Optimisation des performances du béton cellulaire ultra-léger par un composé organosiliconé enrichi en diméthicone

Construire avec des murs plus légers et plus intelligents

Les bâtiments modernes exigent des murs à la fois résistants, légers, sûrs au feu et performants en matière de conservation de la chaleur. Le béton cellulaire ultra‑léger offre déjà un faible poids et une excellente isolation, mais il est souvent trop fragile et absorbe trop d’eau pour des usages exigeants. Cette étude examine comment un ingrédient courant à base de silicone, la diméthicone, peut régler la taille et la répartition des très petites bulles d’air dans le béton cellulaire afin d’obtenir un matériau à la fois plus léger et plus résistant, tout en améliorant sa résistance à l’eau et aux intempéries.

Pourquoi le béton poreux est important

Le béton cellulaire se fabrique en mélangeant ciment, sable, eau et une mousse riche en bulles d’air. Les bulles rendent le matériau beaucoup plus léger, ce qui est intéressant pour les bâtiments élevés et les parois écoénergétiques. Toutefois, lorsque les bulles sont grandes et irrégulières, le béton perd en résistance et devient traversé de voies laissant pénétrer l’eau et les sels. Les ingénieurs recherchent une version qui conserve les avantages du béton aéré — faible masse, bonne isolation, résistance au feu — sans transformer le matériau en éponge fragile.

Une touche de silicone dans la recette

Les chercheurs ont testé l’ajout de petites quantités de diméthicone, un composé silicone largement utilisé dans la vie quotidienne, au béton cellulaire ultra‑léger. Ils ont préparé plusieurs formulations avec la même densité cible mais des teneurs en diméthicone différentes, de 0,5 % à 2,5 % du poids du ciment. En dispersant soigneusement la diméthicone dans l’eau puis en l’incorporant à un mélange cimentaire riche en mousse, ils ont cherché à modifier la façon dont les bulles se forment et restent stables, et à observer l’impact sur l’écoulement, le temps de prise, le transport de l’eau, la résistance mécanique et le transfert thermique.

Ce qui se passe à l’intérieur des micro‑pores

Des essais détaillés ont montré que la diméthicone joue à la fois le rôle d’agent stabilisant la mousse et de répulsif d’eau. Elle abaisse la tension superficielle de l’eau dans le mélange, facilitant la formation des bulles et les empêchant de fusionner en cavités plus grosses. Des images au microscope et des mesures de porosité ont révélé qu’avec la diméthicone, le béton contenait beaucoup plus de pores petits et bien formés et beaucoup moins de vides larges et connectés. Cette structure interne affinée a réduit la vitesse d’imbibition de l’eau et le passage d’air, et a diminué le transport des chlorures dommageables d’environ un tiers par rapport au béton non traité.

Plus résistant, plus sec, et toujours léger

Ces modifications au micro‑niveau ont conduit à des gains de performance surprenants. À la dose optimale, autour de 2 % de diméthicone, le béton ultra‑léger a plus que doublé sa rigidité et sa résistance en compression et a triplé sa résistance à la fissuration en traction, tout en restant extrêmement léger, avec une densité sèche proche de 450 kilogrammes par mètre cube. Le matériau a présenté un retrait moindre au séchage, une absorption d’eau nettement réduite et une porosité connectée globale plus faible. Le comportement thermique a également évolué : la réseau poreux s’étant resserré et la matrice solide étant devenue plus dense, la conductivité et la diffusivité thermiques ont augmenté modérément, mais sont restées compatibles avec des matériaux d’isolation.

Trouver le juste équilibre

En comparant toutes les formulations, l’étude a montré qu’environ 2 % de diméthicone offrait le meilleur compromis : il préservait le caractère ultra‑léger du béton tout en apportant une résistance et une durabilité bien supérieures et en améliorant fortement la résistance à l’humidité et à la pénétration des sels. Des doses plus élevées n’apportaient que de faibles bénéfices supplémentaires et commençaient à réduire la maniabilité. En pratique, cela signifie qu’un additif silicone relativement simple peut transformer un béton cellulaire fragile en un matériau de construction plus robuste, hydrophobe et toujours bien isolant, le rendant plus viable pour des murs économes en énergie et durables ainsi que pour d’autres éléments structurels légers.

Citation: Othuman, M.A.O., Tobbala, D.E., Omar, R. et al. Performance optimization of ultra-lightweight foamed concrete using dimethicone-infused organosilicon compound. Sci Rep 16, 8108 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39334-5

Mots-clés: béton cellulaire, matériaux de construction légers, additifs silicone, structure des pores, isolation thermique