L'opus caementicium (du latin caementum = moellon, pierre brute, agrégat), également appelé le béton romain, était utilisé dans la construction dans la Rome antique.
La pouzzolane est une roche volcanique qui contient des minéraux capables de réagir avec la chaux pour former des produits insolubles dans l'eau. Les Romains ont utilisé ce ciment sous forme de béton pour construire de nombreux monuments et infrastructures, dont le Colisée, le Pont du Gard et le Panthéon.
Le béton des Romains de l'Antiquité était composé d' un mélange de cendres volcaniques (également appelées pouzzolane), de chaux et d'eau pour former un mortier [13]. Ce mortier était ensuite mélangé à des granulats, souvent des morceaux de roche, pour créer le béton romain.
PRÉPARATION : introduire dans la bétonnière 60 litres de chamotte + 15 litres d'eau. Ajouter ensuite le sac de CHAUX PURE TRADI 100® (NHL 5), malaxer 2 à 3 minutes puis rajouter la chamotte restante (30 litres) en ajustant l'eau au fur et à mesure du mélange. terre-plein ou sur hérisson.
Un des secrets du béton romain était le mélange de chaux et de pouzzolane, appelé harena fossicia par Vitruve. Ce dernier avait compris que les sables incorporés dans les mortiers chaux sable, ne se contentent pas d'être des charges. Ils peuvent contribuer à une réaction chimique favorable : la prise pouzzolanique !
Les Romains perfectionnent la technique en utilisant la chaux (poudre de couleur blanche obtenue en brûlant de la pierre calcaire) mélangée à du sable, des tuiles broyées, et surtout de la pouzzolane, un sable volcanique. Le résultat est très résistant, notamment à l'eau.
D'autres attribuent ce phénomène à la chaux. En 2023, une équipe internationale de chercheurs, dirigée par Admir Masic, professeur de génie civil et environnemental au MIT, a publié une étude affirmant que c'était en réalité la combinaison de cendres et de chaux dans un procédé de « mélange à chaud » qui permettait d'obtenir un béton auto-réparateur.
Propriétés des matériaux. Le béton romain, comme tout béton, est composé de granulats et de mortier hydraulique, un liant mélangé à de l'eau qui durcit avec le temps . La composition des granulats était variable et comprenait des morceaux de roche, des carreaux de céramique, des fragments de chaux et des débris de briques provenant de bâtiments démolis.
Le ciment le plus adapté est alors le ciment réfractaire. Le ciment réfractaire est un ciment à base d'aluminate de calcium ce qui lui permet de résister à des températures jusqu'à 1800 °C. La prise de ciment nécessite un séchage de 6 heures et la réalisation peut être utilisée au bout de 3 semaines.
Le béton de ciment, connu par les Romains
Si l'on s'en tient à la définition du béton, mélange d'un liant et de granulats, son usage remonte à la haute Antiquité (3 000 à 700 avant J. -C.), avec les mélanges à base d'argile en Mésopotamie notamment.
Le béton romain bénéficiait d'une résistance et d'une durabilité exceptionnelles grâce à l'utilisation d'un matériau appelé « pouzzolane », un type de roche volcanique que l'on trouve près de Pouzzoles, une ville située dans la baie de Naples, en Italie.
Diverses roches ont été utilisées : du gypse, des meulières, des grès, des tufs calcaires, de la craie, des silex et plusieurs calcaires du Bassin parisien. Ces roches représentent la plus grande partie de la construction et sont issues des terrains proches des chantiers.
Présentation. Joseph Monier est bel et bien le seul et l'unique inventeur du ciment armé et le concepteur du premier pont en béton armé. Ce matériau permettra la création d'ouvrages de toutes sortes.
Le mortier de tuileau, parfois appelé « ciment romain » ou « béton romain », est un mortier de chaux additionné d'une part de fragments de terre cuite architecturale qui confère au matériau des propriétés hydrauliques.
Nombre de ces édifices ont été construits en béton : le célèbre Panthéon de Rome, qui possède le plus grand dôme en béton non armé du monde et a été inauguré en 128 après J.-C., est toujours intact, et certains aqueducs romains antiques alimentent encore Rome en eau aujourd'hui.
Le béton romain, comme tout béton, est constitué d'un granulat et de chaux. La composition de l'agrégat variait et comprenait des morceaux de roche, des carreaux de céramique, des clastes de chaux et des gravats de brique provenant des vestiges de bâtiments précédemment démolis.
LE PROMPT VICAT est un ciment naturel, de couleur ocre clair, à prise rapide et réglable. depuis plus de 180 ans, ce liant hydraulique naturel possède un coefficient de perméabilité à l'eau très faible, à dosage élevé.
Proportions de mélange recommandées pour le béton C40 (par exemple, 1:1,5:3 ciment:sable:gravier, rapport eau/ciment 0,35 ) Pour obtenir le mélange de béton standard le plus résistant pour les applications lourdes, utilisez un mélange C40 avec un rapport de 1:1,5:3 de ciment, de sable et de gravier, ainsi qu'un rapport eau/ciment de 0,35.
Pour résumer, le ciment est le liant de base. Le mortier est un mélange de ciment avec du sable et d'autres composants. Le béton, lui, est un mélange de ciment, de sable et de gravier. Le mortier sert à sceller, coller, enduire, réparer, jointoyer, ou à faire une chape.
La recette : une découverte majeure
On savait que le béton romain était principalement composé de chaux et de cendres volcaniques. Ce qu'on ignorait est que ce béton antique était mélangé à très haute tempéraure avec de la chaux vive. Un processus de fabrication qui permet au béton de se régénérer seul !
Procédé : J’ai d’abord brûlé de l’écorce et des feuilles dans un four à haute température afin d’obtenir des cendres de bois bien brûlées, majoritairement blanches. Ces cendres ont ensuite été mélangées à de l’eau et bien remuées. L’excédent d’eau a été éliminé et la pâte obtenue a été transformée en granulés que j’ai laissée sécher.
Or, une fois ces dernières exposées, lorsque l'eau va passer dans ses fissures, elle va se saturer en calcium, qui va pouvoir cristalliser à nouveau sous forme de carbonate de calcium. C'est cette réaction qui permet de renforcer la fissure, et confère au béton cette étonnante capacité d'autorégénération.
De vieux livres d'histoire poussiéreux nous ont appris que le béton romain se composait de seulement trois éléments : une chaux hydratée et pâteuse ; des cendres pouzzolaniques provenant d'un volcan voisin ; et quelques morceaux de roche de la taille d'un poing .
La découverte du ciment artificiel est attribuée en France à Louis Vicat, jeune polytechnicien et ingénieur de l'école nationale des ponts et chaussées. En 1818, il fut le premier au monde à fabriquer, de manière contrôlée, des chaux hydrauliques dont il détermina les composants ainsi que leur proportion.
Alors que le béton moderne est principalement composé de ciment Portland, le béton romain était fabriqué à partir d'un mélange de chaux (oxyde de calcium), de cendres volcaniques et d'eau de mer, combiné à des roches volcaniques comme la pouzzolane , qui contribuaient à former une réaction chimique qui lui conférait une résistance et une résilience exceptionnelles.