ローマのコンクリートの白い粒は、混ぜ残しではなく、ひびをふさぐ材料だった？

ローマにあるパンテオンという建物は、128年に完成の式が行われました。屋根は、大きな丸いドームです。鉄の棒を入れないコンクリートのドームとしては、今も世界最大で、今も建っています。

古代ローマのコンクリートを近くで見ると、白い小さな粒がたくさん混ざっています。大きさは、ミリ単位の小さなものです。この粒は長いあいだ、「よく混ぜなかった跡」や「材料の質が悪かった跡」だと考えられてきました。

2023年、アメリカのマサチューセッツ工科大学（MIT）のチームが、この白い粒について新しい説を出しました。ひびができたときに、ひびをふさぐ材料になっていたかもしれない、という説です。この記事では、まず白い粒がどうやってできたのかを見ます。次に、ひびをふさぐ実験を紹介します。最後に、2025年にポンペイの遺跡で見つかった工事現場の話をします。

01ローマのコンクリートには、ミリ単位の小さな白い粒がたくさん入っている

ローマのコンクリートは、今のコンクリートとは作り方が違います。火山の石などの大きな石を、モルタルで固めて作りました。モルタルは、石灰と火山灰などに水を加えて練ったものです。ローマの人々は、これで壁や土台、水道橋、道路、橋を作りました。

石灰は、石灰岩などの石を焼いて作ります。焼いた石灰は「生石灰」と呼ばれます。生石灰に水を加えると、熱を出しながら「消石灰」に変わります。ふつうは、先に消石灰にしてから、火山灰と混ぜると考えられてきました。

ローマのコンクリートの白い粒は、この石灰のかたまりです。研究者は、これまでいろいろな理由を考えてきました。石灰の焼き方が足りなかった。焼きすぎた。よく混ぜなかった。どれも、「うまく作れなかった跡」という見方です。

022023年、MITのチームは白い粒を「生石灰を直接混ぜた跡」だと考えた

MITのアドミール・マシック（Admir Masic）さんたちは、イタリアのプリウェルヌムという遺跡でモルタルを集めました。ローマの近くにあった町で、紀元前2世紀から13世紀まで人が住んでいました。調べたのは、この町の壁に使われた、約2000年前のモルタルです。

チームは、白い粒を顕微鏡や、光や電子を当てる装置で細かく調べました。粒は、炭酸カルシウムという物質のいろいろな形でできていました。そして、粒が高い温度でできたことを示す手がかりも見つかりました。

ここからチームが考えたのが、「ホットミキシング（熱い混ぜ方）」です。消石灰にしてから混ぜるのではありません。生石灰を、そのまま、または消石灰と一緒に、火山灰や水と混ぜるのです。すると、生石灰が水と反応して熱を出します。論文によると、モルタルの温度は、まわりより55〜60度ほど上がります。ところどころ200度をこえる場所もできます。

論文の考えでは、この熱い混ぜ方をすると、生石灰のかたまりは外側だけが反応します。内側には、カルシウムを多く含む部分が残ります。それが、あの白い粒だというのです。

03ひびに水が入ると、白い粒が溶けてひびを埋める、という説

チームは、白い粒が、ひびを直す材料になるのではないかと考えました。しくみは、こうです。

コンクリートにひびができると、ひびは白い粒のところを通りやすくなります。そこへ雨水などが入ると、粒の中のカルシウムが水に溶け出します。カルシウムを含んだ水は、ひびの中で炭酸カルシウムの結晶になって固まります。こうして、ひびが内側から埋まる、というのです。

古代の手がかりもあります。古代ローマのカエキリア・メテッラという人の墓では、モルタルの細いひびが、方解石で埋まっているのが見つかっていました。方解石とは、炭酸カルシウムの結晶です。

ただし、ここまでは「説」です。論文も、白い粒がひびを埋める材料に「なりうる」と書いています。この研究は、古代の壁で、ひびがふさがっていく様子をそのまま観察したわけではありません。

04今の材料でまねして作ると、0.5mmのひびが水を通さなくなった

そこでチームは、実験で確かめました。今のセメントに生石灰を加えて、ローマ風のモルタルを作ったのです。比べるために、生石灰を入れないモルタルも作りました。

固まったモルタルは、わざと縦に割りました。そして、0.5mmのすき間を空けて合わせ直しました。0.5mmは、シャープペンシルの細い芯の太さくらいです。そのあと、ひびに水を流し続けました。

はじめ、ひびには1時間に10〜30リットルの水が流れていました。生石灰を入れたモルタルでは、ひびの形によって1〜3週間で、水がほとんど流れなくなりました。ひびの中は、新しくできた方解石で埋まっていました。MITの発表文によると、生石灰を入れないモルタルでは、水は流れ続けました。

論文によると、ふつうのコンクリートでも、幅0.2mmくらいまでのひびは、自然にふさがることがあるとされます。それより広いひびで水が流れにくくなったなら、ほかのしくみも働いたことになる、と論文は書いています。0.5mmのひびは、その「広いひび」にあたります。

なお、MITの発表文では「2週間以内に完全に治った」と書かれています。論文のほうは「1〜3週間で、ほとんどゼロ」です。この記事では、論文の数字を使っています。

052025年、ポンペイの工事現場が「熱い混ぜ方」の証拠になった

2025年、マシックさんたちのチームが、新しい論文を出しました。ポンペイは、79年にベスビオ山の噴火で埋まった町です。

ポンペイの「IX 10, 1」という番号で呼ばれる家で、工事の途中だった現場が見つかりました。この町は、62年に大きな地震に遭っていました。地震のあと、町では建物の修理が続いていました。この家も、修理の工事の最中に、噴火で埋まったのです。

現場には、材料の山が残っていました。石灰と火山性の砂を、乾いたまま混ぜておいた山です。積み上げた石のブロックや、再利用するために取っておいたかわらもありました。鉛のおもりや、鉄の斧などの道具も見つかりました。

チームが乾いた材料の山を調べると、生石灰を、乾いた火山灰と先に混ぜていたことが分かりました。水は、そのあとで加えていたのです。作りかけの壁のモルタルも、この材料の山とよく似ていました。2023年に考えた「熱い混ぜ方」が、実際の工事現場で確かめられたことになります。MITの発表文も、この現場を、熱い混ぜ方が使われていたことの、これまでで最もはっきりした証拠だと説明しています。

06まとめ

古代ローマのコンクリートに入っているミリ単位の白い粒は、長いあいだ「よく混ぜなかった跡」と見られてきました。2023年、MITのチームは、生石灰を直接混ぜる「熱い混ぜ方」の跡だと考えました。2025年には、79年の噴火で埋まったポンペイの工事現場で、その作り方が確かめられました。

白い粒がひびをふさぐという話は、今の材料でまねした実験では確かめられました。0.5mmのひびが、1〜3週間で水をほとんど通さなくなったのです。ただ、古代の壁でそれが起きているかどうかは、まだ説の段階です。ポンペイの工事現場には、生石灰と火山灰を乾いたまま混ぜた材料の山が、水を加える前の姿で、79年のまま残っていました。