ローマのコンクリートは何千年もの間、なぜ持ったのか？ 1900年前の公衆トイレがその手がかりを提供する

ハドリアヌス帝の別荘にあるカノプス池。Carole Raddato via Flickr (CC BY-SA 2.0) 古代ローマのインフラは時の試練に耐えてきました。今日、イタリアを歩けば、約2千年もの間生き残ってきたコンクリートの建物、道路、水道橋を見ることができます。一方、現代のコンクリートは通常、約100年で崩壊します。 科学者たちは長年、ローマのコンクリートの耐久性の秘密を解き明かそうとしてきました。長年、彼らはその長寿命が、火山灰が石灰と水に反応する際に起こるポッツォラーナ反応という主要な化学プロセスのおかげだと考えていました。それは依然として正しいですが、それだけではないようです。炭酸化として知られる別の化学反応も、ローマのコンクリートの長寿命に寄与している可能性があります。 7月8日にScience Advances誌に発表されたこの発見は、研究者たちがより持続可能で強靭なコンクリート材料を開発するのに役立つかもしれません。 新しい研究のために、研究者たちはローマの約17マイル東に位置するユネスコ世界遺産である1900年前のハドリアヌス帝の別荘を訪れました。広大な敷地は建築の驚異ですが、その科学的な宝石の一つは共同トイレです。それらは、現代の手によって改変されていない、ローマのコンクリートを元の状態で研究する前例のない機会を提供します。 「公衆トイレを修復する人はいません」と、カリフォルニア大学バークレー校の土木技術者で研究共著者であるパウロ・J・M・モンテイロ氏はScientific Americanに語っています。「そのため、この材料は19世紀もの間手を加えられずに静かに実験を続けており、誰も生きている間に始めることができなかった実験です。」 知っておくべきこと：ハドリアヌス帝とは誰か？ ハドリアヌス帝は西暦117年から138年までローマ皇帝でした。彼は、ブリタニア属州を現在のスコットランドの隣人から守るために、北イングランドにハドリアヌスの長城と呼ばれる壁を建設したことでよく知られています。 モンテイロ氏と同僚は、便座の下からコンクリートのサンプルを採取しました。研究室に戻り、彼らは高倍率顕微鏡でそれを調べ、X線でスキャンし、化学組成を分析しました。 予想通り、標本には火山灰、石灰、水が組み合わされて材料が形成された証拠が含まれていました。しかし、コンクリートの細孔と亀裂を詳しく調べたところ、カルシウム、炭素、酸素を含む鉱物である方解石が主要な結合剤であることが明らかになりました。大気中の二酸化炭素がコンクリート中のカルシウム化合物と反応すると、炭酸カルシウムを多く含む硬い鉱物である方解石が形成されます。 この鉱物はコンクリートの小さな亀裂や細孔を埋め、古代の構造物が時間とともに強化され、自己修復することを可能にします。 「ポッツォラーナ反応は基本的な重要性を持っていますが、私たちの発見は、長期間にわたる炭酸化もコンクリートの耐久性を高め、経年劣化とともに亀裂を封じるのに役立つことを示唆しています」とモンテイロ氏は声明で述べています。 この研究は、2023年に発表された、ローマのコンクリートが自己修復する可能性があることを示唆した研究に基づいています。その研究では、生石灰（石灰石の一種）を含む化学反応で作成され、材料中にカルシウムリッチな堆積物が残されたとされています。この堆積物は、雨などの水と反応して再結晶し、隙間を埋めることができました。 新しい研究により、炭酸塩が注目されるようになりました。 「この研究は、炭酸塩がこれらのシステムにおいてより動的であり、周辺的な役割ではなく、基本的な役割を果たしているという考えを強化します」と、2023年の研究の共著者であり、新しい研究には関与していないMITの材料科学者であるアドミル・マシック氏はScientific Americanに語っています。 モンテイロ氏と同僚は、ローマのコンクリートがどのように機能したかを理解することで、現代の専門家が環境への影響が少ないコンクリートを建設できることを望んでいます。 コンクリートは世界で最も消費されている材料の一つですが、その生産は膨大な量の熱を閉じ込める二酸化炭素を排出しています。これは世界の排出量の約8パーセントに相当します。国連によると、2050年までに存在する建物の約半分はまだ建てられていないため、炭素排出量を削減した建設資材を開発することが重要です。 「この研究は、古代の工学技術を探求することが重要な発見につながることを示しています」とモンテイロ氏は声明で述べています。「ローマの耐久性向上という秘密を解き明かすことで、いつか持続可能な現代のインフラ開発を達成できることを願っています。」 こちらもおすすめです 「自己修復」コンクリートが古代ローマの構造物を保存した可能性 2023年1月9日 パンテオンが崩壊しなかった理由 2014年12月16日 古代ローマのコンクリートが非常に強い理由 2017年7月5日 アテネは、長期にわたる干ばつの中で、都市に水を供給するために2000年前のローマ水道橋を復活させている 2025年7月22日 ポンペイ遺跡のこの古代建設現場は、2000年前のローマコンクリートのレシピに関する新たな秘密を明らかにしている 2025年12月12日 サラ・ハシェミ | さらに読む サラ・ハシェミは、ニューヨーク市在住の科学ライター兼ファクトチェッカーです。彼女の作品は、Sierra、The Body、Maisonneuve magazineなどに掲載されています。 毎週平日、最新の記事をメールで受け取りましょう。 メール Salesforce Marketing Cloud提供 (プライバシー通知 / 利用規約)