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Pozzolana - Wikipedia

このページはローマのコンクリートの理解の助けのために 翻訳するものです。訳語の正確さが欠け、原語をそのままにした箇所があります。 ポッツォラーナ (Pozzolana) はローマのコンクリートに混ぜるものです。

ポッツォラーナ (/ˌpɒts(w)əˈlɑːnə/ POT-s(w)ə-LAH-nə, イタリア語: [potts(w)oˈlaːna]) はポッツォラン灰 (pozzolanic ash (ラテン語: pulvis puteolanus)) とも呼ばれ、 天然のシリカを含む (siliceous) あるいはシリカ・アルミニウムを含む (siliceous-aluminous) 資材であり、 水の存在の下に室温で、 水酸化カルシウム (calcium hydroxide, [訳注：消石灰]) と反応する (ポッツォラン反応 (pozzolanic reaction) を参照 (未翻訳))。 この反応で、不溶性の calcium silicate hydrate compound と calcium aluminate hydrate compound が形成され、 セメント質の性質を持つ。 ポッツォラーナ (pozzolana) の名称はイタリアでローマ人により 使用された火山灰の主な埋蔵場所 -- ポッツオーリ (Pozzuoli) -- に由来する。 ポッツォラーナ (pozzolana) の現代の定義は任意の火山資材 (軽石や火山灰) を包含し、 繊細な 火山ガラス (volcanic glass) から主に構成され、 これがポッツォラン (pozzolan) として使用される。 用語のポッツォラン (pozzolan) とポッツォラーナ (pozzolana) の違いに注意せよ。 ポッツォラン (pozzolan) は資材の特定な起源を指定していない。 これと対比すると、ポッツォラーナ (pozzolana) は火山起源のポッツォラン (pozzolan) にのみ 使用され、主に 火山ガラス (volcanic glass) から構成されている。

イタリアのベスビオ火山 (Mount Vesuvius volcano) の ポッツォラーナ (pozzolana)

サントリーニの土 (Santorin earth) のようなポッツォラーナ (Pozzolana) は BC 500 - 400 年に東地中海で使用された。 ポッツォラーナ (Pozzolana) は古代ギリシャ人により開拓されたが、 ローマのコンクリートの結合段階 (binder phase) として 石灰 - ポッツォラーナ・ペースト (lime-pozzolan paste) の可能性を完全に開発したのはローマ人であった。 ウィトルウィウス (Vitruvius) が語る 4 形式のポッツォラーナ (pozzolana) は： 黒、白、灰色、そして赤であり、 このどれも ナポリ (Naples) のようなイタリアの火山地帯で見出せる。 典型的には、水と混ぜる直前に、これは石灰 (lime) と 2:1 でとても完全に混ぜた。 コーザ (Cosa) のローマの港はポッツォラーナ-石灰 (pozzolana - lime) のコンクリートを水中に注いで建設され、 海水と混ざらないように、明らかに長い管を使用して注意して築かれた。 3 本の桟橋が今日でもなお視認され、2100 年以上たったのにも関わらず、水中部分は一般に非常に良好な 状態である。

火山の軽石と灰の主なポッツォラーナ活性成分 (pozzolanically active component) は随分と穴が開いたガラスである。 簡単に変更できる、あるいは高度に反応し、 これらの灰と軽石の性質はその産出を主に近年に活発な火山地帯に制限している。 伝統的に使用される天然のポッツォラン (pozzolan) の大半はこのグループ -- すなわち、 ポッツオーリ UPozzuoli) の火山性軽石、サントリーニの土 (Santorin earth) そしてドイツ・トラス (trass, [訳注：火山灰から成る凝灰岩]) の incoherent part -- に属している。

ポッツォラーナ (pozzolana) の化学成分は変動し、地域的な火山の形式を反映している。 SiO₂ は主な化学成分で、 最も変更していない軽石と灰は IUGS (国際地質科学連合) により、概略されたガラス性岩 (glassy rock) 形式の 中間 (52 - 66 wt% SiO₂, [訳注：wt% = 重量パーセント]) から酸性 (＞66 wt% SiO₂) の成分範囲に属する。 ベーシック (basic) (45 - 52 wt% SiO₂) とウルトラベーシック (ultrabasic) (＜ 45 wt% SiO₂)の 火山砕屑岩 (pyroclastics) はポッツォラン (pozzolan) としてはそれほど普通には使用されない。 Al₂O₃ は大半のポッツォラーナ (pozzolana) で随分と存在し、 Fe₂O₃ と MgO はわずかな比率で存在するのみであり、 これは酸性の岩に典型的である。 CaO と アルカリ成分 (alkali contents) は通常ささやかであるが、ポッツォラーナ (pozzolana) 毎に随分と変動する。

改変していない 火山砕屑岩 (pyroclastic rocks) の鉱物学成分 (mineralogical composition) は 斑晶 (phenocryst) の存在と母マグマ (parent magma) の化学成分により主に決定される。 主な成分は 火山ガラス (volcanic glass) で、典型的には 50wt% より多く存在する。 ポッツォラーナ (pozzolana) で、 火山ガラス (volcanic glass) を随分少なく含むものは、 例えば ボルビック (Volvic) (フランス) の 25 wt% しかない粗面安山岩 (trachyandesite) は、それほど反応しない。 ガラス成分と 比表面積 (specific surface area) に付随する形態とは別に、 ガラスのひずみ (strain) の不具合 (defect) と度合いもポッツォラン反応度 (pozzolanic activity) に影響するようである。 大きな斑晶 (phenocryst) として存在する典型的な付随鉱物は 斜長石 (plagioclase) 長石 (feldspar) 固溶体 (solid solution) シリーズ (series) のメンバーである。 アルカリ (alkalis) が Ca よりも優位である 火山砕屑岩 (pyroclastic rock) では、 サニディン (sanidine) のような正長石 (K-feldspar) あるいは 曹長石 (albite) Na-feldspar が見いだせる。 Leucite は K が豊か (K-rich) でシリカ (silica) が少ない ラティウム・ポッツォラーナ (Latium pozzolanas) に存在する。 石英 (Quartz) は酸性のポッツォラーナ (pozzolana) に存在し、 一方、 輝石 (pyroxenes, パイロキシン) 且つ/あるいは カンラン石 (olivine) 斑晶 (phenocrysts) はしばしば もっと基本的な資材に見受けられる。 激しい噴火 (eruptional event) と堆積 (depositional event) の最中に組み込まれた 捕獲結晶 (xenocryst, ゼノクリスト) あるいは岩の破片 (rock fragment) にも遭遇する。 ゼオライト (zeolite), オパール (opal CT) と 粘土鉱物 (clay mineral) はしばしば 火山ガラス (volcanic glass) の変質物 (alteration product) として、少量存在している。 オパール (opal CT) のゼオライト化 (zeolitisation) あるいは形成 (formation) は一般に、ポッツォラン反応度 (pozzolanic activity) に有利であるが、 粘土形成 (clay formation) は石灰-ポッツォラン混合 (lime-pozzolan blend) あるいは混合セメント (blended cement) の性能に逆の効果 (adverse effect) がある。

ポッツォラーナ (pozzolana) は場所によっては豊富で、ポートランド・セメントの追加として広範囲に使用され、 このような国に、イタリア、ドイツ、ケニア、トルコ、中国そしてギリシャがある。 産業副産物であるポッツォラン (pozzolan) に比較すると、これらは成分の多様性と物理的性質の大きな変動で特徴づけられる。 ポートランド・セメントへのポッツォラーナ (pozzolana) の適用は、 適切な埋蔵 (deposit) の地方での利用可能性と、利用できる産業副産物の追加のセメント質資材 (cementitious material) との競合 により主にコントロールされる。 後者の資源 (source) が枯渇することと、 利用可能なポッツォラーナ (pozzolana) の広大な埋蔵 (reserve) により、部分的にはポッツォラーナ (pozzolana) の インテリジェントな使用 (intelligent use) の立証された技術的利点からこの使用は将来に強く拡大することが 期待されている。

ポッツォラン反応 (pozzolanic reaction) は、化学反応で、ポートランド・セメントでポッツォラン (pozzolan) を含むものに起きる。 これは、古代ローマで発明されたローマのコンクリートに関わる主な反応である。 ポッツォラン反応 (pozzolanic reaction) の基礎には、(Portlandite のような) 水酸化カルシウム (calcium hydroxide) と ケイ酸 (silicic acid) の間の、 単純な酸を基礎にする反応である。