Antik Roma’daki yapılar kendi kendilerini onarabiliyordu

Kalıntıları iki bin yıl boyunca ayakta kalan büyük yol ağları, su kemerleri, limanlar ve devasa binalar inşa eden Antik Romalılar, mühendislik ustalarıydı. Bu yapıların birden fazla ise betonla yapılmıştı: Dünyanın en büyük donatısız beton kubbesine sahip olan ve M.S. 128 yılında hizmete giren meşhur Pantheon kilisesi hala varlığını sürdürüyor. Antik Roma’nın birtakım su kemerleri ise bugün hala Roma’ya su taşıyor. Lakin çağdaş beton yapıların birçoğu, ortadan onlarca yıl geçtikten sonra un ufak oluyor.

Araştırmacılar onlarca yıldır bu ultra sağlam antik inşaat gerecinin sırrını çözmeye çalışıyor; bilhassa de limanlar, kanalizasyonlar ve dalgakıranlar ya da sarsıntı tarafından aktif bölgelerde inşa edilen yapılarda kullanılan malzemelerin…

BAZI ANTİK BETON ÜRETİM STRATEJİLERİ ONLARIN KENDİ KENDİNİ ONARMASINA ODAKLANDI

Şimdiyse Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT), Harvard Üniversitesi ve İtalya ile İsviçre’deki laboratuvarlarda çalışan araştırmacılar, alanda bir ölçü ilerleme kaydederek gerecin kendi kendini onarmasını sağlayan kimi antik beton üretim stratejilerini keşfetmişler. MIT’de etraf ve inşaat mühendisliği profesörü olarak misyon yapan Admir Masic, eski doktora öğrencisi Linda Seymour ve dört öbür araştırmacının imzasını taşıyan yeni makale, Science Advances bülteninde yayımlandı.

Populer Science Türkçe tarafından paylaşılan çalışmada araştırmacılar pek çok yıldır bu antik betonun dayanıklılığında bir bileşenin; Napoli Körfezi’ndeki Pozzuoli bölgesinde bulunan volkanik küller üzere puzolanik materyallerin anahtar ehemmiyet taşıdığını düşündüğü aktarıldı. Hatta vaktin mimar ve tarihçilerinin beton imalinde kıymetli bir bileşen olarak tanım ettiği bu özel kül çeşidi, inşaatta kullanılmak üzere Roma İmparatorluğu’nun her yerine gönderildi.

Bu antik örnekler, yakından bakıldığında ufak, özgün, milimetre ölçeğinde beyaz ve parlak mineral özellikler bile sergiliyor. Roma betonlarında bu özelliklerin sıkça görüldüğü uzun bir müddettir biliniyor. “Kireç kırıntıları” biçiminde de isimlendirilen bu beyaz kesimler, antik beton karışımının bir öteki kıymetli bileşeni olan kireçten geliyor. “Söz konusu özellikler Antik Roma betonu üzerinde çalışmaya başladığımdan beri beni daima büyülemiştir” diyor Masic. “Modern beton formüllerinde bulunmuyorlar. O halde neden bu antik gereçlerde varlar?”

Daha evvel yalnızca dikkatsiz yapılan karıştırma uygulamalarının delili yahut düşük kaliteli hammaddeler olduğu düşünülen bu küçük kireç kırıntılarının, yeni çalışmada daha evvel bilinmeyen bir tamir fonksiyonu sergilediği öne sürülüyor.

“Bu kireç kırıntılarının kalite denetimin yetersiz olmasına bağlanması benim daima canımı sıkmıştı” diyor Masic. “Romalılar seçkin bir inşaat materyali oluşturmaya bu kadar gayret harcıyor ve pek çok yüzyıl boyunca en uygun duruma getirilmiş ayrıntılı tanımların hepsine uyuyorlarsa, güzel karışımlı bir son eser meydana getirirken neden bu kadar az çaba göstersinler? Bence burada daha öteki olması gerekiyor.”

Masic’in araştırma laboratuvarının öncüsü olduğu yüksek çözünürlüklü çok ölçekli görüntüleme ve kimyasal haritalandırma formülleriyle kireç kırıntılarını daha yakından tahlil eden araştırmacılar, kireç kırıntılarının potansiyel fonksiyonuna dönük yeni fikirler edinmişler.

Eskiden beri Roma betonuna kireç katıldığında, kirecin suyla birleşip kireç söndürme halinde bilinen bir süreç yoluyla macun gibisi, çok tepkisel bir gereç oluşturduğu düşünülüyordu. Lakin bu süreç, kireç kırıntılarının varlığını tek başına açıklayamıyor. Masic de “Romalılar aslında kireci sönmemiş kireç biçiminde bilinen daha tepkisel haliyle kullanıyor olabilir miydi?” diye merak etti.

“Sıcak karıştırmanın iki taraflı yararı var” diyor Masic. “İlk olarak genel beton ısıtılıp yüksek sıcaklıklara çıkartıldığında, yalnızca sönmüş kireç kullanmanız halinde mümkün olmayan kimyasal süreçlere imkan sağlıyor ve yüksek sıcaklıkla alakalı, diğer türlü oluşmayacak bileşenler meydana getiriyor. İkincisi ise artan bu sıcaklık, kür ve priz müddetlerini değerli oranda azaltıyor zira bütün yansımalar hızlanıyor ve çok daha süratli inşaata imkan sağlıyor.”

Bu sıcak karıştırma sürecinde kireç kırıntıları, kendilerine has nanoparçacıklı kırılgan bir yapıya bürünüyor ve araştırmacılara nazaran kendini onarmasını sağlayan, kolay kolay parçalanan ve tepkisel bir kalsiyum kaynağı meydana getiriyor.

Betonun içerisinde ufak çatlaklar oluşmaya başlar başlamaz ise tercihen bu yüksek yüzey alanlı kireç kırıntıları boyunca seyahat edebiliyorlar. Bu materyal daha sonra suyla yansımaya girerek, kalsiyum karbonat halinde yine kristalleşebilen yahut puzolanik gereçlerle yansımaya girerek kompozit malzemeyi daha da güçlendiren kalsiyuma doymuş bir çözelti meydana getiriyor.

Bu yansımalar resen gerçekleştiği için de çatlakları yayılmadan evvel otomatik olarak onarabiliyorlar. Daha evvel Roma devrine ilişkin kalsitle dolu diğer beton örnekleri incelendiği vakit, bu hipotezi takviyeler nitelikte bulgulara ulaşıldı.

Araştırma grubu Roma betonunun sağlamlığından hakikaten de bu düzeneğin sorumlu olduğunu kanıtlamak için, hem antik hem de çağdaş formüllerin bir ortaya getirildiği sıcak karışımlı beton örnekleri oluşturup bunları kasıtlı biçimde çatlatarak ortalarından su geçirdi. Beklendiği üzere; iki hafta içinde çatlaklar büsbütün kapanmış ve suyun geçeceği yer kalmamış. Sönmemiş kireç olmadan yapılan birebir beton modülü ise hiç onarılmamış ve su, numune boyunca akmaya devam etmiş. Araştırma grubu, bu başarılı testlerin sonucunda modifiye beton materyalini ticari hale getirmek için çalışmalar yürütüyor.