古代ローマ時代の構造物の秘密は「自己修復する」コンクリート

古代ローマ時代のインフラは、現代の建物よりも印象的なことがあります。現代のコンクリート構造物は数十年しかもたないかもしれませんが、ローマの長寿コンクリート構造物の中には2,000年も生き続けているものがあります。パンテオンの無筋コンクリート製のドームは、紀元前125年頃に建設されましたが、今でも無傷です。

MITの化学者Admir Masicは、GuardianのNicola Davisに、パンテオンはコンクリートなしでは存在しないだろうと語った。

その昔、科学者たちは、ローマ人がどのようにしてこのような驚くべき工学的偉業を成し遂げたのか、不思議に思っていました。Masic 氏と他の研究者は、Science Advances 誌に金曜日に発表された新しい論文で、ローマ時代のコンクリートは自力でひび割れを修復する能力があったことを提案している。科学者たちは、この発見は古代ローマに関する新たな洞察をもたらすだけでなく、現代のコンクリートを改良するための青写真を提供するものであるとしている。

研究者らは、ローマ近郊の古代都市プリヴェルヌムで壁からモルタルのサンプルを採取した。このモルタルのサンプルは、同時代のローマのコンクリートサンプルと同様の組成を示しました。

科学者たちはこれまで、モルタルの中の石灰の塊は、ローマ人がコンクリートを十分に混ぜていなかったことを意味すると考えていた。しかし、Masicはそう考えない。

石灰岩の塊の由来が分析によって明らかになったのだ。古代の技術者たちは、消石灰の代わりに、あるいは消石灰に加えて、生石灰という乾燥した反応性の石灰石を使っていたのです。生石灰を混ぜると、化学反応の結果、カルシウムの沈殿物ができ、極端な高温になる。

研究者たちは、その目的に加え、水がコンクリートのひび割れに入り込んでカルシウムの塊を溶かし、それによってひび割れを埋め、溶けた化学物質が再結晶したり他の物質と反応したりして、構造を強化することができるのではないかと考えたのです。

研究チームは、ローマ時代のレシピと現代のレシピを使って、この実験をするためにコンクリートを作った。コンクリートを砕いた後、30日間水を通した。現代のコンクリートはまだ水を通しましたが、ローマ時代のコンクリートは水を通さず、ひび割れが埋まったことが示唆されました。

Ars TechnicaのJennifer Ouelletteは、古代ローマのコンクリートも同じように亀裂が埋まっているように見えたと書いている。

ローマ時代のコンクリートからヒントを得ることは、「インフラを長持ちさせるための費用対効果の高い方法かもしれない」とマシックは言う。

セメントは世界の温室効果ガス排出量の約8パーセントを占めているため、コンクリートが長持ちすれば、業界の二酸化炭素排出量も削減できるかもしれません。