Le béton d’aujourd’hui est un assemblage aléatoire de roches et de pierres concassées, liés entre eux par une pâte de ciment. La force et la durabilité du matériau dépend en partie de sa structure interne et de la configuration des pores. Un béton plus poreux est plus vulnérable à la fissuration. Il n’existe pas de techniques pour contrôler précisément sa structure interne pour améliorer sa durée de vie et sa résistance.
Une équipe de chercheurs du MIT, dirigée par Oral Buyukozturk, professeur au Département de génie civil et de l’environnement (CEE), s’est penchée sur la micro-structure des matériaux élaborée par les êtres vivants. Les os, les éponges de mer et la nacre ont été étudiés au niveau de leurs propriétés mécaniques et microscopiques. La structure et les comportement de ces biomatériaux ont été comparés à toutes les échelles avec la pâte de ciment. Les scientifiques ont cherché des liens entre structure et propriétés mécaniques. Par exemple, ils ont constaté que l’agencement en peau d’oignon des couches de silice de l’éponge de mer empêche la fissuration. La nacre, avec un arrangement minéral de type « brique et mortier », génère une forte liaison la rendant extrêmement dure.
Grâce à ces données structurales et comparatives, les chercheurs ont développé une méthodologie bio-inspirée. Le professeur Buyukozturk donne les pistes : « Nous voulons changer la culture et commencer à contrôler le matériau à l’échelle « méso » ». C’est à dire établir la connexion entre les structures micrométriques et les propriétés macroscopiques. Comment arrangement microscopique du ciment affecte la résistance globale et la durabilité d’un bâtiment ou d’un pont ? La compréhension de cette connexion permettra d’aider les ingénieurs à identifier les caractéristiques à différentes échelles et à améliorer la performance globale du béton.
L’équipe espère identifier les matériaux naturels qui pourraient être utilisés comme des alternatives viables et plus durables au ciment Portland, qui nécessite une énorme quantité d’énergie dans sa fabrication. « Si nous pouvons remplacer le ciment, partiellement ou totalement, avec d’autres matériaux qui peuvent être facilement et largement disponibles dans la nature, nous pouvons atteindre nos objectifs de durabilité », dit le professeur Buyukozturk.
