COSMIC DANCE 宇宙の円舞: ローマンコンクリート

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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

https://nlab.itmedia.co.jp/nl/articles/2001/15/news107.html

　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。