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  • The largest unreinforced concrete dome in world is on the Pantheon.

    世界最大の非鉄筋コンクリートドーム はパンテオンにあります

  • It’s not a modern marvel, but rather an ancient Roman temple built almost two thousand

    現代の奇跡ではなく、 約2千年前に建てられた古代ローマの寺院です

  • years ago.

    西ローマ帝国のコンクリート構造物が 何千年も続くのならば、

  • So, if concrete structures from the western Roman Empire can last for thousands of years,

    なぜ現代のインフラは数十年で このような姿になるのでしょうか?

  • why does modern infrastructure look like this after only a couple of decades?

    こんには、私はグレイディです こちらは実践工学(Practical Engineering)です

  • Hey I’m Grady and this is Practical Engineering.

    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取り上げます

  • In today’s episode, were taking a look at the factors that affect the design life

    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取り上げます

  • of concrete.

    この動画のスポンサーはBrilliantです

  • This video is sponsored by Brilliant.

    詳細は後ほど

  • More on that later.

    このコンクリートシリーズの 過去の動画を未視聴かもしれませんので、

  • If you haven’t seen the previous videos in this series about concrete, here’s a

    簡単に概要を説明しておきます

  • quick synopsis.

    私達は、どのようにコンクリートを作るのか、 なぜ補強が必要なのか、

  • Weve talked about how concrete’s made, why it often needs reinforcement, and how

    どのように補強が劣化につながるのか、 について話してきました

  • that reinforcement can sometimes lead to deterioration.

    鉄筋で補強されたコンクリートは、 私たちの現代社会の基盤です

  • Concrete reinforced with steel bars is the foundation of our modern society.

    引張応力に対するコンクリート強度を 与えるために必要なのが鉄筋です

  • The reinforcement is required to give the concrete strength against tensile stress.

    そのための補強材として鋼鉄を使用します なぜなら、その強度、類似の熱挙動性、

  • We use steel as reinforcement because of its strength, its similar thermal behavior, its

    入手可能性があり、低コストだからです

  • availability, and low cost.

    しかし、鋼鉄には重大な弱点があります それは錆です

  • But steel has an important weakness: it rusts.

    この腐食は補強材の強度低下だけでなく

  • Not only does this corrosion reduce the strength of the reinforcement itself, but its by-product,

    酸化鉄を発生させ、膨張します

  • iron oxide, expands.

    この膨張によりコンクリートに応力が発生し、 クラック、剥離、そして最終的には

  • This expansion creates stresses in the concrete that lead to cracking, spalling, and eventually

    保守性の完全な喪失 つまり、破壊が起こります

  • the complete loss of serviceability - i.e. failure.

    コンクリートの劣化で最も多いのが、 埋め込まれた鉄筋の腐食により生じたものです

  • In fact, corrosion of embedded steel reinforcement is the most common form of concrete deterioration.

    しかし、常にそうとは限りません

  • But it hasn’t always been that way.

    ローマ人は、この問題を巧妙な方法で回避しました コンクリートに鋼鉄を入れなかったのです

  • The Romans got around this problem in a very clever way: they didn’t put steel in their

    簡単な話ですよね?

  • concrete.

    彼らはアーチやドームのような、 いくつかの巧妙な構造力学のトリックを利用しました

  • Simple enough, right?

    彼らのコンクリートが 常に圧縮に抵抗し、決して伸長させず、

  • They harnessed the power of a few clever structural engineering tricks like the arch and the dome

    補強の必要性を最小限にしています

  • to make sure sure that their concrete was always resisting compression and never tension,

    それらの巧妙なトリックの1つは、 単に構造物を巨大化することでした

  • minimizing the need for reinforcement.

    つまり、コンクリートを圧縮状態に保つ 最も簡単な方法は、重いものを積む、

  • One of those clever tricks was just making their structures massive, and I mean that

    例えば、コンクリートを上に積むことです

  • literally, because the simplest way to keep concrete in compression is to put heavy stuff

    現代でもこのトリックを使用しています

  • on top of it, for example, more concrete.

    大きなコンクリートダムのほとんどは、 重力式またはアーチ式の構造物であり、

  • We use this trick in the modern age as well.

    安定性を確保ために、自重と形状に依存しています

  • Most large concrete dams are gravity or arch structures that rely on their own weight and

    重力式とアーチ式ダムのどちらも 構造物の形状を慎重に設計し、

  • geometry for stability.

    自重を利用して水圧に耐えられるようにしています

  • In both gravity and arch dams, the shape of the structures are carefully designed to withstand

    深くなるほど大きくなるのが分かります

  • the water pressure using their own weight.

    そのため、構造物の背後に大きな水圧がかかっても、

  • You can see how they get larger, the deeper you go.

    コンクリートには引張応力が発生せず、 補強する必要はありません

  • So, even with the tremendous pressure of the water behind the structure, there are no tensile

    しかし、鉄筋が無いことだけが、 古代ローマのコンクリート構造物が、

  • stresses in the concrete, and thus no need for reinforcement.

    長い間残った理由ではありません

  • But lack of steel reinforcement isn’t the potential only reason Roman concrete structures

    古代ローマのコンクリートの優位性を示す 1つのヒントは、化学的なものです

  • have lasted for so long.

    おそらく、彼らはコンクリートのために良いレシピを 持っており、それは時代とともに失われました

  • One of the other commonly-cited suggestions for the supremacy of Roman concrete is its

    そして、現在の私たちは、基準以下の インフラに囲まれて生活しています

  • chemistry.

    実際に、2017年に科学者たちは 海水と火山灰の組み合わせを発見しました

  • Maybe they just had a better recipe for their concrete that somehow got lost over time,

    それは、古代ローマの コンクリート構造物で使用されており、

  • and now those of us in the modern era are fated to live with substandard infrastructure.

    現代のコンクリートには通常見られません

  • In fact, in 2017, scientists found that indeed the combination of seawater and volcanic ash

    だからといって、今の時代に強い コンクリートを作れないわけではありません

  • used in ancient roman concrete structures can create extremely durable minerals that

    実際、レシピの科学は配合設計とも呼ばれ、

  • aren’t normally found in modern concrete.

    古代ローマの技術者が夢見た レベルにまで進歩しています

  • But that’s not to say that we can’t make resilient concrete in this modern age.

    最も基本的ですが、コンクリートの 化学的性質の中で、最も重要な要素の1つが

  • In fact, the science of concrete recipes, also known as mix design, has advanced to

    セメントに対する水の比率です

  • levels a Roman engineer could only dream of.

    以前の動画で、水を加えるとコンクリート 強度が下がるという実験をしました

  • One of most basic, but also most important factors in concrete’s chemistry is the ratio

    余分な水は、練り混ぜ時のセントペーストを希釈し、 硬化した時のコンクリートを弱くします

  • of water to cement.

    古代ローマ人は、水とセメントの 比率の重要性を知っていました

  • I did an experiment in a previous video that showed how concrete’s strength goes down

    歴史的な写本には、古代ローマの建築家が コンクリートを混ぜる過程が記述されています

  • as you add more water.

    水分をできるだけ少なくして、そして 特殊なタンピングツールを使って打ち込みます

  • Extra water dilutes the cement paste in the mix and weakens the concrete as it cures.

    興味深いことに、私たちは古代ローマ人の プロセスと酷似したものを持っています

  • The Romans knew about the importance of this water to cement ratio.

    RCCコンクリート(Roller Compacted Concrete)は、 従来のコンクリートと同様の成分ですが、

  • In historical manuscripts, Roman architects described their process of mixing concrete

    水の量が非常に少なく、 非常に乾燥した生コンクリートを作ります

  • to have as little water as possible, then pounding it into place using special tamping

    液体のように流し込むのではなく、 RCCは土木機器を使用して施工します

  • tools.

    そして、舗装のように 振動ローラーを使って圧縮します

  • Interestingly enough, we have a modern process that closely mimics that of the ancient Romans.

    RCCの生コンクリートは通常、灰分を含んでおり、 これも古代ローマのコンクリートに似ています

  • Roller Compacted Concrete uses similar ingredients to conventional concrete, but with much less

    それは大きな重力式とアーチ式ダムにおける、 非常に一般的な建設資材となっています

  • water, creating a very dry mix.

    なぜなら、高強度で低コストだからです

  • Rather than flowing into place like a liquid, RCC is handled using earth moving equipment,

    繰り返しですが、これらは一般的に未補強構造物で、 重量と形状により強化されています

  • then compacted into place using vibratory rollers like pavement.

    しかし、すべてが大規模で、 引張応力が発生しないことはありません

  • RCC mixes also usually include ash, another similarity to Roman concrete.

    高速道路の高架や高層ビルのような近代構造物は、 補強コンクリートなしでは不可能です

  • It’s a very common construction material for large gravity and arch dams because of

    なので、一般的に私たちのコンクリートは、 より粘着性でスープ状であることを好みます

  • its high strength and low cost.

    その方が仕事がしやすいですよね

  • Again, these are usually unreinforced structures that rely on their weight and geometry for

    ポンプを通って複雑な型枠や補強材の周りに 流れ込むので、より作業が簡単となります

  • strength.

    現代ではこの水分の問題を回避する 1つの方法は混和剤です

  • But, not everything can be so massive that it doesn’t experience any tensile stress.

    生コンクリートに添加して、その特性に 影響を与えることができる特別な物質です

  • Modern structures like highway overpasses and skyscrapers would be impossible without

    減水剤、または流動化剤と呼ばれ、 生コンクリートの粘度を減少させます

  • reinforced concrete.

    これにより、コンクリートは、はるかに低い 水分量となり、作業性を維持できます

  • So, generally we like our concrete to be more viscous or soupy.

    セメントの希釈を避けながら、 強く硬化することが可能になります

  • It’s easier to work with.

    3つのバッチのコンクリートを混ぜて、 これがどのように機能するかをデモをします

  • It flows through pumps and into the complex formwork and around the reinforcement so much

    最初のものは、標準的な生コンクリートで 推奨される水の量を使っています

  • more easily.

    コンクリートは、多くの攪拌や圧縮を必要とせずに 型枠にきれいに流れるのに注目してください

  • So, one way we get around this water content problem in the modern age is through chemical

    コンクリートは、多くの攪拌や圧縮を必要とせずに 型枠にきれいに流れるのに注目してください

  • admixtures, special substances that can be added to a concrete mix to affect its properties.

    1週間ほど養生し、油圧プレスにサンプルを置き、 破壊前にどの程度の圧力に耐えられるかを確認します

  • Water reducing admixtures, sometimes called superplasticizers, decrease the viscosity

    1週間ほど養生し、油圧プレスにサンプルを置き、 破壊前にどの程度の圧力に耐えられるかを確認します

  • of the concrete mix.

    これはコンクリートの標準的な強度テストです しかし、実験室でなくガレージで実験しているので、

  • This allows concrete to remain workable with much lower water content, avoiding dilution

    これらの数値は厳密なものではありません

  • of the cement so that the concrete can cure much stronger.

    サンプルは約2,000psiまたは14MPaで破壊し、 7日間経過したコンクリートでは平均的な圧縮強度です

  • I mixed up three batches of concrete to demonstrate how this works.

    サンプルは約2,000psiまたは14MPaで破壊し、 7日間経過したコンクリートでは平均的な圧縮強度です

  • In this first one, I’m using the recommended amount of water for a standard mix.

    次のバッチでは、水を大幅に減らしました

  • Notice how the concrete flows nicely into the mold without the need for much agitation

    この生コンクリートは 作業性がはるかに低いことが分かります

  • or compaction.

    全く流れませんね

  • After a week of curing, I put the sample under the hydraulic press to see how much pressure

    型枠にコンパクトに収めるのに手間がかかります

  • it can withstand before breaking.

    ただし、1週間の硬化後、サンプルは 最初の生コンクリートよりもはるかに強力です

  • This is a fairly standard test for concrete strength, but I’m not running a testing

    3,000psiまたは21MPaでプレスを ほぼ最大にするまで破壊されませんでした

  • lab in my garage so take these numbers with a grain of salt.

    この最後のバッチは、前の生コンクリートと まったく同じ水の量を使用しています

  • The sample breaks at around 2000 psi or 14 MPa, a relatively average compressive strength

    まったく流れていないことが分かります

  • for 7-day-old concrete.

    これを複雑な型枠や補強材の周辺に 使用することは不可能でしょう

  • For the next batch, I added a lot less water.

    しかし、流動化剤を追加すると どうなるか注目してください

  • You can see that this mix is much less workable.

    この粉をほんの少量入れるだけで、突然、手の中で 簡単にコンクリートが流れるようになりました

  • It doesn’t flow at all.

    この粉をほんの少量入れるだけで、突然、手の中で 簡単にコンクリートが流れるようになりました

  • It takes a lot of work to compact it into the mold.

    多くの場合、混和剤を使用して25%少ない水で 作業可能な生コンクリートを得ることができます

  • However, after a week of curing, the sample is much stronger than the first mix.

    しかし、最も重要なことは、プレスの下で バッチ2と同じ高い強度を保持しながら、

  • It didn’t break until I had almost maxed out my press at 3000 psi or 21 MPa.

    バッチ1と同じ程度の粘度であることです

  • For this final batch, I used the exact same amount of water as the previous mix.

    現代化学の奇跡により、 高性能減水剤のような様々な混和剤を混合して、

  • You can see that it doesn’t flow at all.

    古代ローマの技術者の夢を超えて、 コンクリートの特性を向上させることができました

  • It would be impossible to use this in any complicated formwork or around reinforcement.

    それでは、なぜコンクリートがそれほど 長く維持しないように見えるのでしょうか?

  • But watch what happens when I add the superplasticizer.

    複雑な質問ですが、1つの答えが経済学です

  • Just a tiny amount of this powder is all it takes, and all of a sudden, the concrete flows

    有名な名言があります 「誰もが橋台をデザインできるが、

  • easily in my hand.

    橋台をどうにか建設するには技術者が必要だ」

  • In many cases, you can get a workable concrete mix with 25% less water using chemical admixtures.

    彫刻家の仕事は、題材の見えない 部分の大理石をすべて削ることです

  • But most importantly, under the press, this sample held just as much force as batch 2

    構造技術者の仕事は、 構造物の余計な部分をすべて取り除くことであり、

  • despite being just as viscous as batch 1.

    それは設計要件を満たすためには、不必要なものです

  • The miracle of modern chemistry has given us a wide variety of admixtures like superplasticizers

    寿命は技術者がコンクリート構造物を設計する際に 考慮すべき多くの基準の一つに過ぎません

  • to improve the characteristics of concrete beyond a Roman engineer’s wildest dreams.

    ほとんどのインフラは税金で賄われており、 ローマ基準での建設コストは不可能ではないですが、

  • So why does it seem that our concrete doesn’t last nearly as long as it should.

    しかし、多くの場合、一般の人々が 合理的と考える範囲を超えています

  • It’s a complicated question, but one answer is economics.

    しかし、私たちが議論したように、 コンクリート技術は進歩し続けます

  • There’s a famous quote that saysAnyone can design a bridge that stands.

    今日のコンクリートは 古代ローマ人のものより長持ちするかもしれません

  • It takes an engineer to build one that barely stands.”

    確信が持てるまで、2000年待つ必要があります

  • Just like the sculptors job is to chip away all the parts of the marble that don’t look

    ご視聴ありがとうございました そして、感想を聞かせてください!

  • like the subject, a structural engineer’s job is to take away all the extraneous parts

    この動画を支援してくれたBrilliantに感謝します

  • of a structure that aren’t necessary to meet the design requirements.

    土木技術者としてのキャリアの中で、 私の仕事をより良くする新しい方法を探しています

  • And, lifespan is just one of the many criteria engineers must consider when designing concrete

    そして、それはしばしば 新しいスキルを学ぶことを意味します

  • structures.

    最近、私はBrilliantを使用して 確率論の理解を深めています

  • Most infrastructure is paid for by taxes, and the cost of building to Roman standards

    土木技術者の仕事は 何年も続くこともあり、リスクを察知して

  • is rarely impossible, but often beyond what the public would consider reasonable.

    その確率を見積もることが 仕事を進める上での助けになっています

  • But, as we discussed, the technology of concrete continues to advance.

    Brilliantは基本から始めます 興味深い演習とパズルを提供し、

  • Maybe today’s concrete will outlast that of the Romans.

    各コンセプトを自分のペースで 習得するのに役立ちます

  • Well have to wait 2000 years before we know for sure.

    私は、すぐにスキルを適用できるときが 一番の学習だと思いますので、

  • Thank you for watching, and let me know what you think!

    各レッスンで取り組める インタラクティブな問題が大好きです

  • Thanks to Brilliant for sponsoring this video.

    このチャンネルを支援するために、brilliant.org/practicalengineering にアクセスし、無料でサインアップしてください

  • In my career as an civil engineer, I’m constantly on the lookout for new ways to do my job better,

    先着200名様に、 年間プレミアム購読を20%オフで提供します

  • and often that means learning new skills.

    ご視聴ありがとうございました そして、感想を聞かせてください!

  • Recently, I’ve been using Brilliant to brush up on my understanding of probability.

  • Civil engineers work on projects that can last many years, so for me, being able to

  • anticipate risks and estimate their probability has helped me get ahead at work.

  • Brilliant starts you with the fundamentals and provides interesting exercises and puzzles

  • to help you master each concept at your own pace.

  • I find that I learn best when I can apply the skills immediately, so I love the interactive

  • problems you can work in each lesson.

  • To support this channel, go to brilliant.org/practicalengineering and sign up for free.

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  • Again, thank you for watching, and let me know what you think!

The largest unreinforced concrete dome in world is on the Pantheon.

世界最大の非鉄筋コンクリートドーム はパンテオンにあります

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Was Roman Concrete Better?

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    joey joey に公開 2021 年 06 月 11 日
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