GBRC Vol.37 No 旧大阪府庁舎の歴史が流れていた現在は木津川以外は埋め立てられてい石灰コンクリートの話を始める前に旧大阪府庁舎にるまた西の対岸の川口町には外国人居留地が栄えついて建築から発掘調査に至るまでの歴史を概説するていた現在この辺りを散

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ゆりかかみこ
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試験研究明治 7 年に竣工した旧大阪府庁舎の基礎に見られた石灰コンクリート Lime concrete observed at the foundation of old Osaka prefectural government building completed in 1874 吉田夏樹 *1 1.

1 試験研究明治 7 年に竣工した旧大阪府庁舎の基礎に見られた石灰コンクリート Lime concrete observed at the foundation of old Osaka prefectural government building completed in 1874 吉田夏樹 *1 1. はじめに平成 23 年 5 月 ~ 9 月大阪市西区江之子島において旧大阪府庁舎跡の大規模な発掘調査が行われた 1) その建物は明治 7 年 ~ 大正 15 年まで大阪府庁舎 ( 写真 -1) として活躍したのち昭和 2 年の大阪大空襲でほぼ焼失しその後の変遷を経て主にその基礎構造物が地中に眠っていた発掘調査では明治初期に建築された旧大阪府庁舎の基礎や排水溝大正初期に増築された北館と南館の基礎煉瓦壁暖炉などの構造物や設備などが出土した 1) 出土品には煉瓦瓦陶磁器タイルなどが見られ特に煉瓦については平成 18 年の試掘調査においても精査されその刻印から一部の煉瓦が国内で煉瓦生産が始まったばかりの明治初期に授産所で製造されたものと明らかになるなど話題となった 2) 一方であまり注目されてはいないが明治期に建築された中央棟の基礎に石灰コンクリートと呼ばれる材料が見つかった設計図書が見つかっておらず材料の詳細は分からないが葛野壮一郎の回顧文 3) には旧大阪府庁舎の基礎に石灰コンクリートが用いられていたと記されている筆者は特にセメント系材料の化学を専門として学んできたが恥ずかしながら石灰コンクリートという名称は初めて聞いたものであった本稿ではこの石灰コンクリートが主役となる石灰とは石灰石 (CaCO 3 が主成分 ) などを原料として造られる生石灰 (CaO) 消石灰(Ca(OH) 2 ) を指す石灰を用いた材料はセメントが普及する以前に活躍し古くは紀元前 3 年頃のエジプト紀元前 8 年頃のギリシャ約 2 年前のローマなどで見られ 4) 日本でも漆喰に代表される石灰材料が用いられてきた石灰コンクリートはこのような材料の一種で石灰を結合材とするコンクリートであろうことは容易に類推できたしかし石灰モルタルは国内で多く見つかるもののコンクリート状の石灰材料が見つかった例は聞いたことがなかった筆者はこの珍しい材料を分析する機会を得た材料構成を記録するとともに時代背景や関連する材料の歴史を調べることにした期待される成果は考古学的な意義ばかりではない例えば当時に近い材料で歴史的建造物の補修を行うために古い材料の分析が必要とされる場合や長期耐久性を要する構造物の材料設計者研究者には古い材料の分析結果が物質の長期安定性を考察する基礎的データとなる場合があるなど有用なデータとなりうる本稿では石灰コンクリートの構成を明らかにすることを主目的としながら石灰セメントコンクリートの歴史を調べた結果をご紹介したい写真 -1 旧大阪府庁舎 ( 明治期撮影 ) 5) *1 YOSHIDA Natsuki:( 一財 ) 日本建築総合試験所試験研究センター材料部材料試験室主査博士 ( 工学 ) 29

当初現在の中央区本町橋に位置しできる図-2 ただし明治の面影はほとんど見る 6 た旧西町奉行所を庁舎としていた江之子島の庁舎はことはできない明治5年に着工明治7年に竣工した新築の庁舎である大正3 5年には庁舎の増改築が行われた写真-2の建物は明治初期を代表する西洋建築で煉瓦造2階建て左上の写真が増改築後の庁舎で北館と南館は増築され 7 建築面積は延べ83坪である

正面玄関に建つ4本の支柱中央のドー阪府工業奨励館として利用されたが昭和2年の大阪大ムやその装飾がひときわ目を引く同時期に建築された空襲により焼失してしまう戦後にその跡地に建設され他府県の庁舎を見ても西洋建築は異例であった府民にた府立産業技術総合研究所が平成8年に和泉市に移転しは江之子島政府と呼ばれていたようであるたのちは大阪高等技術研修所として利用されたが平

2 GBRC Vol.37 No 旧大阪府庁舎の歴史が流れていた現在は木津川以外は埋め立てられてい石灰コンクリートの話を始める前に旧大阪府庁舎にるまた西の対岸の川口町には外国人居留地が栄えついて建築から発掘調査に至るまでの歴史を概説するていた現在この辺りを散策すると西町奉行所跡川明治の新政が始まった慶應4年 9月から明治元年に口居留地跡大阪府庁舎跡などの石碑を見つけることが誕生した大阪府は当初現在の中央区本町橋に位置しできる図-2 ただし明治の面影はほとんど見る 6 た旧西町奉行所を庁舎としていた江之子島の庁舎はことはできない明治5年に着工明治7年に竣工した新築の庁舎である大正3 5年には庁舎の増改築が行われた写真-2の建物は明治初期を代表する西洋建築で煉瓦造2階建て左上の写真が増改築後の庁舎で北館と南館は増築され 7 建築面積は延べ83坪であるなお庁舎の設計図書たものであり地上2階地下1階の木造建築であったは未だ見つかっていないようで不明なところが多いその後大正15年に庁舎が現在の大手前に移転するまで図-1は庁舎の新築の際に大蔵省へ提出された上申書 8 に付されていた絵図で当時の設計図に近いものと推定の延べ約5年間大阪府の行政を支えた府庁舎としての役割を終えたのちは昭和4年から大されている正面玄関に建つ4本の支柱中央のドー阪府工業奨励館として利用されたが昭和2年の大阪大ムやその装飾がひときわ目を引く同時期に建築された空襲により焼失してしまう戦後にその跡地に建設され他府県の庁舎を見ても西洋建築は異例であった府民にた府立産業技術総合研究所が平成8年に和泉市に移転しは江之子島政府と呼ばれていたようであるたのちは大阪高等技術研修所として利用されたが平設計者は同時期に現北区天満に建築された造幣寮成12年に閉館となる平成17年その土地に土壌汚染が現造幣局の設計者トーマスウォートルス明治見つかり翌年に改良工事が行われた際煉瓦壁の一部初期を代表する建築家や造幣寮の首長キンドルいや基礎が発見された平成24年現在その地には高層ずれも英国人とも言われているが詳しくは分かってマンションが建設中であり新たな出発の時を迎えていいない報酬が高額なため図面を写しとって建築は日るこの開発長谷工コーポレーションらの企業グルー 3 本人が行ったとの逸話が残されているプによるに伴い大規模な発掘調査が行われることに江之子島は当時川に囲まれた島であった庁舎のなった写真-3 西には木津川が東には百間堀川ひゃっけんぼりがわ 8 図-1 旧大阪府庁舎の絵図 9 写真-2 大正の増改築前後の旧大阪府庁舎 JR 大阪駅福島駅中之島大阪城旧大阪府庁舎旧西町奉行所現大阪府庁舎川口松屋町筋堺筋御堂筋四つ橋筋中央大通図-2 旧西町奉行所旧大阪府庁舎等の位置 3 写真-3 発掘調査の様子

GBRC Vol.37 No.4 212.1 3. 石灰コンクリートの試験骨材や細骨材が見え確かにコンクリートと呼べる材料 3. 1 発掘調査で見つかった石灰コンクリート構成をしている旧大阪府庁舎跡の発掘調査は大阪府文化財センターにより行われた長谷工コーポレーションからの委託による 3.

発掘調査報告書によると基礎に打設されていた石し試料を固めてから分析を行うなど工夫が必要であった灰コンクリートは厚さ15 2cmを1層として 3 5 層で打設されており層の間に炭層や礫層が見られる箇所がある図-3のAの位置で撮影された写真を写真-4に例示するこの写真の石灰コンクリートは5層に分けて打設され合計の厚みが約8cmである石灰コンクリートの上には

材料強度の確認 JIS A 117 に従いコアの圧縮強度を求めた混練水に海水を用いた可能性などの確認 JIS A 1154 に従い塩化物含有量を求めた目視観察実体顕微鏡観察外観の特徴を記録コアの側面および任意の断面の観察を行った粗骨材の構成比各粗骨材種の構成割合の分析線積分法により各種骨材の構成割合体積% を推定した偏光顕微鏡観察各使用材料を構成する鉱物の観察

3 GBRC Vol.37 No 石灰コンクリートの試験骨材や細骨材が見え確かにコンクリートと呼べる材料 3. 1 発掘調査で見つかった石灰コンクリート構成をしている旧大阪府庁舎跡の発掘調査は大阪府文化財センターにより行われた長谷工コーポレーションからの委託による 3. 2 試験方法石灰コンクリートの試験項目は表-1に示す9項目としたマクロからミクロな視点まで外観の特徴や物理図-3に発掘調査により出土した基礎構造物の全体図を示す石灰コンクリートが見つかった場所は明治初期に建築された中央棟の基礎である的化学的性質を記録することを心がけた石灰コンクリートは非常に脆かったため観察や表面分析を行う際には樹脂を含浸させるなどの前処理を施発掘調査報告書によると基礎に打設されていた石し試料を固めてから分析を行うなど工夫が必要であった灰コンクリートは厚さ15 2cmを1層として 3 5 層で打設されており層の間に炭層や礫層が見られる箇所がある図-3のAの位置で撮影された写真を写真-4に例示するこの写真の石灰コンクリートは5層に分けて打設され合計の厚みが約8cmである石灰コンクリートの上には御影石の礎石が並べられそのうえに煉瓦が石灰モルタルで積まれていたこのような基礎から石灰コンクリートのコアが採取され写真-5 構成材料の分析記録を目的として当センターへ搬入されたコアの外観を観察すると粗写真-4 石灰コンクリートの施工状況写真-5 コアの写真採取コアの一部図-3 発掘調査により出土した基礎構造物の全体図表-1 試験項目試験項目圧縮強度目的概要材料強度の確認 JIS A 117 に従いコアの圧縮強度を求めた混練水に海水を用いた可能性などの確認 JIS A 1154 に従い塩化物含有量を求めた目視観察実体顕微鏡観察外観の特徴を記録コアの側面および任意の断面の観察を行った粗骨材の構成比各粗骨材種の構成割合の分析線積分法により各種骨材の構成割合体積% を推定した偏光顕微鏡観察各使用材料を構成する鉱物の観察任意の粗骨材およびモルタル部分から薄片を作製し観察を行った粉末 X 線回折各使用材料を構成する鉱物の定性分析蛍光 X 線分析各使用材料を構成する元素の半定量分析電子線マイクロアナライザ結合材を構成する元素の分析コンクリートから粗骨材とモルタル部分を採取した後それぞれを微粉砕し粉末 X 線回折法により構成鉱物の定性分析を行い蛍光 X 線分析 FP 法により構成元素の半定量分析を行ったモルタル部分の欠片を採取し樹脂を含浸させて硬化させたのち任意の断面を鏡面状に研磨した結合材が存在する微小領域を対象に Mg Al Si S Ca Fe 6 元素の面分析を行った微粉砕試料を塩酸で溶解し不溶残分量ろ液の CaO 量強熱減量と試料量からこれらを引いたその他の成分量を求めた不溶残分量とその他を足して骨材量とし骨材と生石灰の構成割合を推定した塩化物含有量石灰と骨材の構成割合の推定生石灰と骨材の混合割合を推定 31

N/mm るものや幾らか固結しているものがありその硬さは様々であったおおよそ硬さの異なる3本のコアを代表試料として圧縮強度試験を行った結果を表-2に示す 2 圧縮強度は.55 8.

55 石灰コンクリートの切断面を写真-6に示す粗骨材について石炭煉瓦片砂岩または泥岩が観察される線積分法によって構成割合を分析すると石炭73 煉瓦片11 砂岩または泥岩16 であった石ＡＡ炭および煉瓦片は現在

黒色のマトリックスを構成する大部分は炭素化合物Ｂと考えられるなお強熱減量の測定結果から炭素量はＣ低く亜炭と呼べるものである煉瓦片は層状構造を有する微細物質の集合でそ 2cm の種類は鏡下では分からない

丸みがある変質している A 石炭ていると考えられる B 煉瓦片泥岩はマトリックス中に粒径約.

4 GBRC Vol.37 No 試験結果なおカルサイトまたはアラゴナイト CaCO3 は骨石灰コンクリートの強度材に付着または侵入している結合材石灰の成分であ石灰コンクリートのコアを手にしたとき容易に崩れ 2 表-2 圧縮強度試験の結果単位 N/mm るものや幾らか固結しているものがありその硬さは様々であったおおよそ硬さの異なる3本のコアを代表試料として圧縮強度試験を行った結果を表-2に示す 2 圧縮強度は N/mm であり崩れやすいものはほぼ強度を有していないなお最も強度の高いコアは玄関の土間から採取されたもので特に入念に締固めなどが行われたのであろう粗骨材の分析結果石灰コンクリートの切断面を写真-6に示す粗骨材について石炭煉瓦片砂岩または泥岩が観察される線積分法によって構成割合を分析すると石炭73 煉瓦片11 砂岩または泥岩16 であった石ＡＡ炭および煉瓦片は現在国内のコンクリートでは使われない材料であり非常に特徴的であるこれらの粗骨Ｃ材をコアから抜き出し分析を行った結果を表-3に示すＢ石炭は層状構造が見られ微小な石英が散在している黒色のマトリックスを構成する大部分は炭素化合物Ｂと考えられるなお強熱減量の測定結果から炭素量はＣ低く亜炭と呼べるものである煉瓦片は層状構造を有する微細物質の集合でそ 2cm の種類は鏡下では分からない粉末X線回折試験の結果から微細物質はムライトや非晶質物質などで構成され黒色粒径は主に 2mm 以下層状構造空隙が多く脆い赤褐色粒径は主に 2mm 以下層状構造空隙が多く脆い黄土色褐色粒径は主に 2mm 以下丸みがある変質している A 石炭ていると考えられる B 煉瓦片泥岩はマトリックス中に粒径約.5mm以下の石英片が C 砂岩泥岩散在しており黒雲母や粘土鉱物が観察される変質しており粉末X線回折試験ではカオリナイトが同定された写真-6 石灰コンクリートの断面粗骨材の観察表-3 各粗骨材の分析結果石炭分析対象煉瓦片泥岩 *1 Q M.5mm.5mm.5mm XRD*2 XRF*3 半定量分析 % 石英雲母類カルサイトブロードなピークが出現有機化合物かムライト石英長石類カルサイトブロードなピークが出現非晶質物質石英長石類雲母類カオリナイトカルサイトアラゴナイト Ig.loss MgO Al 2O3 SiO2 Ig.loss MgO Al 2O3 SiO2 Ig.loss MgO Al 2O3 SiO SO3 CaO Fe2O3 others SO3 CaO Fe2O3 others SO3 CaO Fe2O3 others *1 左写真が開放ニコル右写真が直交ニコルによる観察 32 Q 石英 M 黒雲母 *2 粉末 X 線回折試験 *3 蛍光 X 線分析試験 Ig.loss は別途測定

GBRC Vol.37 No.4 212.1 る構成元素の量比をおおまかに捉えるため各元素の末高Ca濃度の箇所が結合材部分と判別できる次に含有量半定量値を参考として記したが値の見方に他元素のデータで結合材部分を見ると SiおよびAl濃度は注意が必要である CaCO3がIg.

5 GBRC Vol.37 No る構成元素の量比をおおまかに捉えるため各元素の末高Ca濃度の箇所が結合材部分と判別できる次に含有量半定量値を参考として記したが値の見方に他元素のデータで結合材部分を見ると SiおよびAl濃度は注意が必要である CaCO3がIg.lossとCaO量に影響が比較的高いことが分かるさらに結合材部分のピクセルを抽出して元素濃度を算出する手法さらに一部のコアには一辺が1cmを超える花崗 1 により表岩が見られたが発掘調査報告書を参照すると石灰 -5に示す結果が得られる SiやAlを多く含むことが定量コンクリートの層間に並べられた花崗岩の破砕片と考え的に明らかである石灰を主成分とする結合材に Ca られ骨材として利用されたものではないであろう以外の元素を含む要因について骨材起源のAlやSiが溶 3 細骨材と結合材の分析結果出し石灰と化学的に反応している可能性が高いモノ分析対象をさらに微小な部分に移しモルタル部分をカーボネートはそのようにして生成した物質の一種と考構成する細骨材と結合材を分析した結果を表-4に示すえられるケイ酸カルシウム水和物なども生成している観察された細骨材は亜炭や煉瓦片が細かく砕かれた可能性が考えられるが今回はこれ以上の分析は行わなかったもの石英アルカリ長石などの鉱物砂粒と岩片砂粒なお色や強度顕微鏡観察の特徴から結合材の主であった成分は石灰でありセメントが幾らか混入している可能結合材は色は白色で接着性は低くて脆い粉末X 性は低いものと判断された線回折試験 XRD で同定されたカルサイトバテラ 4 その他イトアラゴナイトモノカーボネートが結合材の結晶石灰コンクリートの単位容積質量は比較的固結して相成分と考えられる 3 3 いるもので1,36kg/m 脆いもので1,2kg/m であっここでモノカーボネートとは組成式３CaO Al2O3 CaCO3 11H2Oで表されるアルミン酸カルシウム水和物た現在のコンクリートが標準的に2,2 2,3kg/m の一種である石灰 CaO が原料と考えられる結合材であることからすると大変軽いものである 3 3 になぜAlを含む化合物が生成しているのかさらに塩化物含有量は最大で.29kg/m であった現在の詳しく電子線マイクロアナライザ以下 EPMA でコンクリートを基準に考えると低い含有量であり例え微小範囲の元素分析を行った図-4 ば海水などの塩水が練り混ぜ水に使用された可能性は濃度の高低は色で表される凡例のカラーバーを参低いと言える照まず使用骨材はCaを主成分とせず結合材はCa 酸溶解法により推定した骨材と石灰生石灰の混合割を主成分とするため低Ca濃度の箇所が骨材由来の粉合は骨材生石灰約体積比であった表-4 モルタル部分の分析結果 3 4μm 亜炭 1 Fe Fe2O3 濃度(%) P 加速電圧照射電流ビーム径測定時間ピクセルサイズピクセル数 15kV 5 1-8A 1μm 4msec /pixel 1μm 4 4 図-4 EPMAによる結合材部分の面分析結果 Q.5mm Q:石英 A アルカリ長石 P 斜長石 XRD S 直交ニコル A 5 SO3 濃度(%) 1mm 開放ニコル 5 MgO 濃度(%) Mg 3 Al Al2O3 濃度(%) 煉瓦 1 Si SiO2 濃度(%) Ca モルタル部分 CaO 濃度(%) 対象 4μm カルサイトバテライトアラゴナイトモノカーボネート石英長石類は同定できず表-5 面分析結果から算出した結合材の元素の構成割合 % MgO Al 2O3 SiO2 SO3 CaO Fe2O

GBRC Vol.37 No.4 212.1 4. 石灰コンクリートとはどのような材料か 4.

6 GBRC Vol.37 No 石灰コンクリートとはどのような材料か 4. 1 石灰を用いた材料の歴史石灰コンクリートとはどのような材料であったのだろうか石灰材料の変遷から材料設計や使用目的を紐解く石灰は人類が火を使い始めた頃から利用されていたと想像される石灰石や貝殻などを焼いて生石灰 (CaO) を造りこれを水と反応させて造る消石灰 (Ca(OH) 2 ) のペーストは気中で水分蒸発や炭酸化によりある程度硬化する ( 気硬性 ) 煉瓦や石材を用いた組積造を主体とする地域では目地材などとして砂を混合した石灰モルタルが発展したこの石灰材料を改質し水硬性を付与したのがローマ時代 (299BC ~ 476AC) の技術者である 4) 彼らはイタリアのナポリ近郊に位置するポッツォーリで採られた火山灰 ( ポッツォラーナと呼ばれる ) を石灰と混合し水を加えて練ると徐々に硬化することを発見したポッツォラーナは現在のフライアッシュなどポゾランの語源である火山灰のガラス相に含まれるSiO 2 が消石灰水と反応してケイ酸カルシウム水和物を徐々に生成して緻密化し硬化したのであろう ( いわゆるポゾラン反応 ) またローマンコンクリートには凝灰岩や煉瓦の粗骨材が用いられているこれらの骨材はガラス相を持ち同様に水硬性を付与する役目が期待されたのかもしれない古代ローマではこのような石灰材料を用いたモルタルやコンクリートが土木工事や建築工事に用いられたその後ローマ帝国の滅亡 (476 年 ) とともにこれらの技術はいったん失われるが 1414 年に古代ローマ時代の建築家ウィトルウィウスの建築書が見つかり水硬性石灰の利用が再び進んだ 4) 18 世紀からは水硬性石灰の研究が発展しついにはセメントの発明に至るイギリスやフランスで粘土質な石灰石を焼いて造った石灰が水硬性を持つことなどが発見されたのち 1824 年イギリスのアスプディンが石灰に粘土を混ぜてクリンカーを焼成しこれをポルトランドセメントと名付けた 11) クリンカーにはケイ酸カルシウムアルミン酸カルシウムなどが生成しそれ自身が水と反応して硬化する 183 年代の洋書 12),13) を見るとセメントの研究が盛んに行われ石灰材料の知見がかなり蓄積されていることに驚かされる一方木造を主体とする日本では欧州ほどの石灰材料の発展は見られないものの石灰は古くから用いられ漆喰やたたきなど独自の石灰材料が発達していくここでたたきの技術はポゾランとは異なる方法で石灰に水硬性を付与した技術であり大変興味深いたたきとは石灰と種土 ( 主に風化花崗岩 ) を混合し水を加えて練り上げたものでこれをたたき締めて土間流し場かまどなどを造った 14) 材料構成は西洋の石灰モルタルに近い水硬性のメカニズムは詳しく分かっていないが種土に含まれる主に粘土鉱物とCa(OH) 2 が反応しケイ酸カルシウム水和物やアルミン酸カルシウム水和物を生成して硬化したのではないだろうか近年ベントナイトとCa(OH) 2 の化学反応が研究されており参考になる 15),16) もう一つの材料漆喰は消石灰糊 ( 海藻を煮出した液 ) スサ ( ワラ麻紙 ) を練ったもので基本的に砂を混入しない壁塗り材料である築城を契機に盛んに用いられたことから石灰石を用いた石灰の工業生産は 16 年頃から徐々に普遍化している 17) 漆喰には水硬性は無く気硬性の材料である国内では石灰材料の全てを漆喰と慣例的に呼ぶ場合があるが材料の構成や性質使用目的などを考慮すると石灰モルタルやたたきと区別して呼んだほうが誤解は無いこのように江戸末期まで漆喰やたたきが使われていた日本に西洋の石灰材料やセメントの技術が輸入されるのは明治維新前後のことである 4. 2 明治の文献に見る石灰コンクリート明治の文献には西洋の石灰利用法の解説を幾つか見ることができる 18),19) 石灰コンクリートの記述は明治 19 年発行の造家必携 2) : コンドルの口述録などに写真 -7 東京大学建築学科前に建つコンドルの銅像表 -6 造家必携の石灰コンクリートと分析結果の比較項目造家必携分析結果粗骨材細骨材混和材調合山砂利川砂利砕石煉瓦砕片川砂山砂鉱さい火山灰 ( パゾラナトラッス ( 原文通り )) 陶器煉瓦の粉末生石灰 : 砂 : 砂利 = 1:2:5~6( 体積 ) 亜炭煉瓦砕片砂岩泥岩鉱物砂粒岩片砂粒亜炭煉瓦砕片煉瓦の粉末 ( 混和材としての利用かは不明 ) 火山灰は見られない生石灰 : 骨材 = 1:6.5~8.5( 体積 ) 34

7 GBRC Vol.37 No 見つけることができたコンドルは明治1年に政府にに近い府庁舎新築時の大蔵省への上申書には地盤招へいされ英国から来日した建築家で工部大学校造家工事を厳重に行う旨が記されている河川に囲まれた江学科現東京大学工学部建築学科で教師としても活之子島地区に大規模な庁舎を建築するには緩んだ地盤躍した人物である写真-7 を改良する必要があったものと想像され国内では目新造家必携によると石灰コンクリートとは石灰を結合材とし砂利砂と混ぜ合わせたものと書かれている明治の文献ではコンクリートは煉砂利 22 混凝土結成石などと漢字表記されている日本国内の石灰しい石灰コンクリートの使用が英国人設計者によって提案されたのではないだろうか 4. 3 セメントの普及と石灰材料一方のセメントの技術について明治維新前後からは純粋で天然の水硬性が期待できないことからポゾ外国産のセメントが輸入されて横須賀の造船所などの建ランの併用例が示されており火山灰ドイツの火山灰設に用いられ明治6年からは国内でセメント生産が始トラスも記されているのほか陶磁器や煉瓦の粉末のまったセメントは自身が水硬性を持ち強度が高使用が紹介されているなお煉瓦粉末などは 183年く硬化速度が速いなど石灰材料よりその性質は優れ代の洋書 13 にも人工ポゾランとして紹介されている造家必携に記されている石灰コンクリートの仕様と 1 ていたしかしセメントの普及は急には進まなかったこれはセメントが高価であったこと外国産だけでは 23 府庁舎の石灰コンクリートの分析結果を対比して表-6になく国産も同様国産の品質改良に時間を要したこ示す煉瓦砕片の使用は例示され煉瓦粉末も見られると横浜築港明治25年のコンクリート劣化コンクリートの調合は容積比で生石灰と骨材の構成割られるようにセメントコンクリートの施工技術や知見が合は近いことが分かったこれより府庁舎の石灰コン十分ではなかったことなどが理由として挙げられる 24 に見クリートは一般に定義されていたものと同様の材料構セメントの普及が進むのは明治2年代にセメント価成をしていることが分かったなお亜炭は量が豊富に格が安くなり始めたころからである建築においてはあったため利用されたのであろう変質して粘土鉱物を明治24年に発生した濃尾大地震以降モルタル目地への含む砂岩泥岩は水硬性を期待して使用されたのかもし普及が進んだ港湾工事では横浜築港以降も大阪れない水硬性を期待したと思われる材料設計により築港明治3 38年や廣井勇の小樽築港明治石灰の結合材部分にAlやSiが多く溶出して化合物が生成 3 41年などに用いられる小樽築港では火山し品質は一定しないが幾らか硬化したのであろう灰を用いて耐海水性が高められた鉄筋コンクリートもなおコンクリートの使用目的は明瞭で基礎の築造使われ始める琵琶湖疏水の山科運河の橋に明治36年にに有用と記されているこれは 183年代の洋書用いられたものが最初とされ鉄道においても明治43 にも共通する構造体には用いられず地盤改良材年以降に利用が進んだ鉄筋コンクリート建築は明 23 表-7 石灰セメントコンクリートの技術発展および旧大阪府庁舎の建築に関わる出来事年 299BC~476AC 明治元 1872~1873 明治 ~1874 明治明治明治明治明治明治明治大正 3 5 出来事ローマで石灰に火山灰を混合し水硬性を有する石灰材料が盛んに利用される John Smeaton 英が粘土を含む石灰石から造った石灰が水中で固まることを発見する 1 James Parker 英が粘土質の石灰石から天然セメントローマンセメントと呼ばれたを焼成した 1 Louis Vicat 仏が人工的な水硬石灰の合成に成功する 12) Joseph Aspdin 英がポルトランドセメントを発明する Charles Johnson 英がポルトランドセメント製造法の基礎を固め 185 年頃より各国でセメントの製造が始まるフランス 1848 年ドイツ 185 年アメリカ 1871 年ウォートルスが来日する府庁舎の設計に関わった可能性がある大阪造幣寮明治 4 年竣工東京竹橋陣営明治 4 年竣工英国公使館明治 5 年建築銀座一帯の煉瓦造建築明治 5 9 年などの建築に携わる 32) 東京の深川清住町に工部省のセメント工場が建築される江之子島に大阪府庁舎が建築される宇都宮三郎が工部省セメントの品質改良に成功する 1 ジョサイアコンドルが来日する服部長七の人造石工法が土木工事に利用され始める明治末までその利用は続く濃尾大地震が発生する国内で鉄筋コンクリートの利用が始まる日本において最初のポルトランドセメント試験方法が制定される 23) 旧大阪府庁舎の増改築が行われる増改築ではセメントコンクリートが用いられている 35

8 GBRC Vol.37 No 治 37 年に佐世保ドックにポンプ室と機関室が建築され 28) 次いで明治 38 年に神戸港に倉庫が建築された 27) 石灰材料が利用されたのはセメントが普及しなかった間である土木では西洋の石灰材料ではなく古来のたたきを応用した技術が利用されている服部長七が開発した技術でたたきの水硬性を改善し割石を併用した材料 ( 服部人造石などと呼ばれる ) を用いて明治 11 年から大規模な土木工事 ( 港湾堰堤樋門鉄道など ) を行った 14),29),3) 品質は職人の経験に頼るところがあったようだが 23) 安価で材料調達が容易なことなどから特に明治 3 年代まで多くの実績を残した西洋の石灰材料は主に煉瓦造などの西洋建築で利用された石灰コンクリート ( 幾らかセメントを含むものもある ) が基礎の築造に用いられた実例として同志社彰栄館 ( 明治 17 年 ) 同志社礼拝堂( 明治 19 年 ) 慶応義塾講堂 ( 明治 19 年 ) 帝国大学内工科大学 ( 明治 21 年 ) 千寿製紙会社工場 ( 明治 22 年 ) 大阪府商品陳列所 ( 明治 23 年 ) 鍋島邸本館( 明治 25 年 ) 旧札幌電話交換局舎 ( 明治 31 年 ) 名古屋電話交換局 ( 明治 31 年 ( いずれも竣工年 )) などが報告されている 31) 石灰材料の歴史を含めて俯瞰すると ( 表 -7) 石灰コンクリートは古代からの知恵が詰まった材料で明治維新前後に西洋建築とともに輸入されてセメントが普及するまでのわずかな期間に利用された材料であり旧大阪府庁舎 ( 明治 7 年竣工 ) の基礎に見られたものは国内最古級の石灰コンクリートであることが分かった 5. おわりに旧大阪府庁舎の基礎に見られた石灰コンクリートの分析を通じ石灰材料の変遷だけではなく大阪府の歴史や明治時代に今日の礎を築かれた諸先生方の偉業にふれられたことは筆者にとって大変興味深く有意義なことであった石灰材料ついて石灰に水硬性を与える材料設計は西洋だけではなく日本でも独自にたたきの技術が開発された石灰コンクリートの結合材は炭酸化して CaCO 3 になるだけではなく骨材やその粉末に含まれるガラス相や粘土鉱物と化学的に反応して水和物を徐々に生成し緻密化することで硬化していると考えられたこのような石灰と骨材成分の反応はセメント系材料の長期にわたる化学的挙動を考えるうえでも参考になりそうである冒頭でも述べたように古い材料を分析することは考古学的な意義ばかりではなく材料研究などの観点からも重要なデータを供給しうる明治以前 ~ 大正初年の石灰セメント系材料を分析する際には材料の変遷に注意する必要がある明治以前では漆喰やたたきといった日本固有の石灰材料が利用され明治維新前後からはこれらに加えて西洋の石灰材料とセメントが利用されたまた明治維新前後からは火山灰が混和されている場合や石灰に少量のセメントが混和されている場合などがあるさらには結合材と混和材や骨材成分の化学反応にも十分注意を払わなくてはならない単一の分析手法から得られた結果だけでは判断が難しく幾つかの分析手法を組合せて材料の記録や考察ができれば理想的ではないだろうか今後もこのような分析調査や研究において当センターの技術が少しでもお役に立てればと考えている謝辞本稿でご紹介した石灰コンクリートの分析は長谷工コーポレーションからのご依頼により実施したものですご厚意により本稿に分析結果の一部を掲載させて頂きました心より感謝申し上げます参考文献 1) 大阪府文化財センター : 大阪市旧大阪府庁舎跡 ( 仮称 ) 阿波座駅前プロジェクトに伴う旧大阪府庁舎跡発掘調査, 大阪府文化財センター調査報告書第 225 集,212( 本稿の図 -3 は, 本文献 159 頁の図面を一部改変し転載した ) 2) 大阪府教育委員会 : 旧府庁跡, 大阪府教育委員会文化財調査事務所年報 11,27 3) 葛野壮一郎 : 舊府廰舎の建築, 建築と社会,Vol.14,No.5, pp.18-21,1931 4) 土木学会 : 古代ローマコンクリートソンマヴェスヴィアーナ遺跡から発掘されたコンクリートの調査と分析, コンクリートライブラリー 131,29 5) 第五回内国勧業博覧会協賛会 : 大阪と博覧会,192( 国立国会図書館近代デジタルライブラリーより転載した ) 6) 大阪府史編集専門委員会 : 大阪市第七巻近世編 Ⅲ,1989 7) 石田潤一郎 : 再読関西近代建築 - モダンエイジの建築遺産 - 大阪府庁舎, 建築と社会,Vol.92,p.61,211 8) 大阪府庁新築 ( 明治 5 年 7 月 ), 太政類典第二編明治四年 ~ 明治十年第百二巻地方八地方官庁制置一 ( 国立公文書館デジタルアーカイブ ) 9) 大阪府 : 大阪府写真帖,1914( 国立国会図書館近代デジタルライブラリーより転載した ) 1) 沢木大介, 小林久美子, 坂井悦郎 : 硬化コンクリートに使用されたセメントの化学組成の EPMA マッピング分析による推定, セメントコンクリート,No.766,pp.4-45,21 11) 日本セメント : 百年史, )L.Vicat, J.Smith: A practical and scientific treatise on 36

GBRC Vol.37 No.4 212.1 calcareous mortars and cements, John weale architectural library, 1837 13)C.W.

9 GBRC Vol.37 No calcareous mortars and cements, John weale architectural library, )C.W.Pasley: Observations on limes, calcareous cements, mortars, stuccos and concrete, John weale architectural library, ) 山崎俊雄, 前田清志 : 日本の産業遺産 Ⅰ 産業考古学研究, 玉川大学出版,2 15) 柴田真仁ほか : ベントナイト - セメント相互作用で生成する C-S-H ゲルの検出, 日本原子力学会和文論文誌,Vol.4, No.3,pp.51-55,25 16) 柴田真仁ほか : 圧縮ベントナイトとセメント界面における相互作用の評価, 日本原子力学会和文論文誌,Vol.1, No.2,pp.91-14,211 17) 前田清志, 玉川寛治 : 日本の産業遺産 Ⅱ 産業考古学研究, 玉川大学出版,2 18) 新家孝正 : 石灰選擇法, 建築雑誌,Vol.1,No.6,pp.99-1, ) 中嶋鋭治, 亀井重麿 : 石灰及セメント使用法, 建築書院, ) ジョサイアコンドル ( 口述 ) 松田周次, 曽禰達蔵 ( 筆記 ): 造家必携, 績文舎, ) 中村達太郎, 千葉末吉 : 建築学提要, 淵點堂, ) 田邊朔郎, 井上秀二 : 鉄筋コンクリート, 丸善,196 23) 日本ポルトランドセメント同業会 : 昔のコンクリート, コンクリート叢書, 第 24 巻, ) 臨時横浜築港局 : 横浜築港誌, ) 工学会啓明会 : 明治工業史建築篇, ) 樋口芳朗 : 明治のコンクリートに学ぶ, セメントコンクリート,No.456,pp.2-1, ) 大阪建設業協会 : 大阪建設業協会 1 年史,29 28) 依田彰彦 : 明治のコンクリートに学ぶ, セメントコンクリート,No.612,pp.14-17, ) 石田正治 : 人造石工法 ( たたき ) の遺産の調査とその保存, 土木史研究,No.11,pp ,1991 3) 大橋公雄 : 人造石 ( たたき ) 工法とその遺構 - 服部長七の業績と人造石の歴史的価値 -, 産業遺産研究,Vol.5,pp.44-62, ) 宮谷慶一 : 明治期組積造建築における地形の仕様について, 日本建築学会計画系論文集, 第 568 号,pp ,23 32) 堀越三郎 : 初期明治建築研究の資料, 建築雑誌,Vol.44, No.537,pp ,193 執筆者 *1 吉田夏樹 (YOSHIDA Natsuki) 37

16 コンクリートの配合設計と品質管理コンクリートの順に小さくなっていくよって, 強度が大きいからといってセメントペーストやモルタルで大きい構造物を作ろうとしても, 収縮クラックが発生するために健全な構造物を作ることはできない骨材は, コンクリートの収縮を低減させ, クラックの少ない構造物を造る

16 コンクリートの配合設計と品質管理コンクリートの順に小さくなっていくよって, 強度が大きいからといってセメントペーストやモルタルで大きい構造物を作ろうとしても, 収縮クラックが発生するために健全な構造物を作ることはできない骨材は, コンクリートの収縮を低減させ, クラックの少ない構造物を造る 1 コンクリートの基本的性質と配合コンクリートは, セメントと岩石の粒である骨材に水を加えて混合したものである混合直後には粘りのある液体であるが, セメントは水との化学反応により硬化していくため, 時間の経過とともに固まっていくセメントと水の反応は水和反応と呼ばれる骨材は,5 mm のふるい目を通る粒径のものを細骨材, それより大きい粒径のものを粗骨材と呼ぶ水とセメントの混合物を