Les scientifiques ont trouvé de la tobermorite alumineuse formée à l'intérieur des murs en raison de réactions entre les minéraux du mélange de béton en présence d'eau et de températures modérément élevées sur une période prolongée. Crédit :Ippei Maruyama, Université de Nagoya, et Chubu Electric Power Co.
Un minéral rare qui a permis aux barrières marines romaines en béton de survivre pendant plus de 2 ans, 000 ans ont été retrouvés dans les épais murs de béton d'une centrale nucléaire déclassée au Japon. La formation de tobermorite alumineuse a augmenté la résistance des murs plus de trois fois leur résistance nominale, Des chercheurs et collègues de l'Université de Nagoya rapportent dans le journal Matériaux et conception . Cette découverte pourrait aider les scientifiques à développer un béton plus solide et plus respectueux de l'environnement.
"Nous avons découvert que les hydrates de ciment et les minéraux rocheux réagissaient d'une manière similaire à ce qui se passe dans le béton romain, augmenter considérablement la résistance des parois de la centrale nucléaire, ", explique Ippei Maruyama, ingénieur en environnement de l'Université de Nagoya.
Des recherches ont montré que le béton romain utilisé dans la construction de barrières marines a réussi à survivre pendant plus de deux millénaires parce que l'eau de mer dissout les cendres volcaniques dans le mélange, conduisant à la formation de tobermorite alumineuse. La tobermorite alumineuse étant un cristal, il rend le béton plus stable chimiquement et plus résistant. Il est très difficile d'incorporer la tobermorite alumineuse directement dans le béton moderne. Les scientifiques ont généré le minéral en laboratoire, mais il nécessite des températures très élevées supérieures à 70°C. D'autre part, des expériences en laboratoire ont montré que les environnements chauds sont préjudiciables à la résistance du béton, ce qui a conduit à des réglementations qui limitent son utilisation à des températures inférieures à 65°C.
Maruyama et ses collègues ont découvert que la tobermorite alumineuse s'est formée dans les parois en béton d'un réacteur nucléaire lorsque des températures de 40 à 55 °C ont été maintenues pendant 16,5 ans.
Les échantillons ont été prélevés à la centrale nucléaire de Hamaoka au Japon, qui a fonctionné de 1976 à 2009.
Des analyses approfondies ont montré que les parois très épaisses du réacteur étaient capables de retenir l'humidité. Les minéraux utilisés pour fabriquer le béton réagissent en présence de cette eau, augmentation de la disponibilité des ions silicium et aluminium et de la teneur en alcalis de la paroi. Cela a finalement conduit à la formation de tobermorite alumineuse.
"Notre compréhension du béton est basée sur des expériences à court terme menées à des échelles de temps de laboratoire, " dit Maruyama. " Mais de vraies structures en béton nous donnent plus de perspicacité pour une utilisation à long terme. "
Maruyama et ses collègues cherchent des moyens de rendre le béton plus durable et respectueux de l'environnement. Le ciment utilisé dans la fabrication du béton produit près de 10 % des émissions de dioxyde de carbone d'origine humaine, l'équipe cherche donc à produire des mélanges plus respectueux de l'environnement qui répondent toujours aux exigences standardisées pour les structures en béton solides.
L'étude, « L'utilisation à long terme du béton de ciment Portland moderne : l'impact de la formation d'Al-tobermorite, " a été publié en ligne dans la revue Matériaux et conception le 5 novembre, 2020.
