Name: 【新技術】ひび割れの心配なし！自己治療するコンクリート
Uploaded: 2021-01-14T07:56:19.000Z
Duration: 4 min 40 s

Concrete is the most widely used construction material in the world.

コンクリートは 世界で最も幅広く使われている 土木材料です

上級受動態

It can be found in swathes of city pavements, bridges that span vast rivers, and the tallest skyscrapers on earth.

街の歩道の舗装や 大きな川にかかる橋 そして 地上にそびえたつ高層ビルなどに使われているのを目にします

But this sturdy substance does have a weakness:

ですが この頑丈な物質には欠点があります：

it's prone to catastrophic cracking that costs tens of billions of dollars to repair each year.

それは危険なひび割れが生じやすく 毎年 修復するのに数百億ドルものコストがかかっています

But what if we could avoid that problem, by creating concrete that heals itself?

でも もしその問題を回避できるとしたらどうでしょう？自己修復能力のあるコンクリートを作るのです

This idea isn't as far-fetched as it may seem.

この発想は皆さんが思うほど とんでもないことではありません

It boils down to an understanding of how concrete forms, and how to exploit that process to our benefit.

要は コンクリートが固まっていく過程を理解し　その過程をどのように活用し 私たちのメリットにするかです

Concrete is a combination of coarse stone and sand particles, called aggregates, that mix with cement, a powdered blend of clay and limestone.

コンクリートは  骨材と呼ばれる 粗い石と砂の粒で構成されています  骨材は セメント 粘土や石灰の粉が混ざったものです

When water gets added to this mix, the cement forms a paste and coats the aggregates, quickly hardening through a chemical reaction called hydration.

この混合物に水が加わると セメントがペースト状になり 骨材を覆います　そして水和反応と呼ばれる化学反応により 素早く固まっていきます

Eventually, the resulting material grows strong enough to prop up buildings that climb hundreds of meters into the sky.

最終的に 固まった混合物の強度は 天高くそびえ立つ建造物を支えられるほどまで 高くなります

While people have been using a variety of recipes to produce cement for over 4,000 years, concrete itself has a surprisingly short lifespan.

人々は セメントを作るために 4000 年以上もの間 様々な配合を活用してきましたが　コンクリートそのものの寿命は驚くほどの短さです　

After 20 to 30 years, natural processes like concrete shrinkage, excessive freezing and thawing, and heavy loads can trigger cracking.

20～30年経つと コンクリートが縮んだり 凍結融解を何度も繰り返したり 大きな荷重がかかったりなどの自然作用によって ひび割れを引き起こすこともあります

And it's not just big breaks that count: tiny cracks can be just as dangerous.

ただ 無視できないのは大きなひび割れだけではありません　小さなひび割れも同じくらい危険になりうるのです

Concrete is often used as a secondary support around steel reinforcements.

コンクリートは 鉄筋を覆う 補助的なものとして よく使われます

In this concrete, even small cracks can channel water, oxygen, and carbon dioxide that corrode the steel and lead to disastrous collapse.

コンクリ―ト内では 小さなひび割れでも 水や酸素の通り道となります　鉄を腐食させる二酸化炭素も通し コンクリートを壊してしまいます

On structures like bridges and highways that are constantly in use, detecting these problems before they lead to catastrophe becomes a huge and costly challenge.

橋や高速道路など 継続的に利用される建造物で このような問題のせいで大惨事が起きる前に それらを見つけることは 大きく コストのかかる問題となっています

But not doing so would also endanger thousands of lives.

でも それをしないことも 多くの命を危険にさらすことになります

Fortunately, we're already experimenting with ways this material could start fixing itself.

ただ 幸い 私たちは すでに 実験段階にあります　コンクリートを自己修復させるための実験です

And some of these solutions are inspired by concrete's natural self-healing mechanism.

その方法の中には コンクリートそのものの自己修復メカニズムによって 発案されたものもあります

When water enters these tiny cracks, it hydrates the concrete's calcium oxide.

水がコンクリートの細かなひびに入って行くと コンクリートに含まれている酸化カルシムが水和反応を起こします

The resulting calcium hydroxide reacts with the carbon dioxide in the air, starting a process called autogenous healing, where microscopic calcium carbonate crystals form and gradually fill the gap.

その結果生じた水酸化カルシウムは空気中の二酸化炭素と反応し 自己回復と呼ばれるものが始まります　微小な炭酸カルシウムの結晶が作られ だんだんに 隙間を埋めていくのです

Unfortunately, these crystals can only do so much, healing cracks that are less than 0.3mm wide.

でも 残念ながら 結晶にも限度があります　修復されるのは 幅0.3ミリよりも小さなひび割れです

Material scientists have figured out how to heal cracks up to twice that size by adding hidden glue into the concrete mix.

物質科学者たちは そのサイズの 2 倍の大きさのひびを修復する方法を見つけています　コンクリートの材料に特殊な接着剤を加えるというものです

If we put adhesive-filled fibers and tubes into the mixture, they'll snap open when a crack forms, releasing their sticky contents and sealing the gap.

材料に接着剤入りのファイバーやチューブを加えると ひび割れができた時にそれらがはじけ 中の接着剤が流れ出し 溝を埋めるのです

But adhesive chemicals often behave very differently from concrete, and over time, these adhesives can lead to even worse cracks.

ただ 接着剤はコンクリートとは違った反応をする場合が多く また 時間が経つと もっとひどいひび割れを引き起こすこともあります

So perhaps the best way to heal large cracks is to give concrete the tools to help itself.

ということは 大きなひび割れを修復するベストな方法は おそらく コンクリートに自己修復のための手段を与えることでしょう

Scientists have discovered that some bacteria and fungi can produce minerals, including the calcium carbonate found in autogenous healing.

科学者たちは ミネラルを作り出すことのできるバクテリアや菌を発見しています　自己修復をしてくれる炭酸カルシウムのようなミネラルです

Experimental blends of concrete include these bacterial or fungal spores alongside nutrients in their concrete mix, where they could lie dormant for hundreds of years.

実験段階のコンクリートの材料には ミネラルを作り出すバクテリアや菌の胞子が含まれています　それらのための栄養素もコンクリートの材料に合わせれば 数百年は休眠状態にすることができるはずです

When cracks finally appear and water trickles into the concrete, the spores germinate, grow, and consume the nutrient soup that surrounds them,

ひびが生じ 水分がコンクリート内にしたたると 菌の胞子が発芽 成長し 自分の周りの栄養素を消費します

modifying their local environment to create the perfect conditions for calcium carbonate to grow.

そして 周囲の環境を整え 炭酸カルシウムが成長するのに最適な状態を作り出します

These crystals gradually fill the gaps, and after roughly three weeks, the hard-working microbes can completely repair cracks up to almost 1mm wide.

炭酸カルシウムの結晶が次第に溝を埋め 約 3 週間後には 働き者の微生物たちは幅 1 ミリまでのひび割れなら 完全に修復することに成功するのです

When the cracks seal, the bacteria or fungi will make spores and go dormant once more—ready to start a new cycle of self-healing when cracks form again.

ひび割れが塞がれると バクテリアや菌は胞子を作り また休眠状態に入ります　再びひび割れが生じた際の 新たな自己修復サイクルをスタートさせる準備をしておくのです

Although this technique has been studied extensively, we still have a ways to go before incorporating it in the global production of concrete.

この技術の研究は長い間 研究されてきましたが 世界のコンクリート作りに取り入れられるまで まだ道のりは長いでしょう

But, these spores have huge potential to make concrete more resilient and long-lasting—which could drastically reduce the financial and environmental cost of concrete production.

ただ これらの胞子は より強い回復力を持ち 長持ちするコンクリートを作る 大きな可能性を秘めています　そのようなコンクリートができればコンクリートを作る際の経済的 環境的コストを 大幅に減らすことができるのです

Eventually, these microorganisms may force us to reconsider the way we think about our cities, bringing our inanimate concrete jungles to life.

最終的に それらの微生物が 人間の街づくりへの考え方を再考させるのかもしれません　私たちの無機質なコンクリートジャングルに命を吹き込むのです

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【新技術】ひび割れの心配なし！自己治療するコンクリート

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