Extrêmes de température, pluie, exposition à des substances corrosives :tous ces facteurs environnementaux contribuent à la dégradation du béton. Spécifiquement, un gaz présent dans notre environnement, appelé sulfure d'hydrogène, se transforme en acide sulfurique, une substance corrosive, lorsqu'il est combiné avec de l'eau de pluie.

Dans une nouvelle étude publiée dans EPJ B , Matthew Lasich de l'Université de technologie de Mangosuthu, Durban, Afrique du Sud, examine les conséquences néfastes de l'adsorption des constituants du gaz naturel présents dans notre environnement - et des mélanges de plusieurs de ces gaz - dans l'un des matériaux qui composent le béton :l'hydrate de ciment. Lasich a constaté que la préservation de l'infrastructure en béton des effets corrosifs nécessiterait un pré-traitement ciblant les sites d'adsorption dans l'hydrate de ciment, où la majorité des molécules d'hydrogène sulfuré se fixent. Cependant, cette approche pourrait s'avérer difficile en raison de leur large diffusion.

Ce qui rend le béton vulnérable à l'adsorption du gaz naturel, c'est sa nature poreuse. Sa structure est constituée d'une matrice cimentaire liant entre eux des agrégats de particules de sable. Dans cette étude, les auteurs effectuent une analyse à l'échelle nanométrique basée sur une simulation de Monte Carlo pour imiter la migration des molécules de gaz dans la structure d'hydrate de ciment.

Ils ont d'abord enregistré le niveau d'adsorption à différentes températures pour le méthane, éthane, éthène, et l'éthylène pour déterminer l'absorption de chaque espèce gazeuse dans l'hydrate de ciment. Cela leur a permis d'étudier l'effet de la taille et de la forme moléculaires sur la sorption des gaz dans l'hydrate de ciment. Ils ont ensuite effectué une analyse similaire pour les constituants du gaz naturel, notamment l'azote, gaz carbonique, et, le plus important, Sulfure d'hydrogène.

Leurs simulations suggèrent qu'une combinaison spécifique de taille moléculaire et de surface spécifique est nécessaire pour une bonne absorption dans l'hydrate de ciment. Alors que le sulfure d'hydrogène s'adsorbait le plus favorablement de tous les gaz considérés dans cette étude, l'éthylène adsorbé plus favorablement que le méthane, bien qu'il s'agisse d'une molécule "plus lourde", car sa forme moléculaire se prêtait mieux à la tâche.