ローマ人は一体何を我々のためにしてくれたというのだろう？ ええ、確かに、衛生設備、道路、水道、治安、ワイン、そして教育を与えてくれた。しかし、彼らは途方もなく耐久性の高いコンクリートの製法を書き留めようともしなかった。
2000年経った今、私たちはポートランドセメントを主成分とするコンクリートを苦労して使い、海の腐食作用によって絶えず損傷を受ける橋や防波堤を建設している。一方、ローマ時代の防波堤と港は、何千年もの間そうであったように、傲慢で頑丈なまま、私たちの技術力を露骨に嘲笑うようにそこに佇んでいる。
あのバカども。
しかし、ローマ人よ、私たちはあなたとあなたのコンクリートの秘密に迫っています。今週American Mineralogist誌に掲載された論文で、国際的な研究チームがローマ人の成功の秘訣の一部を明らかにしました。
成功の要因の一つは材料にあります。ローマ帝国領土の近くには、火山灰を噴き出す火山がたくさんあります（そう、ヴェスヴィオ山です）。現代の多くの科学者と同様に、当時の研究者も自然からヒントを得て、これらの火山付近の火山灰の一部が凝灰岩と呼ばれる、非常に硬い岩石に固まる可能性があることに気づきました。
紀元前30年、ローマの技術者であり建築家でもあったウィトルウィウスは、凝灰岩、灰、石灰（果物ではなく建築材料）、そして海水を混ぜ合わせると、非常に強いコンクリートができることに気づきました。この混合物はポゾラン反応と呼ばれる化学反応を起こし、コンクリートを流し込んだ後、2年間にわたって熱（約75～90℃）を放出しました。
現代でも、コンクリート製造に同様のシステムを用いる場合があります。化学反応によって新たな鉱物が生成し、小さな空隙を埋めることで、得られた混合物を強化するという性質を利用しています。しかし、それでもローマ時代のコンクリートが、特に海水中でどれほど高い耐久性を示したのかは説明できません。塩分を多く含み、腐食性の高い波にさらされても、材料は崩壊するどころか、むしろ強度を増したようです。
「私たちが注目しているのは、セメント系コンクリートに望ましくないあらゆる要素と相反するシステムです」と、本研究の筆頭著者でユタ大学の地質学者マリー・ジャクソン氏は声明で述べた。「私たちが注目しているのは、海水との自由な化学交換によって繁栄するシステムなのです。」
これは意外なことです。なぜなら、海水は物を作るよりも壊す方が得意だからです。十分な時間をかけて、水は地球に巨大な峡谷を刻み込むことができます。特に海水には、建造物や船体を侵食するミネラルや塩分が豊富に含まれています。
ジャクソン氏とその同僚は、ローマ時代の建造物を掘削し、ローレンス・バークレー国立研究所のシンクロトロンビームラインでサンプルを分析することで、海水がコンクリートに浸透した際に海水中の鉱物が灰中の鉱物と反応し、アルミニウムトバモライトやフィリプサイトのような鉱物が形成されたという証拠を発見した。
これらの鉱物は、高温が支配的なポゾラン反応中に生成されます。研究者たちは実験室で高温下でこれらの鉱物を生成したこともあります。しかし、ローマのコンクリートに含まれる鉱物は、ポゾラン反応が終わってからずっと後の、より緩やかなプロセスによって生成されました。
「摂氏20度（華氏68度）でトバモライトを産出した人は誰もいません」とジャクソン氏は声明で述べた。「ああ、ローマ人を除いては！」
その結果、地球上で最も過酷な建設条件の中でも、時間の経過とともに強度が増すコンクリートが誕生しました。
ローマ時代のコンクリートの正確な製法は未だにわかっておらず、歴史から完全に失われたままだが、ジャクソン氏は同僚らと協力して類似品の作成に取り組んでいる。
「ローマ人は、利用できる岩石の種類に恵まれていました」とジャクソン氏は声明で述べた。「彼らは火山灰が凝灰岩を生成するセメント質を成長させることに気づいていました。しかし、世界にはそのような岩石は多くないため、代替品を見つける必要があったのです。」
現在、彼らは米国西部の灰と海水を新しい混合物に利用することを検討しています。成功しても、このコンクリートはあらゆる状況に完璧に使用できるわけではありません。最初に流し込んだ時点では、建物などに使用されている現代のコンクリートよりもはるかに強度が低いです。しかし、再生可能エネルギー発電所のように海中で極めて長い耐用年数を持つように設計された構造物や、核物質を含む有害廃棄物の長期保管には役立つ可能性があります。
