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Roman concrete - Wikipedia

ローマのコンクリートはローマの崩壊と共にその技術が失われますが、 英国産業革命の時に再発見されます。 スミートンの塔を参照。

ローマのコンクリート (Roman concrete)

ローマのコンクリートは オプス・カエメンティキウム ( opus caementicium ) とも呼ばれ、 ロー共和国末期とローマ帝国の全歴史を通じて、建設で使用された資材である。 ローマのコンクリートは水硬性セメントに基づいている。 最近発見されたことは、 ローマのコンクリートは現代のポートランド・セメントと幾つかの点で材質的に違っていることである。 広く認められていることは、 ローマのコンクリートはこの種のセメントでは、 火山灰を組み込むことにより、最も耐久性があり、 火山灰によりひび割れの拡散が防止される。 1 世紀中頃まではこの資材はしばしば表面にレンガが使用された。 もっとも骨材の変化から材質の異なる配置が可能であった。 資材の更なる革命的な発展はコンクリート革命と呼ばれ、 構造的に複雑な形式に貢献した。 このようなものにパンテオンのドーム (丸屋根) があり、 これは強化されていないコンクリート・ドームでは世界最大である。


ローマのパンテオンは
ローマのコンクリートによる建築の実例である。

ローマのコンクリートは通常は石やレンガで外壁が作られ、 内部では更に化粧漆喰 (stucco)、フレスコ画 (fresco painting)、 あるいはしゃれた色 (fany coloured) の大理石の薄い板で飾られた。 ローマのコンクリートは現代のコンクリートのように骨材とセメントから構成されているが、 現代のコンクリートとは違い、 骨材は典型的には現代の骨材よりもはるかに大きく、 しばしば瓦礫程度の大きさで、 その結果ローマのコンクリートは流し込むのではなく敷かれた。 ローマのコンクリートの幾つかは水中でも設置でき、 橋や水辺の建築物には有益であった。

ローマのコンクリートが開発された時期は不明であるが、BC 150 年頃から広範に、普通に使用されたことは明らかである。 幾人かの学者はローマのこの時期よりも 1 世紀前に開発されたと信じている。

  1. 歴史的に有名な言及
  2. 資材の性質
  3. 地震技術
  4. 現代の使用
歴史的に有名な言及

ヴィトルヴィウスは BC 25 年頃に建築に関しての 10 冊の本 ( Ten Books on Architecture ) を書き、 その中で、石灰モルタルの準備に適当は骨材の形式を区別している。 構造的な漆喰には、彼はポッツァラーナ (pozzalana) を推奨している。 ポッツァラーナは ポッツオーリ (Pozzuoli) の砂のような地層から得られる火山性の砂で、 ナポリの近くでは茶色がかった黄・緑で、 ローマの近くでは赤味がかった茶色である。 ヴィトルヴィウスは建築に使用されるセメントには石灰 1 とポッツァラーナ 3 の比を明示しており、 水中工事の pluvis Puteolanus (プールヴィス・プテーオラヌス) では 1:2 の比率を明示しており、 これは基本的には今日、海で使用されるコンクリートと同じ混合比である。

1 世紀中頃には、コンクリートによる水中建設の原理がローマの建築業者によく知られることになり、 カイサリア市は水中でローマのコンクリート技術を、かくも大規模に使用した最も初期の既知の実例である。

カイサリアは水中でローマのコンクリートを
かくも大規模に使用した最も初期の既知
の実例である。
オプス・カエメンティキウムの実例。
ローマ古代のアッピア道路にある墓。
元々の被覆が取り除かれたもの。

AD 64 年のローマの火災 -- これはローマの多くの部分を破壊した -- の後で市を再建する際のネロによる新しい建築規約は主に外壁がレンガのコンクリートから構成されていた。 これはレンガとコンクリート産業の発展を奨励したようである。

資材の性質

ローマのコンクリートは他のコンクリートと同様に骨材と水硬性漆喰 -- 水と混ぜた結合剤で時間と共に硬化する -- から構成される。 骨材は変化し、これに含まれるものは: 岩のかけら、そしてそれ以前に取り壊された建物の残骸である 陶磁器タイルとレンガの瓦礫がある。 鋼の鉄筋のような強化要素は使用されなかった。

石膏と石灰は結合剤である。 ポッツォラーナ (pozzolana) (あるいは鉱山砂 (pit sand)) と呼ばれる火山灰が手に入れることができれば好まれた。 ポッツォラーナによりローマのコンクリートは現代のコンクリートより、 塩水に対して抵抗力がある。 使用されたポッツォラーナ漆喰はアルミナとシリカを多く含んでいた。

コンクリート、とりわけ水硬性漆喰は結合力を生み、 構造セラミックスの一型式で、 この効用は主にのり状の時の流動的可塑性に由来する。 水硬性セメントの養生と硬化は材質の水和反応とその後の水和反応物質の 化学的・物理的な相互作用に由来している。 これは消石灰漆喰 -- ローマ以前の最も普通な要素 -- の養生とは違っている。 一旦養生すると、ローマのコンクリートは可塑性が全くなくなるが、 伸長 (tensile stress) に対する少々の抵抗力を保持する。

ポッツォラーナ漆喰の養生は、 その現代版であるポートランド・セメントの養生と多くの共通点がある。 ローマのポッツォラーナ・セメントがシリカを多く含む点は現代のセメントに極めて近く、 高炉のスラッグ、 フライアッシュ、 シリカ・フューム (silica fume) が付け加えられている。

現代のポートランド・セメントの圧縮強度は典型的には 50 MPa レベルで、 1860 年以来ほとんど 10 倍増えている。

古代の漆喰との比較可能な機械データはない。 もっとも引っ張り強さに関しての情報はローマのコンクリート・ドームの ひび割れから推測することができる。 引っ張り強さは最初に混合する時に使用した 水/セメント の比率により、 随分変化する。 現在ではローマ人が使用した 水/セメント の比率を確認する方法はないし、 ポッツォラーナ・セメントの強さに関して、 この比率の硬化に関する広範なデータはない。

地震技術

イタリア半島のように地震が起きやすい環境では、 壁やドームの内部における中断と内部構造はコンクリートの塊に 不連続な部分を作る。 建物の一部分は、 大地の動きがあると、 わずかにずれて、圧力を調節して、構造の全体の強さを増やす。 この意味においてレンガとコンクリートは柔軟である。 多くの建物が色々な理由から深刻なひび割れに苦しんだが、 今日に至るまで健在であり続けたのは、 まさしくこの理由によっているのかもしれない。

コンクリートの強さと安定性を改良するために使用された別の技術は、 ドームの段階的変化である。 1 つの実例にはパンテオンがあり、 ドームの上方領域の骨材に関しては、 凝灰岩と軽石の交互に代わる層から構成され、 コンクリートに 1,350kg/m3 の密度が与えられている。 基礎構造は骨材として石灰華 (travertine) を使用し、 もっと高い 2,200kg/m3 の密度を持っている。

現代の使用

最近のローマのコンクリート調査の科学的突破口はメディアや産業の注意を引いている。 ローマのコンクリートの耐久性、長命、そして環境足跡 (environmental footprint) の軽減により、 企業や自治体は北米でローマ形式のコンクリートの使用 -- 火山灰の代わりに石炭のフライ・アッシュで置き換えたもので、 類似な性質がある -- を探求し始めている。 支持者が主張することはフライ・アッシュで製造したコンクリートは骨材の使用が少なくなるため、 60% までの経費が節減され、加熱温度を下げることと、(コンクリートの) もっと長期の寿命により、 環境足跡が軽減されることである。 利用可能なローマのコンクリートの実例で、 厳しい海洋環境にさらされたもので、2000 年も生き延び、 ほとんど、あるいはまったく摩耗していないものが見つかっている。