Yavuz Demir
Roma İmparatorluğu’nun altın çağından neredeyse iki bin yıl sonra bile bazı yapıları hâlâ ayaktadır. Zamanın sınavını başarıyla geçen bu yapılar arasında Roma’daki Pantheon, İspanya’nın Segovia kentindeki Roma su kemerleri ve İngiltere’deki Roma hamamları yer alır.
Bu yapıların uzun ömürlülüğü büyük oranda Roma betonu sayesinde mümkün olmuştur. Peki Roma betonunu bu denli özel kılan nedir? Binlerce yıl boyunca ayakta kalmasını sağlayan bu malzemede ne vardır?
Araştırmacılar, Roma betonunun tam olarak nasıl üretildiğini hâlâ çözmeye çalışıyor; ancak içerdiği bileşenler ve yağmur yağdığında kendini onarma özelliği, sahip oldukları bazı önemli ipuçları arasında gösteriliyor.
Öncelikle genel olarak betonun nasıl yapıldığını anlamak önemlidir. Modern beton, suyla karıştırıldığında macun kıvamına gelen ince bir toz olan çimento ile başlar. Çimentonun ana bileşenlerinden biri, kalsiyum karbonat bakımından zengin tortul bir kayaç olan kireçtaşıdır; kalsiyum karbonat aynı zamanda yumurta kabuğu ve deniz kabukları gibi doğal ortamlarda da bulunur. Kireçtaşı, kil gibi diğer malzemelerle karıştırılır ve ardından dökme fırında 2.700 °F (1.482 °C) sıcaklıkta ısıtılarak klinker adı verilen bir madde elde edilir. Klinkerin ve bazı katkı maddelerinin ince bir toz haline gelecek şekilde öğütülmesi çimentoyu oluşturur.
Günümüzde en yaygın kullanılan çimento Portland çimentosu olarak adlandırılır. California Üniversitesi Davis’te inşaat ve çevre mühendisliği doçenti Somayeh Nassiri’ye göre, Portland çimentosu kullanılarak yapılan yapılar çevresel koşullara bağlı olarak 75–100 yıl ömre sahiptir. Beton, Roma dönemindeki kullanımından bu yana açıkça değişime uğramıştır; ancak gerçekte icadından beri sürekli gelişmektedir.
Beton benzeri malzemelerin kullanımı M.Ö. 6500 yılına kadar uzanır. Taş Devri Suryanlıları, ateş çukurlarını kullanırken çevrelerindeki kayaları ısıtarak kireç adı verilen inorganik yapı bileşiğini tesadüfen geliştirmişlerdir; bu, modern kalsinasyon işleminin ilkel bir versiyonuna benzemektedir. Aynı zamanda, M.Ö. yaklaşık 1100’de Orta Amerika’daki Maya uygarlığı, kireçtaşının yüksek sıcaklıklarda ısıtılmasıyla karbondioksit açığa çıkaran ve kalsiyum karbonatı kalsiyum okside dönüştüren sönmemiş kireç kullanarak beton öncülleri geliştirmiştir.
Ancak Roma betonu benzersiz bir karışımdı ve olağanüstü dayanıklılık sağladı. Oregon Üniversitesi klasik bilimler doçenti Kevin Dicus’ın Live Science’a belirttiği gibi, “Beton imparatorluğu inşa etti.” Dicus’a göre, Romalılar betonlarını M.Ö. 3. yüzyıla kadar dayanan bir tarihte kullanmaya başlamışlardır.
Roma Betonu
Roma betonunun sırları hem bileşenlerinden hem de bunların karıştırılma yöntemlerinden kaynaklanır. Dicus’a göre en önemli “oyun değiştirici” malzemelerden biri puzolan, yani kül idi. Romalılar, İtalyan Pozzuoli kenti çevresindeki volkanik yataklardan çıkan külü kullanıyor ve imparatorluk geneline sevk ediyorlardı. Günümüzde puzolan, ponza taşı ve kömür yanma yan ürünü olan uçucu külü kapsar. Kül içindeki silika ve alümina, ortam sıcaklığında kireç ve suyla puzolanik reaksiyona girerek daha güçlü ve uzun ömürlü bir beton oluşturur. Puzolan ayrıca su altında sertleşebilen hidrolik çimento yapımında da kullanılır.
Dicus’a göre bir diğer kritik bileşen ise kireç parçaçıklarıdır (lime clasts) veya küçük söndürülmemiş kireç parçacıkları. Bu parçaçıklar, Roma betonuna kendi kendini iyileştirme yeteneği kazandırır. Beton zamanla aşınır ve zayıflar, ancak su çatlaklardan sızarak bu parçaçıklara ulaşabilir. Parçaçıklar suyla reaksiyona girdiğinde çatlakları dolduran kalsit adlı kristalleri oluşturur. Böylece Roma betonu kendini onarabilir. Örneğin, Roma yakınlarındaki 2.000 yıllık Caecilia Metella Türbesi’nde çatlakların kalsitlerle dolduğu gözlenmiştir; bu da yapımından sonraki bir dönemde beton içindeki parçaçıkların suyla aktive olduğunu gösterir.
MIT’deki bir araştırma ekibi, bu parçaçıkların etkisini 2023’te Science Advances dergisinde yayımlanan bir çalışmada ortaya koydu. Romalılardan geriye kalan bu mühendislik harikasının nasıl yapıldığını ve neden bu kadar dayanıklı olduğunu anlamak için beton örneklerini taramalı elektron mikroskopları ve X-ışınlarıyla incelediler. Dicus, “Bu sadece mutlu bir tesadüf müydü, yoksa gerçekten ne yaptıklarını biliyor muydu?” diye soruyor.
Romalılar ayrıca “sıcak karıştırma” (hot mixing) olarak bilinen bir yöntemi kullanmışlardır. Bu yöntemde söndürülmemiş kireç, puzolan, su ve diğer malzemeler bir araya getirilir ve ardından ısıtılır. MIT ekibi, bu yöntemin kireç parçaçıklarının kendi kendini iyileştirme yeteneklerini açığa çıkarmaya yardımcı olduğunu ve sıcak karıştırma betonunun, günümüzde standart olan sönmüş kireç-su çözeltisiyle yapılan betona (slaked lime) kıyasla daha hızlı priz alabildiğini buldu.
Araştırmacılar hâlâ Roma betonunu inceliyor. “Betonu karıştırmak ve malzemeleri hazırlamak için kullandıkları yöntemlerin bazılarının hâlâ keşfedilme aşamasındayız,” diye belirtti Nassiri.
Dicus’a göre, günümüzdeki karıştırma sürecinde Portland çimentosu kireç parçaçıklarının oluşmasına izin vermez. Döner fırında üretilen klinker ince toz haline getirilirken tüm potansiyel parçaçıklar yok edilir. Buna karşın Romalılar muhtemelen söndürülmemiş kireç, kül ve suyu sıcak karıştırma yöntemiyle birleştirdiklerinde, parçaçıklar “çimento içinde küçük dâhilî parçalar” olarak kalıyordu.
Romalıların çimento tarifinin tüm dehasını anlayıp anlamadıkları belirsiz olsa da, bu karışımın büyüklüğü onun uzun ömürlülüğünde kendini gösteriyor. Bugün bile bir Roma duvarına dokunmanın eşine rastlanmaz. “Bu yapı 2.000 yaşında ve döküldüğü günkü sertliği hâlâ koruyor,” dedi Dicus.
kaynak link: livescience.com
