ad

古代コンクリートの卓越した耐久性の仕組みに新たな知見(Researchers shed new light on ancient concrete’s extraordinary durability)

ad

2026-07-08 カリフォルニア大学バークレー校

ローマ時代のコンクリートが約2000年にわたり高い耐久性を維持してきた理由について、カリフォルニア大学バークレー校を中心とする研究チームが新たな知見を発表した。従来は、火山灰と石灰の反応による「ポゾラン反応」が主因と考えられていたが、本研究では、大気中の二酸化炭素とコンクリート中のカルシウム化合物が長期間反応する「炭酸化」も耐久性向上に重要な役割を果たすことを明らかにした。研究では、イタリア・ティヴォリのハドリアヌス帝の別荘跡にある2世紀の公衆便所のコンクリートを、3次元トモグラフィーや分光分析などで解析し、炭酸カルシウム(方解石)のネットワークが微細なひび割れや空隙を充填して構造を緻密化し、水の浸入を抑えることで長期安定性を高めることを確認した。この成果は、耐久性と自己修復性を備えた低炭素コンクリートや、クリンカー使用量を削減した持続可能なセメント材料の開発につながる可能性がある。

<関連情報>

鉱物化した炭酸塩は、ローマ時代のコンクリートの数千年にわたる耐久性に貢献している Mineralized carbonates contribute to the millennial durability of Roman concrete

Xiaohong Zhu, Sejung Rosie Chae, Stuart McElhany, Chengyao Liang, […] , and Paulo J. M. Monteiro
Science Advances  Published:8 Jul 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aeb0754

古代コンクリートの卓越した耐久性の仕組みに新たな知見(Researchers shed new light on ancient concrete’s extraordinary durability)

Abstract

Roman concrete structures have remained serviceable for nearly two millennia and are widely regarded as outstanding examples of durable ancient engineering. Existing literature attributes Roman concrete longevity to the pozzolanic reaction that occurs between reactive volcanic ashes and lime. While the pozzolanic reaction is of fundamental importance, we argue that carbonation over a long period of time also substantially enhances the durability and potential self-healing properties of concrete. To validate this claim, a comprehensive analysis of the concrete used in a latrine included in the Canopus western substructures, in Hadrian’s Villa (Roman imperial residence, Tivoli, Italy, 2nd century AD), is performed using multiscale spectroscopic and tomographic approaches to uncover the mechanisms behind the resilience of these enduring structures. Microstructural evidence reveals that volcanic lava composed of leucite, analcime, and ferrian diopside was combined by the Romans with lime at a water-to-binder ratio of ~0.4 to 0.45 to mix the concrete. Calcite cementation in pore spaces and fractures served as the primary binding mineral phase, while the formation of a relatively minor amount of calcium-aluminum-silicate-hydrate precipitated around and between lava fragments to further enhance the integrity of concrete. Conversely, unhydrated calcium oxide reacted with atmospheric carbon dioxide and moisture to form volumetrically dominant calcite cements, creating the primary driver to reinforce structural strength and occlude porosity. This radiaxial fibrous calcite has the potential to mitigate environmental and mechanical stresses in modern concrete infrastructure and advance the development of sustainable and resilient construction materials in the future.

0902鋼構造及びコンクリート
ad
ad
Follow
ad
ad
タイトルとURLをコピーしました