Le béton est, sans nul doute, le matériau de construction le plus utilisé dans le monde. Dans le secteur industriel, environ 150 tonnes sont coulées chaque seconde, d’après des chiffres publiés sur le site de Carbo. S’il est aussi prisé des maîtres d’œuvre et des maîtres d’ouvrage, c’est en grande partie grâce à sa robustesse et sa longévité. Toutefois, dans certains cas et pour diverses raisons, il peut subir d’importants dommages, tels que des fissures, et se briser brutalement. Dans l’optique de rendre les bâtiments plus sûrs, des ingénieurs de Princeton ont mis au point un matériau à base de ciment, nettement plus résistant que le béton classique.
Dans la conception de leur matériau innovant, le professeur de génie civil et environnemental, Reza Moini, ainsi que le candidat au doctorat, Shashank Gupta, n’ont pas utilisé de fibre ni de plastique pour le renforcer. Ils se sont plutôt inspirés des os humains, plus précisément de l’os cortical. Cette paroi dense du fémur est constituée d’ostéons, des éléments tubulaires permettant de dévier les fissures, de limiter leur propagation et de prévenir une rupture brutale, en cas d’impact. Afin de rendre leur matériau plus robuste, les deux ingénieurs de l’Université Princeton ont reproduit les ostéons en intégrant des tubes cylindriques et elliptiques dans la pâte de ciment. À noter que l’équipe de recherche a utilisé l’impression 3D dans la réalisation du matériau. Ils ont, dans un premier temps, créé un moule tubulaire à base d’alcool vinylique et ont versé du caoutchouc dans celui-ci pour fabriquer un négatif. L’ensemble a ensuite été dissous pour concevoir un moule en silicone uréthane.
Grâce à l’intégration de tubes, l’équipe de recherche de Princeton a remarqué que celles-ci piègent les fissures, puis ralentissent leur propagation. Selon Shashank Gupta, ce mécanisme permet de mieux contrôler les fissures et d’éviter les défaillances soudaines, qui peuvent être catastrophiques. Dans le but de vérifier leur théorie et d’évaluer la robustesse de leur invention, les deux scientifiques ont effectué des tests de flexion et de pliage. Les opérations ont été réalisées à de nombreuses reprises et ont permis de conclure que le matériau est 5,6 fois plus résistant que le béton classique.
Si les tests réalisés sur le matériau ont été concluants et ont permis de démontrer qu’il est nettement plus résistant que le béton classique, les deux ingénieurs de Princeton étudient encore de nouvelles méthodes pour améliorer sa robustesse. D’après Shashank Gupta, ils n’ont fait que commencer à explorer les possibilités. Il a déclaré que de nombreuses variables restent à étudier, tels que l’orientation, la forme, la taille et le degré de désordres des tubes. Il a également ajouté que les principes de conception de leur invention peuvent être utilisés sur des matériaux de construction cassants, afin de mettre en place des structures bénéficiant d’une meilleure résistance.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
