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古代ローマのコンクリートが最良? その1

古代ローマのコンクリートが最良? その1
Practical Engineering 動画翻訳

パンテオンは世界最大の非鉄筋コンクリートドームです。それは現代の驚異ではなく、2000年近く前に建てられた古代ローマの神殿です。では、西ローマ帝国のコンクリート構造物が数千年も続くとしたら、なぜ現代の構造はわずか20年後にこのように見えるのでしょうか。私はグレイディです。そしてこれは実用的なエンジニアリングです。今日のエピソードでは、コンクリートの設計寿命に影響を与える要因を見ていきます。このビデオはbrilliantが後援しています。これについては後で詳しく説明します。このシリーズのこれまでのコンクリートに関するビデオをまだご覧になっていない場合は、簡単な概要をご覧ください。コンクリートがどのように作られているのか、なぜそれがしばしば補強を必要とするのか、そしてその補強が時々劣化につながる可能性があるのか​​について話しました。

鉄筋コンクリートは現代社会の基盤です。引張応力に対してコンクリートの強度を与えるために補強が必要です。鋼は、その強度、同様の熱的挙動、可用性、および低コストのために、補強材として使用されます。しかし、鋼には錆びるという重要な弱点があります。この腐食は、補強材自体の強度を低下させるだけでなく、その副産物である酸化鉄を膨張させます。この膨張により、コンクリートに応力が発生し、ひび割れ、剥離、そして最終的には保守性の完全な喪失につながります。実際、埋め込まれた鉄筋の腐食は、コンクリートの劣化の最も一般的な形態です。

しかし、それはいつもそうだったわけではありません。 ローマ人はこの問題を非常に巧妙な方法で回避しました。彼らはコンクリートに鋼を入れませんでした。 簡単ですよね? 彼らは、アーチやドームなどのいくつかの巧妙な構造工学のトリックの力を利用して、コンクリートが常に圧縮に抵抗し、張力がかからないようにして、補強の必要性を最小限に抑えました。 それらの巧妙なトリックの1つは、構造を巨大にすることでした。つまり、文字通り、コンクリートを圧縮状態に保つ最も簡単な方法は、その上に重いもの、たとえばコンクリートを置くことです。 現代でもこのトリックを使用しています。

ほとんどの大きなコンクリートダムは、安定性のために自重と形状に依存する重力またはアーチ構造です。重力式ダムとアーチ式ダムの両方で、構造物の形状は、自重を使用して水圧に耐えるように注意深く設計されています。深く行くほど、それらがどのように大きくなるかがわかります。そのため、構造物の背後にある水の圧力が非常に高い場合でも、コンクリートに引張応力がかからないため、補強の必要はありません。

しかし、鉄筋の欠如は、ローマンコンクリート構造がこれほど長く続いた唯一の理由ではありません。ローマンコンクリートの優位性について一般的に引用されている他の提案の1つは、その化学的性質です。たぶん、彼らはコンクリートのより良いレシピを持っていて、それはどういうわけか時間の経過とともに失われました、そして今、現代の私たちの人々は標準以下のインフラストラクチャで生きる運命にあります。実際、2017年に科学者たちは、古代ローマのコンクリート構造物に使用されている海水と火山灰の組み合わせが、現代のコンクリートには通常見られない非常に耐久性のある鉱物を作り出すことができることを発見しました。しかし、それは私たちがこの現代で弾力性のあるコンクリートを作ることができないということではありません。実際、ミックスデザインとしても知られる具体的なレシピの科学は、ローマのエンジニアが夢見ることしかできなかったレベルにまで進歩しました。コンクリートの化学的性質において最も基本的であるが最も重要な要素の1つは、水とセメントの比率です。 以前のビデオで実験を行い、水を追加するとコンクリートの強度がどのように低下するかを示しました。 余分な水は、混合物中のセメントペーストを希釈し、硬化するにつれてコンクリートを弱くします。 ローマ人はこの水とセメントの比率の重要性を知っていました。 歴史的な写本の中で、ローマの建築家は、コンクリートを混ぜて水をできるだけ少なくし、特別な突き固め装置を使用して所定の位置に打ち込むプロセスを説明しました。

要約☞古代ローマのコンクリート構造物が数千年も続くのは何故か?それは非鉄筋コンクリートであるからです。コンクリートは圧縮力に強いが引張力には弱く現代のコンクリートは引張力に強い鉄筋で補強されている。しかし、鉄筋には錆びるという弱点があり、この腐食は、鉄筋の強度を低下させるだけでなく、その副産物である酸化鉄の膨張でコンクリートに応力が発生し、ひび割れ、剥離、そして最終的には保守性の完全な喪失につながります。古代ローマ人はアーチやドームなどのいくつかの巧妙な構造工学のトリックの力を利用して、コンクリートが常に圧縮に抵抗し、引張力がかからないようにし補強の必要性を最小限に抑えました。更に、古代ローマのコンクリート構造物に使用されている海水と火山灰の組み合わせレシピが、現代のセメントコンクリートには通常見られない非常に耐久性のある鉱物を作り出していることを現代の科学者は2017年に発見しました。

きれいな日本語にはなりませんが、誤訳がないように心がけております。
口頭原文は、続きをご参照願います。


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Practical Engineering 動画翻訳 <1>

the largest unreinforced concrete dome in world on the pantheon. it's not a modern marvel, but rather an ancient roman temple built almost two thousand years ago. so, if concrete structures from the western roman empire can last for thousands of years, why does modern infrastructure look like this after only a couple of decades? hey i'm grady and this is practical engineering. in today's episode, we're taking a look at the factors that affect the design life of concrete. this video is sponsored by brilliant. more on that later. if you haven't seen the previous videos in this series about concrete, here's a quick synopsis. we've talked about how concrete's made, why it often needs reinforcement, and how that reinforcement can sometimes lead to deterioration. concrete reinforced with steel bars is the foundation of our modern society. the reinforcement is required to give the concrete strength against tensilestress. we use steel as reinforcement because of its strength, its similar thermal behavior, its availability, and low cost. but steel has an important weakness; it rusts. not only does this corrosion reduce the strength of the reinforcement itself, but its by-product, iron oxide, expands. this expansion creates stresses in the concrete that lead to cracking, spalling, and eventually the complete loss of serviceability-i.e. failure. in fact, corrosion of embedded steel reinforcement is the most common form form of concrete deterioration. but it hasn't always been that way. the romans got around this problem in a very clever way: they didn't put steel in their concrete. simple enough, right? they harnessed the power of a few clever structural engineering tricks like the arch and dome to make sure that their concrete was always resisting compression and never tension, minimizing the need for reinfocement. one of those clever tricks was just making their structures massive, and i mean that literally, because the simplest way to keep concrete in compression is to put heavy stuff on top of it, for example, more concrete. we use this trick in the modern age as well. most large concrete dams are gravity or arch structures that rely on their own weight and geometry for stability. in both gravity and arch dams, the shape of the structures are carefully designed to withstand the water pressure using their own weight. you can see how they get larger, the deeper you go. so, even with the tremendous pressure of the water behind the structure, there are no tensile stresses in the concrete, and thus no need for reinforcement. but lack of steel reinforcement isn't the potential only reason roman concrete structures have lasted for so long. one of the other commonly-cited suggestions for the supremacy of roman concrete is its chemistry. maybe they just had a better recipe for their concrete that somehow got lost over time, and now those of us in the modern era are fated to live with substandard infrastructure. in fact, in 2017, scientists found that indeed the combination of seawater and volcanic ash used in ancient roman concrete structures can create extremely durable minerals that aren't normally found in modern concrete. but that's not to say that we can't make resilient concrete in this modern age. in fact, the science of concrete recipes, also known as mix design, has advanced to levels a roman engineer could only dream of. one of most basic, but also most important factors in concrete's chemistry is the ratio of water to cement. i did an experiment in a previous video that showed how concrete's strength goes down as you add more water. extra water dilutes the cement paste in the mix and weakens the concrete as it cures. the romans know about the importance of this water to cement ratio. in historical manuscripts, roman architects described their process of mixing concrete to have as little water as possible, then pounding it into place using special tamping tools.
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テーマ : 不動産投資 - ジャンル : 株式・投資・マネー

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