REPORTAGE - Capable de se réparer lui-même : les secrets du béton romain percés par des scientifiques

par Stéphanie JOSSET | Reportage vidéo : Louise Malnoy, Chloé Duval
Publié le 15 mars 2023 à 20h36

Source : JT 20h Semaine

Rome est surnommée la ville éternelle et elle n'a pas usurpé sa réputation.
Au sommet de sa gloire, elle a bénéficié du travail des plus grands ingénieurs de l'époque.
Plus de 2000 ans plus tard, les secrets de son béton ultra-résistant, comme celui du Panthéon, viennent d'être percés dans une nouvelle étude.

Il aura fallu plus de deux millénaires pour percer les secrets de cette recette bien gardée. Un béton ultra-résistant, si robuste qu'il vous permet aujourd'hui d'admirer des merveilles de l'Antiquité à tous les coins de rue dans la ville de Rome. Un mystère qui attise la curiosité des scientifiques depuis plusieurs années. Une poignée de chercheurs, européens et américains, viennent de faire une avancée notable. Dans une étude parue dans la revue Science Avances, les universitaires ont découvert que ce matériau, composé d'une roche très aérée, mais aussi de chaux, avait la faculté de se réparer lui-même. 

Illustration du Panthéon de Rome
Illustration du Panthéon de Rome - iStock

Une qualité inouïe pour durer dans le temps, et qui permet aujourd'hui à 13.000 personnes par jour d'admirer la beauté d'un monument comme le Panthéon de Rome. Trait d'union entre le ciel et la terre, soit le divin et les hommes, le Panthéon a été conçu comme le temple de tous les dieux. Édifiée au II siècle, sa coiffe de béton garde encore une part de mystère, même pour la directrice du monument. "Sa coupole reste un élément unique, il s'agit de la plus grande coupole en béton jamais construite au monde. Le béton des Romains fait aujourd'hui encore l'objet de nombreuses études, car il se révèle incroyablement résistant", explique l'architecte Gabriella Musto.

Aucune rénovation structurelle en deux millénaires

Avec 43,30 mètres de diamètre, cette voûte aux dimensions audacieuses n’est pourtant soutenue par aucune armature. "L'épaisseur de la coupole varie. À sa base, elle atteint six mètres de largeur. Puis plus elle monte, plus elle s'affine, jusqu'à n'atteindre plus que 1,20 mètre au plus près de son œil central", ajoute la spécialiste. Cette prouesse architecturale n’a jamais nécessité de rénovation structurelle en presque 2000 ans. 

Quand nos os se cassent, ils produisent du carbonate de calcium pour guérir. Le béton romain fonctionne de la même manière lorsqu'il se fissure
Michel di Tommaso, directeur de l'institut de mécanique des matériaux Grancia

Pour mieux comprendre, il faut se rendre à une centaine de kilomètres de Rome, dans la carrière de Monte Nero. C'est là que sont extraites chaque année 100.000 tonnes de Lapillo rosso. Il s'agit de l'une des variétés de roches volcaniques qui tapissent la péninsule et dont les Romains avaient déjà identifié l’intérêt. "Tous les petits trous sont caractéristiques de cette pierre, et lui confèrent une grande légèreté. Cela lui permet une parfaite combinaison avec le ciment, et créé un béton résistant avec le temps", explique Ettore Gallorini, responsable de recherche sur ce chantier. 

Roche romaine, très aérée, qui permet la construction d'un béton plus résistant. JT 20h du 15 mars 2023.
Roche romaine, très aérée, qui permet la construction d'un béton plus résistant. JT 20h du 15 mars 2023. - TF1

Étant 30 % plus légères que les autres roches, cette pierre ponce permet de mieux absorber les chocs. Les Romains mêlaient ce genre de roche à du ciment, pour créer leur béton. Mais leur ingénierie ne s'est pas arrêtée là. Notre enquête se poursuit en Suisse, dans ce laboratoire spécialisé dans l'étude des matériaux. Michel di Tommaso est en train d'y analyser un morceau de béton romain. "Ce qu'on a découvert, c'est la capacité de ce béton inventé par les Romains à se réparer lui-même. Quand nos os se cassent, ils produisent du carbonate de calcium pour guérir. Le béton romain fonctionne de la même manière lorsqu'il se fissure", explique le directeur de l'institut de mécanique des matériaux Grancia, en Suisse. 

Observation d'une fissure de béton romain, qui parvient à se régénérer seule. JT 20h du 15 mars 2023.
Observation d'une fissure de béton romain, qui parvient à se régénérer seule. JT 20h du 15 mars 2023. - TF1

La fissure, que vous pouvez voir sur la photo ci-dessus, s'est refermée en moins d'un mois. L'explication est l'usage d'une chaux particulière, qui s'active au contact de l'eau, même 2000 ans après sa fabrication. Et c'est bien là la découverte majeure des scientifiques, qui ont longtemps pensé que les petits cristaux blancs résultaient d'un mauvais mélange de la texture, ou de matériaux de piètre qualité. 

Une recette presque magique, reproduite dans ce laboratoire. Le béton romain y est soumis à une batterie de tests. Parmi ses atouts : une excellente résistance à la corrosion. "Nous avons mesuré une série de paramètres qui laisse présager un béton plus durable que les autres. Les constructions et les infrastructures pourraient tenir 50% plus longtemps", explique Paolo Sabatini, PDG et cofondateur de la société "D-Mat". 

Un matériau prometteur qui devrait être commercialisé avant la fin de l'année, et prolonger ainsi d'autant le génie de la Rome antique. Mais en plus de garantir des constructions qui pourraient durer davantage dans le temps, les chercheurs avancent aussi une action écologique, car la création du béton génère de très importantes émissions de gaz à effet de serre. 


Stéphanie JOSSET | Reportage vidéo : Louise Malnoy, Chloé Duval

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