M. Yusuf Kaba
Roma betonu hakkında yapılan yeni araştırma, Antik Roma uygarlığına ait yapılara bu inanılmaz dayanıklılığı veren detayın ne olduğunu ortaya çıkardı.
Antik Roma uygarlığı başta su kemerleri olmak üzere inşaat ve mühendislikte maharetlerini göstermek için pek çok alan yakalamışlardı. Hâlâ işlevselliğini koruyan bu yapıların benzersiz bir inşaat malzemesine yer verdiği ortaya çıktı. Science Advances dergisinde yayımlanan araştırmaya göre bugüne kadar verilen cevap “dayanıklı puzolan katkılı beton” cevabından fazlası mevcut.
Bir Roma yapısı olan 2.000 yıllık Panteon günümüzde dahi sağlamlığını koruyor ve dünyanın en büyük takviyesiz beton kubbesi olma unvanını elinde tutuyor.
Bu betonun özellikleri genel olarak içeriğindeki maddelere bağlanırdı: İtalya’nın Pozzuoli kentinden adını alan volkanik kül ve kireç karışımı olan puzolan ile kireç. Bu iki malzeme su ile karıştırıldığında reaksiyona girerek güçlü bir beton örneğini ortaya çıkartıyor.
Ancak görünen o ki hikâye bundan ibaret değilmiş. Geçen yıl Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) liderliğinde hareket eden uluslararası bir araştırma ekibi, malzemelerin düşünülenden biraz farklı olmasının yanı sıra bunları karıştırmak için kullanılan tekniklerin de farklı olduğunu buldu.
Roma Betonu Hakkında Bilinen Gerçekler Değişiyor
Cevabı mümkün kılan, normalde iyi karıştırılmış beton gibi görünen şeyin içinde bulunan küçük, beyaz kireç parçalarıydı. Bu parçaların varlığı geçmişte kötü karıştırmaya veya malzemelere bağlanıyordu ancak bu, MIT’den malzeme bilimci Admir Masic’e mantıklı gelmiyordu.
Ocak 2023’te Masic bu durumu şu sözlerle ifade etmişti:
“Bu kireç parçacıklarının varlığının düşük kalite kontrolüne bağlanması düşüncesi beni hep rahatsız etmişti.
“Romalılar olağanüstü bir inşaat malzemesi yapmak için bu kadar çok çaba harcadılarsa ve yüzyıllar boyunca optimize edilmiş tüm ayrıntılı tarifleri takip ettilerse, iyi karıştırılmış bir nihai ürünün üretilmesini sağlamak için neden bu kadar az çaba harcasınlar ki? Bu hikâyede bundan fazlası olmalı.”
Masic ve MIT inşaat mühendisi Linda Seymour öncülüğündeki ekip, İtalya’da bulunan Privernum arkeolojik kazı alanından alınmış 2.000 yıllık Roma betonu örneklerini dikkatle inceledi. Bu numuneler, kireç parçacıklarını daha iyi kavrayabilmek için geniş alan taramalı elektron mikroskobu ile enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisine, toz X-ışını kırınımına ve eş odaklı Raman mikroskobuyla görüntülemeye tabi tutuldu.
Akıllardaki sorulardan biri de kullanılan kirecin niteliğiydi. Puzolan katkılı betona ilişkin standart kabul sönmüş kireç kullanılmasıydı. İlk olarak kireç taşı, sönmemiş kireç veya kalsiyum oksit adı verilen oldukça reaktif bir kostik toz üretmek için yüksek sıcaklıkta ısıtılırdı.
Sönmemiş kirecin suyla karıştırılması sönmüş kireç yani kalsiyum hidroksit üretir: biraz daha az reaktif, daha az kostik bir macun. Teoriye göre Romalıların puzolanla karıştırdığı şey bu sönmüş kireçti.
Ekibin analizine göre ise numunelerdeki kireç parçacıkları bu yöntemle uyuşmuyordu. Roma betonu daha çok sönmemiş kirecin doğrudan puzolan ve su ile aşırı yüksek sıcaklıklarda kendi başına veya sönmüş kirecin yanı sıra, ekibin “sıcak karıştırma” olarak adlandırdığı ve kireç parçacıklarıyla sonuçlanan bir işlemle karıştırılmasıyla yapılmış gibi görünüyordu.
Masic şunları kaydetti:
“Sıcak karıştırmanın iki türlü faydası vardır.
“Birincisi, betonun tamamı yüksek sıcaklıklarda ısıtıldığında, yalnızca sönmüş kireç kullanıldığında mümkün olmayan reaksiyonları mümkün kılarak başka türlü oluşmayacak yüksek sıcaklıkla bağlantılı bileşikler üretir. İkincisi, bu artan sıcaklık, kürlenmeyi ve sertleşmeyi önemli ölçüde azaltır. Tüm reaksiyonlar hızlandırıldığı için de çok daha hızlı inşaat mümkün oluyor.”
Roma Betonu Kendi Kendini İyileştirme Yeteneğine Sahip
Bunların yanında, sıcak karıştırmanın başka bir faydası daha var: Kireç parçacıkları betona dikkate değer bir kendi kendini iyileştirme yeteneği kazandırıyor.
Betonda çatlaklar meydana geldiğinde bunlar, tercihen matristeki diğer parçacıklardan daha fazla yüzey alanına sahip olan kireç parçacıklarına doğru hareket ederler. Su çatlağın içine girdiğinde kireçle reaksiyona girerek kalsiyum açısından zengin bir çözelti oluşturur. Bu çözelti kalsiyum karbonat olarak kuruyup sertleşir, bu kısımları tekrar birbirine yapıştırır ve çatlağın daha fazla yayılmasını önler.
Benzer bir durum, betondaki çatlakların kalsit ile doldurulduğu 2.000 yıllık başka bir alan olan Caecilia Metella Mezarı’ndaki betonda gözlemlendi. Aynı zamanda yeni bulunan metot 2.000 yıl önce inşa edilmiş olan deniz duvarlarından elde edilen Roma betonunun, okyanusun sürekli tahribatına rağmen nasıl binlerce yıl boyunca bozulmadan varlığını sürdürmeyi başardığını da açıklayabiliyor.
Bunun üzerine ekip, sönmemiş kireç kullanarak eski ve yeni yöntemlerle puzolan katkılı beton yaparak bulgularını test etti. Ayrıca sönmemiş kireçsiz kontrol betonu da ürettiler ve çatlak testleri gerçekleştirdiler. Sonuçta çatlamış sönmemiş kireç betonu iki hafta içinde tamamen iyileşirken kontrol betonu çatlak kaldı.
Ekip şu an ürettikleri beton çeşidini mevcut betonlara çevre dostu bir alternatif olarak ticarileştirmeye çalışıyor.
Masic, bu gelişmenin yalnızca betonun hizmet ömrüne yapacağı katkının değil fakat 3D beton baskı alanında sağlayabileceği gelişmelerin göz önüne alınması gereğine dikkat çekiyor.
Siz bu konu hakkında ne düşünüyorsunuz? Yorumlarınızı Kayıp Rıhtım Forum’da paylaşabilir, daha fazlası için bizleri Google News’ten takip edebilirsiniz.
Kaynak: Science Alert
Roma Betonunun Binlerce Yıl Nasıl Dayandığı: Mucizevi Mühendislik ve Kalıcılığın Sırları
Roma İmparatorluğu’nun kalıntıları günümüzde bile göz kamaştırıcı bir şekilde ayakta duruyor ve bunların birçoğu, Roma betonunun dayanıklılığıyla tanınıyor. Binlerce yıl boyunca sağlam kalan bu yapılar, mühendislik harikası ve zamanının ötesinde bir başarı örneği olarak kabul ediliyor. Peki, Roma betonu neden bu kadar dayanıklıydı ve nasıl bu kadar uzun süre ayakta kalabildi?
1. Malzeme Seçimi ve Formülasyon: Roma betonu, basitçe kireç, volkanik kül ve suyun birleştirilmesiyle oluşturuluyordu. Volkanik kül, modern betonun içerdiği portland çimentosuna benzer bir bağlayıcı görevi görüyordu. Ancak, Roma betonunun formülasyonu, günümüz betonundan farklıydı ve belki de en önemli sırlarından biriydi.
2. Deniz Suyu ile Etkileşim: Roma betonunun dayanıklılığının bir başka sırrı, deniz suyuyla etkileşiminde yatıyordu. Roma İmparatorluğu’nun birçok liman kenti, deniz suyunun beton üzerindeki etkisini test ettiği yerlerdi. Araştırmalar, Roma betonunun deniz suyuna maruz kaldığında bile modern betondan daha dayanıklı olduğunu gösteriyor.
3. Daha İyi Bir Bağlantı: Roma betonunun içindeki kum ve taş taneleri, birbirine daha iyi bağlanıyordu. Bu, yapıların daha sağlam olmasını sağladı ve çatlakların oluşma riskini azalttı.
4. Kimyasal Reaksiyonlar: Roma betonunun dayanıklılığının bir kısmı, kimyasal reaksiyonlar yoluyla sağlanıyordu. Volkanik kül ve kireç, zamanla deniz suyu ile reaksiyona girerek yapıyı daha da güçlendiriyordu.
5. Modern Betonla Karşılaştırma: Günümüzde kullanılan beton, daha hızlı kuruyor ve inşaat sürelerini kısaltıyor olsa da, Roma betonunun dayanıklılığı ve uzun ömürlülüğüne henüz ulaşamadı. Bu nedenle, Roma betonu hala birçok mühendis ve araştırmacı için bir ilham kaynağı olarak kabul ediliyor ve özellikle deniz suyuna maruz kalan yapılar için bir model olarak kullanılıyor.
Sonuç olarak, Roma betonunun binlerce yıl boyunca dayanmasının sırları, malzeme seçimi, deniz suyuyla etkileşim, daha iyi bağlantı, kimyasal reaksiyonlar ve modern betonla karşılaştırma gibi faktörlerde yatıyor. Bu mühendislik harikası, geçmişten günümüze uzanan bir miras olarak, yapısal dayanıklılık konusunda hala dersler sunmaktadır.