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古代ローマ人は高度な工学技術で有名でした。都市に水道を引く技術は近東やメソポタミアで開発されましたが[ 1 ]、ローマ人によってギリシャでは考えられない技術へと発展しました。ローマで使用された建築様式は、ギリシャやエトルリアの建築様式から強い影響を受けていました。
ローマ時代の道路は、洪水などの自然災害に耐えられるように建設された。ローマ人が建設した道路の中には、現在でも使用されているものもある。
ローマの標準的な道路にはいくつかのバリエーションがあった。質の高い道路のほとんどは5層構造だった。一番下の層はパヴィメントゥムと呼ばれ、厚さ1インチでモルタルでできていた。その上に4層の石積みがあった。パヴィメントゥムのすぐ上の層はスタトゥメンと呼ばれ、厚さ1フィートで、セメントまたは粘土で固められた石でできていた。
その上には、厚さ10インチの突き固めコンクリートでできたルーデンス層があった。次の層である核層は、12～18インチの厚さのコンクリート層を連続的に敷き詰め、圧延して作られた。ルーデンス層の上には、直径1～3フィート、厚さ8～12インチの燧石または溶岩の多角形板からなるスムマ・クルスタが敷かれた。最終的な上面は、コンクリートまたはよく滑らかに仕上げられた燧石でできていた。
一般的に、ローマ人は道路が障害物に遭遇した場合、迂回するよりも、障害物を克服するための工学的解決策を講じることを好んだ。あらゆる規模の水路に橋が架けられ、湿地帯は強固な基礎を持つ高架道路で対処され、丘や岩の露頭は避けるのではなく、切り通したりトンネルを掘ったりして通った（トンネルは長方形の硬い岩盤で作られた）。
毎日、11本の水道橋から1,000立方メートル（260,000米ガロン）の水がローマに運ばれていました。古代ローマの1人当たりの水使用量は、現代のニューヨーク市やローマ市といった都市と同程度でした。水のほとんどは、浴場や下水道などの公共用でした。『De aquaeductu』は、フロンティヌスによって書かれた、1世紀のローマの水道橋に関する決定的な2巻の論文です。
水道橋は10～100km （10～60マイル）の長さに及び、通常は水源の海抜300m （1,000フィート）から、都市周辺の貯水池に到達する頃には100m （330フィート）まで下っていた。ローマの技術者は、高架水道橋を建設するのが非現実的だと判断した場合、逆サイフォンを使って谷を越えて水を送った。水道橋の建設は主にローマ軍団が担った。維持管理はしばしば奴隷によって行われた。[ 3 ]
ローマ人は、水の力を利用した最初の文明の一つでした。彼らはギリシャ以外で最初の水車小屋を建設し、小麦粉を挽くための水車を建造し、地中海地域全体に水車小屋の建設技術を広めました。有名な例としては、南フランスのバルベガルが挙げられます。そこでは、丘の斜面に建てられた16基ものオーバーショット式水車小屋が、1本の水道橋によって稼働していました。1基の水車小屋の排水口から下の水車小屋へと水が流れ落ちる仕組みになっていました。
彼らはまた、鉱業、金属鉱石の採掘に使用される機器（例えば水力採掘）に水を供給するために必要な水道橋の建設、鉱山の坑口で必要な水を貯めるための貯水池の建設にも熟練していた。彼らはまた、粉砕機や脱水機などの採掘設備を建設および操作する能力も持っていたことが知られている。スペイン南西部のリオ・ティント鉱山からは、ローマ時代の揚水用の大径垂直水車が発掘されている。彼らは、ウェールズ南西部のドラウコティやスペイン北西部（西暦1世紀初頭にラス・メドゥラスなど、金採掘が非常に大規模に発展した国）などの金資源の開発に深く関わっていた。
ローマ時代の橋は、史上初めて建設された大型で耐久性のある橋の一つでした。石造りで、アーチを基本構造として用いられ、多くはコンクリートも使用されていました。紀元前142年に建設されたポンス・アエミリウス（後にポンテ・ロット、壊れた橋と改名）は、イタリアのローマにある最古のローマ時代の石橋です。
ローマ最大の橋は、ダマスカスのアポロドロスによって建設されたドナウ川下流に架かるトラヤヌス橋で、全長と支間長の両面で、1000年以上にわたって最長の橋として君臨した。これらの橋は通常、水面から少なくとも18メートル以上の高さに架けられていた。
仮設の軍事橋の建設例としては、カエサルのライン川橋が2つ挙げられる。
ローマ人は、スビアコダムなど、多くのダムを建設して水を貯めました。そのうち2つは、ローマに水を供給する最大の水道であるアニオ・ノウスに水を供給していました。スビアコダムの1つは、これまで発見または推定された中で最も高いダムだったと言われています。彼らはスペインにメリダなどのダムを72基建設し、帝国全体でさらに多くのダムが知られています。ガリシアのモンテフラドでは、シル川にダムを建設して川底の砂金鉱床を露出させたようです。この遺跡は、壮大なローマ時代の金鉱山ラス・メドゥラスの近くにあります。
イギリスでは土製のダムがいくつか知られており、その中にはローマ時代のランチェスター、ロンゴヴィキウムにある保存状態の良い例も含まれる。イングランド北部のこの遺跡で発見された鉱滓の山から判断すると、このダムは工業規模の鍛冶や製錬に使われていた可能性がある。水道システム沿いには水を貯めるためのタンクもよく見られ、ウェールズ西部のドラウコティにある金鉱山だけでも数多くの例が知られている。北アフリカでは、多くの集落の背後にあるワジから安定した水供給を得るために、石造りのダムが一般的だった。
古代ローマの建造物や建築は印象的でした。例えば、チルコ・マッシモは、推定5万人の観客を収容できる、史上最大級の娯楽施設の一つでした[ 4 ]。コロッセオもまた、ローマ建築の最高傑作の一例です。ローマ人が建設した数多くのスタジアムの一つであるコロッセオは、ローマ建築によく見られるアーチや曲線が特徴です。
ローマのパンテオンは今もなお記念碑と墓として残っており、ディオクレティアヌス浴場とカラカラ浴場は保存状態の良さで特筆すべき存在であり、特に前者はドームがほぼ完全な形で残っている。こうした巨大な公共建築物は、帝国中の多くの地方の首都や都市で模倣され、その設計と建設の背後にある一般的な原則は、紀元前後の時代に著したウィトルウィウスの記念碑的な著作『建築論』に記述されている。
浴場のために開発された技術は特に印象的で、中でも初期のセントラルヒーティングの一種であるハイポコーストが広く普及したことは特筆すべきである。この発明は大規模な公共建築物だけでなく、帝国各地に建てられた多くの邸宅などの住宅にも普及した。
最も一般的に使用された材料は、レンガ、石材、セメント、コンクリート、大理石であった。レンガには様々な形状のものがあった。曲線状のレンガは柱の建設に、三角形のレンガは壁の建設に使用された。
大理石は主に装飾材として用いられた。 アウグストゥスはかつて、ローマをレンガの街から大理石の街に変えたと豪語した。ローマ人は当初、ギリシャから大理石を運んでいたが、後に北イタリアで独自の採石場を発見した。
セメントは、水酸化カルシウム（水酸化カルシウム）を砂と水に混ぜて作られていました。ローマ人は、砂の代わりに火山灰などのポゾラン添加剤を加えることで、非常に硬いセメント、すなわち水硬性モルタルまたは水硬性セメントが作れることを発見しました。彼らはこれを建物、公衆浴場、水道橋などの構造物に広く使用し、それらが現代まで存続する礎を築きました。
ローマ人は、高度な技術、特に遠方から水を引いて坑口での作業を支援するための水道橋の使用を用いて、鉱床を最初に利用した民族である。彼らの技術は、イギリスのドラウコティなどの遺跡で最も顕著に見られる。そこでは、少なくとも5本の長い水道橋が隣接する川や小川から水を引いて金鉱床を採掘していた。彼らは、貯水槽から水を勢いよく流し出して土壌を洗い流し、岩盤を露出させて鉱脈を探すことで、水を利用して鉱石を探した。彼らは同じ方法（「水洗」として知られる）を用いて、不要な岩石を取り除き、火で弱めた熱い岩石を急冷した。
こうした方法は露天掘りでは非常に効果的だったが、地下採掘では火入れは非常に危険だった。爆薬の導入により、これらの方法は不要になったが、沖積錫鉱石では今でも水力採掘が用いられている。また、粉砕した鉱石を洗浄するための制御された供給源としても利用された。さらに、硬い鉱石を粉砕し、洗浄して重い金粉を回収するために、水力式のスタンプミルも開発された可能性が高い。
沖積鉱山では、スペイン北西部のラス・メドゥラス鉱山のように、水力採掘法が大規模に適用されました。タンクや水道橋の痕跡は、他の多くの初期ローマ時代の鉱山でも見つかっています。これらの方法は、大プリニウスが著書『博物誌』で詳細に記述しています。彼はまた、地下深くの採掘についても記述しており、逆オーバーショット水車を使って採掘場から水を抜く必要性についても言及しています。実際の例は、後の採掘の試みで露出した多くのローマ時代の鉱山で発見されています。リオ・ティントの銅鉱山は、そのような遺物の産地の一つであり、1920年代には16個の水車が発見されました。彼らはまた、同様の方法で水を排出するためにアルキメデスのねじも使用しました。
工学はローマ軍にも組織的に根付いており、彼らは砦、野営地、橋、道路、傾斜路、柵、攻城兵器などを建設した。ローマ共和政における軍事橋梁建設の最も注目すべき例の一つは、ユリウス・カエサルがライン川に架けた橋である。この橋は、技術者チームによってわずか10日間で完成した。西暦2世紀初頭、トラヤヌス帝の治世下で行われたダキア戦争における彼らの功績は、ローマのトラヤヌス記念柱に記録されている。
軍隊は金採掘にも深く関わっており、おそらく西暦75年のこの地域の征服直後に、ウェールズのローマ時代の金鉱山ドラウコティに広大な水路と貯水槽の複合施設を建設したのだろう。
水車技術はローマ時代に高度に発展し、そのことはウィトルウィウス（『建築十書』）とプリニウス（『博物誌』）の両方によって証明されている。最大の水車群はアルル近郊のバルベガルにあり、町に水を供給する主要水道から水路が引かれていた。この水車群は、丘の斜面に沿って2列に並んだ16基の独立した上掛け式水車から構成されていたと推定されている。1つの水車からの排水は、次の水車への入力水として利用された。
アルルから北へ12キロメートル、フォンヴィエイユ近郊のバルベガルでは、水道橋が急な丘に突き当たり、水道橋は一連の平行な水車に水を供給して製粉所を動かしていた。製粉所複合施設のすぐ北で合流する2つの水道橋と、複合施設への給水を制御するための水門があった。水路と個々の製粉所の基礎の相当な石造遺構と、製粉所が建てられた丘を登る階段が残っている。製粉所は1世紀末から3世紀末頃まで稼働していたようだ。[ 5 ]製粉所の生産能力は1日あたり4.5トンの小麦粉と推定されており、当時アレラートの町に住んでいた12,500人の住民に十分なパンを供給するのに十分だった。[ 6 ]
ヒエラポリス製材所は、小アジア（現在のトルコ）のヒエラポリスにあったローマ時代の水力式石製製材所である。紀元3世紀後半に遡るこの製材所は、クランクと連結棒を組み合わせた最古の機械として知られている。[ 7 ] [ 8 ]
水車小屋は、地元の製粉業者マルクス・アウレリウス・アンミアノスの石棺の浮き彫りに描かれている。水車が水路から水を供給され、歯車列を介して2台の枠鋸を動かし、長方形のブロックを切断している様子が描かれている。[ 9 ]
さらに、歯車列のないクランクとコネクティングロッド機構は、ヨルダンのゲラサとトルコのエフェソスにある西暦6世紀の水力石材製材所で考古学的に証明されている。[ 1 ]現在のドイツのトリーアの水力大理石製材機に関する文学的言及は、西暦4世紀後半のアウソニウスの詩「モゼッラ」に見られる。これらは、ローマ帝国の多くの地域で水力が多様に利用されていたことを証明している。[ 10 ]
ローマのジャニコロの丘にも、トライアナ水道から水が供給される水車群が存在した。アウレリアヌスの城壁は、都市にパン用の小麦粉を供給するために穀物を挽く水車群を取り込む目的で、丘の上まで築かれたようである。したがって、この水車群はおそらくアウレリアヌス帝（在位270～275年）によって城壁が建設されたのと同時期かそれ以前に建設されたと考えられる。水車群には、急な丘を下る水道橋から水が供給されていた。[ 11 ]
この遺跡はバルベガルに似ているが、1990年代後半の発掘調査では、オーバーショットではなくアンダーショットの設計であった可能性が示唆されている。水車は西暦537年にゴート族が都市を包囲して給水を遮断した際に使用されていた。しかしその後修復され、少なくとも教皇グレゴリウス4世（827～844年）の時代まで稼働していた可能性がある。[ 12 ]
ローマ帝国各地から他にも多くの遺跡が報告されているが、その多くは未発掘のままである。
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