, nous savons qu'il était certainement largement utilisé à partir d'environ 150 avant JC. Certains chercheurs affirment qu'il a été développé environ un siècle avant cette époque.

3. Les Romains savaient à quel point leur invention "imprenable" était forte

Comme le soulignent les auteurs de l'étude de 2017 qui analysait le béton romain, les Romains «ont consacré énormément de travail [à l'élaboration du béton romain] - ils étaient des gens très, très intelligents».

Lorsqu'ils avaient développé le béton à la résistance requise, ils étaient parfaitement conscients de leurs réalisations. Comme l'explique l'étude, Pline l'Ancien a écrit dans son Histoire naturelle qu'il est «imprenable aux vagues et chaque jour plus fort».

4. La recette concrète exacte a été perdue dans l'histoire

Bien que les ingénieurs et architectes modernes soient depuis longtemps émerveillés par la puissance durable de l'architecture romaine et du béton romain, la crainte est que la méthode exacte utilisée par les anciens Romains ait été complètement perdue dans le temps - disparaissant avec la chute de l'Empire romain.

"La recette était complètement perdue", a déclaré la géologue de l'Université de l'Utah Marie Jackson dans un communiqué de presse en 2017. Bien que Jackson ait passé des années à étudier de manière approfondie les textes romains anciens à la recherche du mélange original incroyablement fort utilisé pour fabriquer du béton romain, aucun texte n'a encore été trouvé avec une recette complète.

5. Certains documents historiques donnent des indices

Vitruve, vers 25 avant JC, a écrit dans sonDix livres d'architecture,types spécifiques d'agrégats appropriés utilisés pour la préparation de mortiers à la chaux.

Pour les mortiers structuraux, il a recommandé la pouzzolane (pulvis puteolanusen latin), sable volcanique des lits de Pozzuoli.

Vitruve a décrit un rapport de 1 partie de chaux pour 3 parties de pouzzolane pour le ciment utilisé dans les bâtiments. Pour les travaux sous-marins, il a spécifié un rapport de 1: 2 entre la chaux et la pouzzolane pour les travaux sous-marins - pratiquement le même rapport utilisé aujourd'hui pour le béton dans les sites marins.

6. Les brise-lames en béton romains sont d'une résistance impressionnante

Comme l'a écrit Pline l'Ancien, le béton romain était «imprenable aux vagues». Pas étonnant alors que les anciens Romains aient été des pionniers dans les principes de la construction sous-marine.

Au premier siècle, les ingénieurs romains ont commencé à construire des constructions, telles que des brise-lames, capables de résister à la puissance de la mer - dont beaucoup existent encore aujourd'hui. La ville de Césarée (construite environ 25 avant notre ère) est le premier exemple connu d'un chantier de construction romain sous-marin à grande échelle en béton. Aujourd'hui, il fait partie d'un parc naturel en Israël.

7. Les scientifiques ont analysé les carottes en béton des piles, des brise-lames et des ports romains

Dans le cadre du projet historique ROMACONS, Jackson et une équipe de chercheurs ont visité des noyaux de béton immergés dans l'eau afin d'étudier leurs propriétés.

Ils ont examiné ces noyaux, qui faisaient partie de piliers romains, de brise-lames et d'autres constructions, en utilisant des méthodes telles que les analyses de microdiffraction et de microfluorescence à la ligne de lumière Advanced Light Source 12.3.2 du Lawrence Berkeley National Laboratory.

8. Les premières analyses ont montré que le béton contenait une substance rare qui est très difficile à fabriquer

Dans leurs investigations, Jackson et ses collègues ont trouvé un minéral très rare appelé tobermorite alumineuse dans le mortier marin. Les cristaux minéraux se sont formés dans des particules de chaux par une réaction pouzzolanique à des températures légèrement élevées.

C'était une découverte surprenante. «C'est très difficile à fabriquer», dit Jackson à propos de la tobermorite alumineuse. Le fabriquer en laboratoire est une tâche ardue qui nécessite des températures très élevées.

8. Les chercheurs ont découvert qu'une réaction chimique dans le béton romain le rend plus fort au fil du temps

L'équipe de chercheurs est parvenue à la conclusion que la tobermorite alumineuse s'était formée lorsque l'eau de mer percolait à travers le béton dans les brise-lames et dans les piliers, dissolvant les composants des cendres volcaniques et permettant la formation de nouveaux minéraux.

«En tant que géologues, nous savons que les roches changent», a déclaré Jackson. «Le changement est une constante pour les matériaux terrestres. Alors, comment le changement influence-t-il la durabilité des structures romaines? »

La tobermorite alumineuse a des compositions riches en silice, qui rappellent les cristaux qui se forment dans les roches volcaniques. Les cristaux ont des formes lamellaires qui servent à renforcer la matrice de cimentation. Ces plaques imbriquées, à leur tour, augmentent la résistance du béton romain à la rupture fragile. «Nous cherchons un système qui se développe dans un échange chimique ouvert avec l'eau de mer», a expliqué Jackson.

9. La résistance du béton romain était en partie due à la chance

La résistance du béton romain aura probablement été obtenue grâce à un aboutissement d'essais et d'erreurs, d'expérimentation et de chance.

Comme Jackson l'a expliqué après avoir mené ses recherches, "les Romains ont eu de la chance dans le type de roche avec laquelle ils devaient travailler. Ils ont observé que les cendres volcaniques faisaient pousser du ciment pour produire le tuf. Nous n'avons pas ces roches dans beaucoup de monde, donc il faudrait faire des substitutions. »

10. Les scientifiques travaillent actuellement à recréer le béton romain en utilisant la recette nouvellement découverte

Bien que nous ne connaissions peut-être pas la recette exacte du béton romain, la communauté scientifique est d'accord que, d'une manière générale, il est composé d'un mélange de cendres volcaniques, de chaux (oxyde de calcium), d'eau de mer et de morceaux de roche volcanique.

Depuis qu'elle a mené ses recherches et publié ses découvertes, Jackson a travaillé avec l'ingénieur géologue Tom Adams pour développer une recette de remplacement en utilisant des matériaux de l'ouest des États-Unis.

11. Il faut du temps pour devenir plus solide que le béton moderne

Bien que le béton romain soit plus résistant que le béton moderne typique, également connu sous le nom de béton Portland, il faut du temps pour développer cette résistance, en raison du processus décrit au point 8.

Pour cette raison, ce n'est peut-être pas un substitut viable au béton utilisé aujourd'hui. Cependant, cela pourrait être utile dans certains contextes - comme celui décrit ci-dessous.

12. Un scientifique a fait valoir qu'une grande nouvelle digue au Royaume-Uni devrait être en béton romain.

Jackson a récemment suggéré qu'un grand projet - une lagune de marée proposée à construire à Swansea, au Royaume-Uni - devrait être construit en béton romain.

La raison qu'elle a invoquée est que la lagune, qui devait être construite pour exploiter l'énergie marémotrice, devrait être opérationnelle pendant 120 ans pour récupérer les coûts de construction du projet.

«Vous pouvez imaginer qu'avec la façon dont nous construisons maintenant, ce serait une masse d'acier corrodé à ce moment-là», a expliqué Jackson. En utilisant du béton romain, d'autre part, la construction pourrait se renforcer avec le temps, ce qui signifie qu'elle pourrait durer des siècles.

13. Les recherches sur le béton romain se poursuivent aujourd'hui

Bien que les recherches de Jackson et d'autres aient permis de répondre à de nombreuses questions sur les propriétés du béton romain, on ne sait pas encore grand chose sur la façon dont ce matériau change au cours des longues périodes de temps auxquelles il a survécu.

«Je pense que [la recherche] ouvre une perspective complètement nouvelle sur la façon dont le béton peut être fabriqué - que ce que nous considérons comme des processus de corrosion peut en fait produire un ciment minéral extrêmement bénéfique et conduire à une résilience continue, en fait, peut-être améliorée au fil du temps,» Jackson expliqué.

«Les Romains étaient préoccupés par cela. Si nous voulons construire dans la mer, nous devrions nous en préoccuper également. "

Aujourd'hui, d'innombrables aqueducs, ponts, jetées et autres bâtiments anciens subsistent encore aujourd'hui, nous montrant l'héritage durable de l'ancien Empire romain - et de l'empire construit sur les plus solides fondations en béton.


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