古代ローマの建物はなぜ長持ちするのか、科学者が謎を解明
古代ローマの壮大な建造物は、何千年も存在し続けている。これはコンクリートの使い方を極めた古代ローマのエンジニアたちの創意工夫の証しだ。
しかし、彼らが使用した建設資材は、パンテオン（世界最大級の無補強のドームを有する）やコロッセオといった巨大な建造物を２０００年以上も存続させる上で、どのように役立ったのか。
「ローマン・コンクリート」と呼ばれる古代ローマのコンクリートは、多くの場合、現代のコンクリートよりも長持ちすることが証明されている。現代のコンクリートは数十年以内に劣化することもある。古代ローマ人はいかにして建設資材をそれほど長持ちさせ、波止場、下水道、地震帯といった建設が困難な場所に複雑な構造物を建設できたのか。ある最新の研究を行っている科学者らは、それを可能にした謎の材料をついに発見したと主張する。
米国、イタリア、スイスの研究者らも参加するその研究チームは、イタリア中部に位置するプリベルノの遺跡の城壁から採取した２０００年前のコンクリートのサンプルを分析した。このサンプルは、ローマ帝国の至る所で見られる他のコンクリートと配合が似ている。
そして分析の結果、コンクリートに含まれる「ライムクラスト（石灰の塊）」と呼ばれる白い塊が、時間の経過とともに生じる亀裂を修復する能力をコンクリートに与えることが分かった。それまでこの白い塊は、混ぜ合わせ方がずさんだったり、原料の品質が悪かったりした証拠だとして見過ごされてきた。
「古代ローマ（のエンジニアたち）は、資材の選択や処理を極めて慎重に行っていた。そんな彼らがずさんな仕事をするとは信じ難かった」と語るのは、マサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）の土木・環境工学の准教授で、この研究論文の著者でもあるアドミール・マシック氏だ。
「（古代ローマの）学者たちは（コンクリートの）正確な作り方を書き留めて、それを（ローマ帝国中の）建設現場に押し付けていた」とマシック氏は付け加えた。
この新たな発見は、今日のコンクリート作りをより持続可能なものにするのに役立ち、さらに、かつてローマ人が行ったように社会を一新する可能性も秘める。
マシック氏は「コンクリートがローマ人の建築革命を可能にした」と述べ、さらに「（コンクリートのおかげで）ローマ人は多くの都市を建設し、それらを美しく、素晴らしい住環境に変えることができた。そしてこの革命により、人間の生活の仕方が一変した」と付け加えた。
ライムクラストとコンクリートの耐久性
コンクリートは、基本的にセメントを混ぜ合わせて作った人工の石または岩石で、セメントは、一般に石灰石、水、細骨材（砂や細かく砕いた岩）、粗骨材（砂利や砕石）で作られた結合剤だ。
古代ローマ時代の文献には、セメントに消石灰（石灰に水を混ぜて熟成させたもの）が使用されていることが示唆されていた。そのため学者らは、ローマン・コンクリートはこの消石灰を主材料として作られていたと考えていた、とマシック氏は言う。
しかし、さらなる研究の結果、ローマン・コンクリートにライムクラストが発生した理由は、コンクリートを混ぜ合わせる際に、消石灰ではなく、または消石灰に加えて、生石灰（酸化カルシウムとも呼ばれ、非常に反応しやすく、危険性の高い、乾燥した石灰石）を使用したためだと研究者らは結論付けた。
またコンクリートのさらなる分析の結果、生石灰を使用することにより発生すると見られる超高温下で形成されたライムクラストと、「ホットミキシング（超高温下でコンクリートを製造する手法）」がコンクリートの耐久性を高める鍵であることが明らかになった。
マシック氏はプレスリリースの中で「ホットミキシングの利点は二つある」とし、次のように続けた。「第一に、コンクリート全体を高温に加熱すると、消石灰のみを使用した場合には起こりえない化学反応が可能になり、他の方法では形成されない高温関連化合物が生成される。第二に、この高温により、すべての反応が加速されるため、（コンクリートの）硬化時間が大幅に短縮され、はるかに迅速な建設が可能になる」
研究チームは、ローマン・コンクリートの明らかな自己修復能力の原因がライムクラストなのか否かを確かめるため、ある実験を行った。
彼らはコンクリートのサンプルを二つ用意した。一つは古代ローマの製法に従い、もう一つは現代の基準に従って作り、それらに意図的にひびを入れた。２週間後、古代ローマの製法で作ったコンクリートは水を通さなかったが、生石灰を使わずに作ったコンクリートの塊は水を通した。
この研究結果は、ライムクラストは水に触れると溶けて亀裂に流れ込み、再結晶して、風化によって生じた亀裂が広がる前に修復することを示唆している。研究者らは、このライムクラストの自己修復能力は、従来のコンクリートよりも長持ちし、それゆえ持続可能性の高い現代版コンクリートの製造への道を開く可能性があると指摘する。同研究によると、自己修復能力のあるコンクリートの使用は、最大で世界の温室効果ガス排出量の８％を占めるコンクリートの「カーボンフットプリント」の削減にもつながるという。
研究者たちは長年、ローマン・コンクリートがそれほど丈夫なのは、ナポリ湾沿いのポッツオーリからの火山灰が原因と考えていた。この種の火山灰は、建設に使用するために広大なローマ帝国の各地に輸送され、当時の建築家や歴史家の説明の中でもコンクリートの重要な材料と紹介されていた。
マシック氏は、（石灰と火山灰は）どちらも重要な成分だが、石灰はこれまで見過ごされていたと語る。
この研究は、米科学誌「サイエンス アドバンシス」上で発表された。
0 件のコメント:
コメントを投稿