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2023年9月11日

古代コンクリートたたき 、その施工法を確立

【古代コンクリートたたきの特徴】

古代コンクリートによる「たたき」は伝統的な「たたき」やポルトランドセメント(以下通常のコンクリートと言う)を使った「たたき」とは異なるものです。
材料も異なれば、その性質や特徴も異なります。

「土間たたき」の範囲でその特徴を挙げると、湿度や水分を吸収し放出する能力は伝統的な「たたき」よりも高く、もちろん通常のコンクリートによるものよりもはるかに高いので湿気のある土間はもちろん、勝手口、デッキの下や床下などの湿気抜きを施したい箇所には最適です。それは、主成分である火山灰の粒子が多孔質構造になっていて、その性質から来るものです。さらに特質すべきは電磁波を吸収する能力が高く、その点は珪藻土の性質に似ていると言えます。さらにゼオライト同様に放射線を吸収する能力も高いです。またこれは関係ないかもしれないが、海水に漬かれば漬かるほどに長寿命になっていく、不思議な性質を持っています。

強度の点では、伝統的な「たたき」は通常のコンクリートを使った「たたき」の1/15の圧縮強度ですが、古代コンクリートによるものは後者とほぼ同じ程度なので、施工の際は厚みを抑えることができます。
また伝統的な「たたき」は軒先などの雨に濡れる箇所では劣化することがあり屋外では使いにくいのですが、古代コンクリートによる「たたき」は通常のコンクリートによる「たたき」同様に屋外でも使用することができます。

堅牢性に関しては、施工後数年過ぎれば通常のコンクリートによるものをしのぐ硬度となり、寿命も従来のそれよりもはるかに長くなります。

なお、デメリットとしては配合材に含まれる生石灰の扱いが危険を伴うので施工の際は十分注意しなければならないことです。
また主成分の火山灰ですが、比較的粒子の細かく柔らかい、鉱物名:ベントナイトを大量に入手することは入手先が限られていることやコスト面で負担になるところです。

また、これは土間「たたき」では考慮することではないですが、あえて難点と言えば、通常のコンクリート同様に使った場合、例えば型枠に同様な骨材を配合して流し込んだ場合、初期強度が従来のそれよりも劣るため、つまり次の施工過程に翌々日から取り掛かることなどは困難です。また初期強度の確保が難しい冬期や寒冷地での工事には比較的日数がかかります。要するに、今日のような効率と経済重視の市場では成り立たない、比較的スローな素材となります


【施工方法】

標準の生石灰と種土の割合は1:10が適しています。
ここで種土とは火山灰と真砂土(別名サバ土)になります。

火山灰の割合は生石灰の2倍が適しています。
よって比率にすると、生石灰1:火山灰2:真砂土8となります。
これを混ぜたものに海水を注いで練っていきます。



一度に盛る土の厚みは2㎝~3㎝が施工しやすいです。
床の目的に応じては、2層目以下の生石灰と種土の割合を1:15にしても十分強度があります。その際の比率は、生石灰1:火山灰2:真砂土13となります。
層の厚みは、重量物を運搬もしくは車を駐車する箇所では5㎝、
軽作業する場所や人の往来する箇所ならば4㎝、
デッキの下や床下などの圧があまりかからない箇所ならば2~3㎝がふさわしいでしょう。
なお、5㎝厚で、トラックなど駐車する場合は鉄筋のメッシュを使用すると注入した海水の塩分によって錆びてきますので、鉄筋の代わりに竹材を使用することをお勧めします。
ちなみに東南アジアの一部の地域では竹材をメッシュにして使われています。

施工面1平米、厚み5㎝とった場合の配合比
「生石灰6㎏」+「火山灰12㎏」+「真砂土48㎏」これに
「海水3L」もしくは「真水3L+苦汁を抜いていない塩100g」を加えます。


(1)「真砂土」「生石灰」「火山灰」をモルタルミキサーで空合わせを行います。

(2)「海水」3Lを準備します。海水が手に入らない場合はにがりを抜いていない塩を1Lあたり34g混ぜて人工的に海水を作ります。

(3)空合わせした1に(2)を入れながら水分が全体にいきわたるまで十分に混ぜ合わせます。(混練り時間の目安は、約2~3分程度、色が白から土色(濡れ色)になります。)
 生石灰が水分を吸収すると熱を発します。熱は200度近くに達するので、マスクと軍手着用で混合物には触れないように注意してください。プラスチック類の容器や器具は使わないで金属製の物を使ってください。

(4)硬い場合は、少しずつ海水を加えながら調整します。(固さの目安は、手で握って団子ができるくらいの水量に調整します。握り締めて少し水が出る程度に調整します。)

(5)練り上がった材料を準備して完成です。               

(6)練り上がった材料を敷き詰めて均していきます。叩き占めることで10mm程度沈み込むので、それを見越して敷き均して下さい。

(7)たたき用の鏝、木槌、などを用い均一に叩き締めていきます。(厚みは標準仕上がり40mm以上で行って下さい。たたく度合いによって強ければ、厚みは2層には分けず、一度に40mm打設してもかまいません。)

(8)凸凹にならないようにし、定規等を用いて高い場合は削り、低い場所には材料をつけながら叩いていきます。フラットにしにくい場合は刷毛で水をつけながら鏝で表面を押さえ、ノロを浮かせ整えます。(あまり強く叩きすぎると修正が行いにくくなります。厚みを揃え、表面を整えるように叩いていきます。また、化粧砂利が仕上げて入りにくくなるので、ご注意下さい。)

(9)化粧砂利を埋め込んだ部分が凹みフラットにならない場合は、刷毛で周面に水を含ませながら、金鏝で抑えノロを浮かせフラットになるまで伏せこんで下さい。

(10)犬走りやアプローチなど、角を丸めて仕上げる場合は丸型の面付き鏝などを用いて丸めることができます。乾燥前に型を外しスポンジ等で水分を表面に含ませながら面付き鏝で仕上げていきます。(縁は圧力がかかると、欠けたりする場合があります。のべ石やゴロタ石などを利用したほうが安心です。)

(11)当日もしくは、翌日に表面のスポンジ拭きを行います。

(12)たたき表面に刷毛等で水を含ませノロを掃き取ります。その後洗い出しの要領で表面を拭き取り、砂粒などが見えるまで拭き取ります。

(13)スポンジ拭き取り後、通風を良くし乾燥させて下さい。雨などに当てないよう(4日~5日程度)養生して下さい。冬場は、10日以上乾燥させて下さい。

(14)最後に完成した表面を水道水等で十分に洗い流します。


配合材を練った後の過程は、伝統的な「たたき」の作業と同じです。
「たたき」を扱った様々な動画が配信されているので参考にしてみてください。



古代コンクリートたたき制作過程は、私の第二のブログ「第三の建築様式を求めて」にて収録しておきました。



2023年1月19日

古代コンクリートを作る

なぜ古代コンクリートは何千年も壊れないのだろうか?

今日使われない理由は?



古代コンクリートを作るにはまず、火山灰・石灰・海水を混ぜてモルタルを作製し、それをコンクリートの骨材となる軽石と混ぜて型枠内に流し込みます。

火山灰と海水と生石灰が混ざると、結合能力を持つ化合物が生成されるポゾラン反応が発生し、凝灰岩ができる時の要領で人工の岩が完成するわけです。




では、なぜこんなにも古代コンクリート(ローマン・コンクリート)の耐久性が高いのかという化学的理由は。

現在一般的に使われているコンクリートは製造過程で大量の石油を消費します。それによって石油産業が維持できるようになっています。

こんな石油依存の時代が200年も続くと地球環境はボロボロになってきています。




現在のコンクリートは200年ほど前に発明された(ポルトランドセメント)に砂・砕石を混ぜてできてます。水と反応するとすぐに固まるので工期が短かくて済む半面、寿命が短い。サイクルが短いので関連する業界は潤いやすいのです。

それに対して古代コンクリートは混ぜた後、ゆっくり化学反応が進み、長期にわたって強度が増していく特徴があります。

その代わり、一度施工するとほぼ永久的に地上に残り石化していくので現代文明の産業は成り立ちません。石灰岩や貝殻を焼く窯と火山灰と海水があればできるので、巨大な工場など必要なく家庭で古代産業を興すことができるのです。




そこで私もこのコンクリートについて学び研究し実験することにしました。




骨材とモルタルの間のミネラルの連晶がヒビを防ぐということにあるそうです。現代のコンクリートの骨材の表面は化学反応を起こさないので構造物ができてから年数がたつほどヒビが入りやすいのです。

古代コンクリートの方は化学反応の過程でアルミナトバモライトが成長することでコンクリートはより硬さを増していきます。

長期にわたって成長しながら硬さを徐々に増していく。まるで生きている有機的な岩ですね。

この『成長』は現代では一般的に悪い意味で捉えられる「腐食」のプロセスにあたるそうですが、これを利用して古代のコンクリートはさらに強度を上げるというわけです。




材料は生石灰+火山灰+海水の三点だけです。

または、

生石灰の代りに焼成した貝殻でもかまいません。つまり科学的成分(酸化カルシウム)が同じであるからです。

また海水の替わりに荒塩とにがりを溶かした水でもかまいません。

構造材に使う場合はより強度を持たせるために以上の混合物に軽石やレンガを砕いたものなど吸水吸着が良く軽い材質のものを混ぜます。

ちなみに日本の三和土(たたき)は消石灰に粘土と水を混ぜたものです。

水の代わりに海水を混ぜると、海岸の護岸工事の際は抜群の耐久性と耐食性が保たれます。

粘土と火山灰では混ぜた時の化学反応が違うので耐久性・耐候性はそれぞれ異なってくるでしょう。




【注意】間違って生石灰の代わりに消石灰とかの他の名称の石灰を入れても固まりません。実は一昨年、私はこの実験に取り組み消石灰を使ってみましたが、屋外に置いておくと数カ月でボロボロになって崩れました。化学反応が全く違うのでしょう。

【参照サイト・動画】
石灰、生石灰、消石灰、苦土石灰、有機石灰の違い
https://www.harusa-life.com/knowledge/tuchi/post-25.html

How To Make Roman Concrete
https://youtu.be/tOhAfaFboNU

How To Make Improvised Roman Concrete (Corporal-Crete) https://youtu.be/qj7kr2ho800


生石灰の入手先:粉末-生石灰【20kg】
https://www.tama5ya.jp/product/1523

2023年1月1日

古代ローマの建物はなぜ長持ちするのか

 

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

2022年2月18日

古代セメントの固まるメカニズム

【海水からセメントを取り出し包丁を作る】
“the sharpest seawater knife” as if there are literally any other seawater knives in existence
https://youtu.be/pFG-nXUw6Ts
文字起こし


 古代エジプト・ローマでも使われ数千年来建造物を保ってきた古代セメント、現代ではその製法は伝承が途絶え、ジオポリマーとして研究されてはいるが民間人でも使えるような画期的な製法は見つかっていない。
タルタリア文明崩壊以降、この技術を使う石工集団や文献・証拠は抹消され、それに代わって寿命の短いセメントが発明されて現代に至っている。

私はこの5年ほど古代セメント・古代コンクリートを研究・調査してきているが、今回この動画で調合された方法で古代セメントや古代コンクリートは作られたのだろうと確信を得ている。

日本でも人造セメントとしては三和(たたき)が知られている。
粘土と海水(にがりであるマグネシウム)と石灰または焼いた貝殻(カルシウム)この三つの要素がかなめである。
さらに、これはほとんど技法として知られていないが、より寿命を長く強固にし塩害にも強く護岸工事にも使われてきた人造石を作る技術もあった。

だが、その技法は現代のセメント(ポルトランドセメント)の登場によって忘れ去られてきたかのように文献では書かれている。

私が勘ぐるには、生産にエネルギーコストが少なくて済む古代セメントなど必要とせづ、寿命の短いサイクルで消費される建造物、ひいては都市を計画していた組織的な存在によって、この古代セメントの技術は抹消されてきたのではないだろうか。
いわゆるタルタリア文明を崩壊させてきた存在たちによるものではないだろうか。





【酸化マグネシウムの精製過程】
酸化マグネシウムは、海水と石灰石から作られた天然由来の成分から作られています。以下の製造工程の通り、人体に有害な成分や化学物質は使用していない。



石灰石(CaCO3)を高温で加熱して、生石灰(CaO)を得ます。
CaCO3 → CaO+CO2

ここで生じた生石灰に真水をくぐらせることで、消石灰[Ca(OH2)]が生じます。
CaO + H2O → Ca(OH)2


消石灰に海水を混ぜることで、イオン交換反応により水酸化マグネシウム【Mg(OH)2】を生成。
Ca(OH)2 + Mg2+(海水) → Mg(OH)2 + Ca2+


生じた水酸化マグネシウムには海水由来のNa+,Cl-が多数付着しているため、洗浄した後、乾燥させることで酸化マグネシウム(MgO)が作られます。
Mg(OH)2 → MgO + H2O

この動画では、この酸化マグネシウムに塩化マグネシウムを混ぜて乾かせ、フライパンより固い素材を作り出している。

【参考資料】
長七たたき (人造石)物語 ~服部長七という人間像と人造石が固まる謎~
以下、要所転載
第2章 人造石が固まるメカニズム1 長七たたき (人造石)とは
  「たたき」は、江戸時代から土間や井筒、流し場などで古くから用いられていたものです。「たたき」は小石の混ざった土と石灰、にがりを混ぜ叩いて固めることから「たたき」とか3つの材料を混ぜことから「三和土」ともいいます。
  特に愛知県三河地方から西日本でよく利用されました。これは、この地域では花崗岩が風化した土「サバ土、マサ土」が手に入り安かったからと考えられます。

2 たたきが固まるメカニズム(出典:INAX 基礎研究所)
(株)INAX基礎研所のX線回折では、構成相は石英、長石、雲母、カルサイト(炭酸塩鉱物)であると確認されました。この石英、長石、雲母は、たたきの主原料である風化花崗岩によるもので、たたきの化学組成から主成分はSiO2、Al2O3で、約7%のCaOを含まれており、消石灰に換算すると約10%に相当することになります。
しかし、文献に多く見られる長七たたきの調合では30%程度の消石灰を混合すると記録されておりますが、今回のたたき含有量測定値は2.76%であったと報告されています。
長七たたき化学組成(蛍光X線回折 重量%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O TiO2 L.O.I
62.3 15.1 1.0 6.8 0.4 4.7 1.3 0.1 8.4

X線回折ではカルシウム化合物としてカルサイトのみが確認されており、全CO2がカルサイト中にあるとして仮定すると7%のCaO量のうち約50%がカルサイトとして存在することになる。しかし残りのCaOはどのような状態で存在するかは明らかにできませんでした。一つの可能性として、風化花崗岩と添加した消石灰が反応しケイ酸カルシウム水和物等が生成したことが考えられています。
その他にたたきの微構造から固化機構を検討するために、細孔径分布と偏向顕微鏡及び走査電子顕微鏡観察を行った結果、真土(マサ土)と消石灰と水を練り混ぜ十分締め固めたものと確認されました。

              水和反応    炭酸化反応 
Al源(粘土鉱物)花崗岩風化物+Ca(OH)2→CaCO3+H2O
CaCO3+ Ca(OH)2→CaO+CO2
CaO+ H2O→Ca(OH)2







2020年10月18日

古代コンクリート(ローマンコンクリート)の再現Ⅰ

なぜ古代コンクリートは何千年も壊れないのだろうか?
今日使われない理由は? 
 
現在一般的に使われているコンクリートは製造過程で大量の石油を消費します。それによって石油産業が維持できるようになっています。こんな石油依存の時代が200年も続くと地球環境はボロボロになってきています。
現在のコンクリートは200年ほど前に発明された(ポルトランドセメント)に砂・砕石を混ぜてできてます。
水と反応するとすぐに固まるので工期が短かくて済む半面、寿命が短い。サイクルが短いので関連する業界は潤いやすいのです。

それに対して古代コンクリートは混ぜた後、ゆっくり化学反応が進み、長期にわたって強度が増していく特徴があります。
その代わり、一度施工するとほぼ永久的に地上に残り石化していくので現代文明の産業は成り立ちません。
石灰岩や貝殻を焼く窯と火山灰と海水があればできるので、巨大な工場など必要なく極端な話家庭で古代産業を興すことができるのです。

そこで私もこのコンクリートについて更なる研鑽を積み実験することにしました。

古代コンクリートを作るにはまず、火山灰・石灰・海水を混ぜてモルタルを作製し、それをコンクリートの骨材となる軽石と混ぜて型枠内に流し込みます。火山灰と海水と生石灰が混ざると、結合能力を持つ化合物が生成されるポゾラン反応が発生し、凝灰岩ができる時の要領で人工の岩が完成するわけです。

では、なぜこんなにも古代コンクリート(ローマン・コンクリート)の耐久性が高いのかという化学的理由は。
骨材とモルタルの間のミネラルの連晶がヒビを防ぐということにあるそうです。現代のコンクリートの骨材の表面は化学反応を起こさないので構造物が長くなるほどヒビが入りやすいのです。
化学反応の過程でアルミナトバモライトが成長することでコンクリートはより硬さを増していきます。長期にわたって成長しながら硬さを徐々に増していく。まるで生きている有機的な岩ですね。この『成長』は現代では一般的に悪い意味で捉えられる「腐食」のプロセスにあたるそうですが、これを利用して古代のコンクリートはさらに強度を上げるというわけです。


材料は生石灰火山灰海水の三点だけです。
または、
生石灰の代りに焼成した貝殻でもかまいません。つまり科学的成分(酸化カルシウム)が同じであるからです。ちなみに石灰岩とは太古の時代貝殻が堆積し沈殿し圧縮されて硬化したものです。
また海水の替わりに荒塩とにがりを溶かした水でもかまいません。
構造材に使う場合はより強度を持たせるために以上の混合物に軽石やレンガを砕いたものなど吸水吸着が良く軽い材質のものを混ぜます。

【注意】間違って生石灰の代わりに消石灰とかの他の名称の石灰を入れても生石灰ほど固まりません。実は一昨年、私はこの実験に取り組み消石灰を使ってみましたが、屋外に置いておくと数カ月でボロボロになって崩れました。化学反応が全く違うのでしょう。

この動画においては、古代コンクリートは海水など使わなくとも硬化している。

生石灰の入手先:粉末-生石灰【20kg】

一から生石灰を作りたい方は

2020年6月19日

国東半島の古代コンクリート(さざれ石)

前回の投稿でも言及したが、国東半島の岩峰は大小の石が混ざったコンクリート状になっており、それを崩した岩を『さざれ石』と呼ぶ。

昨日私は、国東半島にある熊野磨崖仏を見ていて、はたと気づいたことがある。
この浮き彫り状に掘られた痕跡は古代コンクリートによるものではないだろうか。

人為的に岩を削った表面に古代セメント(ジオポリマー)を盛って、固まらない間に仏像を彫塑したものと思われる。
この様な痕跡は古代エジプトの宮殿のレリーフやギリシア彫刻でも多々見られることをはやし浩司氏がジオポリマーコンクリートとして言及している。

仏像本体と周辺の岩の表面状態が異なる。
仏像の胴体は顔に比べてかなり風化している。表面に彫塑的に盛りつけた古代セメントが剥がれた痕跡なんだろうか。それに比べて顔の方はしっかりのこっている。これは後世に修復されたものだろうか。
現地で詳細を見たいものだ!
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