より良く再建する：研究者はより長持ちする建築物を作るために古代文明を調査する

エジプトのピラミッド、コロシアムローマ、中国の万里の長城- 何千年もの間存在してきた世界の驚異のほんの一部です。おそらく、私たちが皆死んで埋葬された後も、彼らは長く残るでしょう。

しかし、世界の主要都市を散歩すると、建築家の中にはまだ生きているにもかかわらず、終わりに近づいている建物が何十もあるのを目にするでしょう。現代の構造物の多くを構成するコンクリートの寿命はわずか 50 ～ 100 年です。

では、なぜ過去の人類は、私たちよりも長持ちするものを構築するのがはるかに優れていたように見えるのでしょうか?

世界中の研究者は、遠い過去を調べて、将来のより良い構築に役立つ可能性のある教訓を引き出すことで、この質問に答えようとしています。

建物の一部を削り落としたり、歴史文書を熟読したり、模倣レシピを混ぜ合わせたりして、それらが何千年もの間どのように持ちこたえてきたかを明らかにしようと、はるか昔の時代の資料を研究する科学者が増えています。

彼らの発見は驚くべきものでした。木の樹皮、火山灰、米、ビール、さらには尿など、多岐にわたる成分リストが古い建築資材に混入していることが発見されました。

面白いように思えるかもしれないが、これらの予期せぬ追加は、古代遺跡の長寿命の鍵を握る可能性があり、時間の経過とともに強度を増し、亀裂が生じたときに「治癒」する能力さえも与えます。

この研究がもたらす影響は、特に将来の建築物に多大な影響を与える可能性があります。より持続可能で環境に優しい。

あ最近のレポートは、建築環境が世界の CO2 排出量の 3 分の 1 以上の原因となっており、セメント生産が排出量の 7% 以上を占めていると推定しています。

「マヤ族や古代中国人の伝統的なレシピを使用して材料の特性を改善すれば、より持続可能な方法で現代の建築に使用できる材料を生産できます」と文化遺産のカルロス・ロドリゲス・ナバロ氏は述べた。スペインのグラナダ大学の研究者。

ローマ帝国（とその具体性）について考える

多くの研究者はローマ人にインスピレーションを求めてきました。ローマ帝国の建築家は紀元前 200 年頃に印象的なコンクリート構造物の建設を開始し、その多くは時の試練に耐えてきました。

パンテオンの堂々としたドームを思い出してください。このドームは依然として世界最大の非鉄筋コンクリートのドームです。あるいは、今日でも水を運ぶ頑丈なローマの水道橋。

カナダのビクトリア大学の考古学者、ジョン・オルソン氏は、海水が長年にわたり建造物を破壊してきた港でも、「基本的に2000年前に注入された当時のままの」コンクリートを見つけることができると述べた。

ローマの建造物と現代の建造物の違いは、それらが作られているコンクリートの組成です。

現代のコンクリートのほとんどは、石灰石と粘土を超高温に加熱して粉砕して作られた粉末であるポルトランドセメントから始まります。次に、そのセメントを水と混合して、化学反応性ペーストを作成します。岩や砂利などのさまざまな材料の塊が追加され、セメントペーストがそれらを結合してコンクリートの塊を作ります。

古代の記録によると、ローマのコンクリート製造プロセスも同様でした。建設者は、焼けた石灰岩や火山砂などの材料を水や砂利と混ぜ合わせ、化学反応を起こしてすべてを結びつけました。

しかし、ローマンコンクリートには、時間の経過とともに修復できるというユニークな特性があります。

科学者たちは、それがどのようにして可能なのかについての手がかりを見つけ始めています。その答えは、ローマンコンクリートがどのようにして数千年も持ちこたえたのかを説明するでしょう。

賢いコンクリート

あ最近の研究マサチューセッツ工科大学 (MIT) の研究者らは、ローマンコンクリートに加えられた石灰の塊が、材料の「自己修復」能力を促進する可能性があることを発見しました。これまで科学者らは、ローマ時代のコンクリート全体にちりばめられているこれらの塊は、ローマ人が材料を十分に混ぜ合わせていないことの表れだと考えていた。

この研究を主導したマサチューセッツ工科大学の土木・環境技術者であるアドミール・マシック氏は、ローマンコンクリートに亀裂が生じると、水が混合物に浸透し、残った石灰のポケットを活性化し、新たな化学反応を起こして損傷部分を埋めることができると説明した。

によって開発された別の理論ユタ大学の研究者、ローマ人がコンクリートに混ぜた特定の火山物質がコンクリートの自己修復を助けていたということです。

ユタ州の報告書の著者である地質学者のマリー・ジャクソン氏は、噴火後に建築業者が収集する自然反応性の火山岩は、時間の経過とともに要素と相互作用し、発生する可能性のある亀裂をコンクリートが密閉するのに役立つと述べた。

時間の経過とともに適応し続ける能力は「まさに素材の天才です」とジャクソン氏は語った。「コンクリートは非常にうまく設計されているので、それ自体を支えます。」

マヤの秘密の材料：ジャングルジュース

ホンジュラスのマヤ遺跡コパンでは、高温多湿の環境にさらされて 1,000 年以上経った後でも、複雑な石灰の彫刻や寺院がそのままの状態で残っています。最近の研究では、これらの建造物の長寿命の秘密は、周囲に生えている木々にある可能性があることが示唆されています。

研究者らはホンジュラスで地元の石工たちと会い、彼らの系譜をマヤの建築家にまで遡った。彼らは、石灰混合物に地元のチュクムとジオテの木からの抽出物を使用することを提案した。

そこで科学者たちはそのレシピを試しました。樹皮を集め、その塊を水に入れ、得られた木の「汁」を材料に加えました。彼らは、自分たちが作成した石膏が物理的および化学的損傷に対して特に耐久性があることを発見しました。

研究者らはさらに詳しく観察すると、樹液からの有機物の破片が石膏の分子構造に組み込まれ、貝殻やウニの棘などの強力な天然物質を模倣していることに気づきました。

他の研究では、果物の抽出物、牛乳、チーズカード、ビール、体液など、さまざまな天然物質が古代の建造物に混入していることが判明しています。万里の長城と紫禁城を支えているモルタルには次のものがあります。もち米のでんぷんの痕跡。

適者生存

これがランダムに聞こえる場合は、その多くがランダムである可能性が高いためです。英国シェフィールド大学の材料科学者セシリア・ペッシェ氏は、古代の建築家は、安くて入手可能なものであれば、何でも材料に混ぜ込んでいたと語る。

「彼らは建設にあらゆる種類のものを投入するだろう」とペッシェ氏は語った。「そして今、私たちに残っているのは生き残った建物だけです。つまり、それは自然選択のプロセスのようなものです。」

しかし、インドのように、一部の材料はより意図的であるように見えます。インドでは、建設業者が地元の材料をブレンドして、ニーズに基づいてさまざまな特性を生み出しています。

インドのヴェールール工科大学の土木技師兼教授であるティルマリーニ・セルバラジ氏は、インドの湿気の多い地域では、建築業者が構造物の湿気対策に役立つ地元のハーブを使用していることを発見しました。海岸沿いでは、塩害から守るために未精製の砂糖であるジャガリーが追加されました。また、地震の危険性が高い地域では、もみ殻を使った超軽量の「浮きレンガ」を使用した。

「彼らはその地域、土壌の状態、気候を知っています」とセルバラジ氏は言う。「つまり、彼らはこれに従って材料を設計したのです。」