Roma dönemi binaları yüzyıllardır nasıl ayakta kalabildi? Roma binalarının sırrı ne?

1900'lü yıllarda inşa edilen, modern dönemin pek çok binası zamana yenilirken, binlerce yıl önce inşa edilmiş olmalarına rağmen, dünya genelindeki bazı beton yapılar şaşırtıcı bir şekilde zamana kafa tutmaya ve ayakta kalmaya devam ediyor. En dikkat çekicilerinden biri olan Roma'nın Pantheon'u, MS 126-128 yılları arasında inşa edilmiş olmasına rağmen, devasa, donatısız beton kubbesi hala görkemli bir şekilde varlığını koruyor. Hatta bazı antik Roma su kemerleri hala kullanılıyor ve karaya sürekli olarak su taşıyor.

Dolayısıyla 2.000 yıllık betonun bu kadar uzun bir süre dayanmasını sağlayan özelliği önemli bir soru haline geliyor. Bu soru beraberinde Roma İmparatorluğu'nun ikonik yapıları kadar dayanıklı ve "süper güçlü" binalarını nasıl inşa edebileceğimiz sorusunu da getiriyor. Massachusetts Institute of Technology'den mühendisler, işte bu sorulara büyüleyici bir yanıt veriyorlar.

Araştırmacılar, kısaca özetlemek gerekirse, “kireç kırıntıları” adı verilen küçük minerallerin eski betona bir tür iyileştirme yeteneği verdiğine inanıyorlar. Bu kulağa pek mantıklı gelmeyebilir, ancak, belki de daha ilginç olan şey, bilim insanlarının yıllarca eski beton karışımındaki kireç kırıntılarının varlığının tesadüfi olduğunu ve düzgün olmayan karıştırma ve dikkatsizliğin bir ürünü olduğunu varsaymış olmaları.

MIT'de inşaat ve çevre mühendisliği profesörü ve çalışmanın baş yazarı Admir Masiç yaptığı açıklamada, “Bu kireç kırıntılarının varlığının basitçe düşük kalite kontrolüne atfedilmesi fikri beni her zaman rahatsız etmiştir” diyor.

Masic, “Romalılar, yüzyıllar boyunca optimize edilmiş tüm ayrıntılı tarifleri izleyerek olağanüstü bir inşaat malzemesi yapmak için bu kadar çaba sarf ettiyse, iyi karıştırılmış bir nihai ürünün üretimini sağlamak için neden bu kadar az çaba harcasınlar? Bu hikayede daha fazlası olmalı” diyerek açıklamasını sürdürüyor.

Tarihsel olarak, Masic ve diğer araştırmacılara göre uzmanlar, Pantheon gibi yapılar inşa etmedeki gizli bileşenin puzolanik malzeme adı verilen bir maddeyle ilgili olduğunu varsayıyorlardı. Garip olan kısım ise, puzolanik malzemenin, Napoli Körfezi'ndeki Pozzuoli bölgesindeki volkanik külden elde edilmesiydi.

Zamanın mimarları bu malzemeye büyük bir önem veriyordu bu malzemeyi inşaat işçileri için önemli mülkleri bir araya getirmeleri için Roma imparatorluğu'na taşıdılar.

Ancak Masic, eski beton örneklerini daha ayrıntılı inceledikten sonra, içlerinde kireç kırıntıları denen şeylerin varlığını gözlemledi. Ayrıca bu noktada, kireç kırıntılarının oluşturulmasının tam olarak kolay olmadığını hatırlatmakta fayda olabilir. Bunlar, diğer kimyasal süreçlerin rastgele bir yan ürünü değil. Ekip, kireç kırıntıları oluşturmak için aktif olarak çaba göstermeniz gerektiğini söylüyor.

Daha spesifik olarak, bir miktar kireç kırıntısı elde etmek için betonu çok yüksek sıcaklıklarda kireçle karıştırmanız gerekiyor. Ve elbette, biraz daha fazla analizle, ekip eski beton numunelerinde bu aşırı sıcak karışımın kanıtını buldu. Romalılar kireç kırıntılarının gerçekten bu yapılarda olmasını istiyordu. Yani dikkatsiz bir karıştırma süreci sonucunda betona girmemişlerdi.

Masic’in söylediğine göre, sıcak karıştırmanın iki temel avantajı bulunuyor. Öncelikle, sıcak karıştırma sırasında elde edilen bazı bileşiklerin sönük kireç ile elde edilmesi mümkün değil. İkinci avantaj ise, bu yüksek sıcaklığın, betonun sertleşme ve yapının oturma süresini azaltması. Ayrıca Masic’in “kendini iyileştiren özellikler” olarak tanımladığı olgu da burada ortaya çıkıyor.

Temel olarak, sıcak karıştırma işlemi sırasında kireç kırıntıları betonda özel bir desen oluşturur ve reaktif kalsiyum kaynağı olarak bilinen şeyi oluşturur. Bu, eğer küçük çatlaklar oluşursa, bu çatlakların küçük kireç kırıntısı modeli boyunca ilerleme olasılığının yüksek olduğu anlamına gelir. Daha sonra, su çatlakların içine girerse, kalsiyum kaynağıyla bir dizi reaksiyon gerçekleşir ve çatlaklar kalsiyum kaynağının kendisinin yeniden kristalleştirilmiş bir versiyonuyla dolar.

Hipotezlerini doğrulamak için araştırmacılar bunu da test ettiler. Bu testleri gerçekleştirdiklerinde, oluşturdukları çatlakların iki hafta içerisinde kapandığını buldular (ve modern beton bu özelliği göstermiyordu).

Roma mimarisinin gizemli bir şekilde şaşırtıcı olan malzemesi, muhtemelen sadece kireç kırıntılarının dahil edilmesinden çok daha derinlere iniyor. Örneğin, Ekim 2021'de yine Masic tarafından yürütülen ayrı bir MIT araştırması, 2.050 yıllık bir Roma mezarının duvarlarında volkanik külden çokça bulunduğunu ortaya çıkardı ve bu kül nedeniyle "iki bin yıldan fazla birikmiş yağmur ve yeraltı suyuyla olağandışı kimyasal etkileşimler" görüldüğünü fark etti.

Masic, 2021 çalışmasıyla ilgili bir basın açıklamasında, "Eski malzemelerin oluşumunu ve süreçlerini anlamak, araştırmacıları gelecek için dayanıklı, sürdürülebilir yapı malzemeleri yaratmanın yeni yolları hakkında bilgilendirebilir. Caecilia Metella'nın mezarı, hala ayakta duran en eski yapılardan biri ve modern inşaata ilham verebilecek içgörüler sunuyor."