Çağdaş binalar vakte yenilirken, Roma dönemi binaları yüzyıllardır nasıl ayakta kalabildi?

1900’lü yıllarda inşa edilen pek çok bina vakte yenilirken, binlerce yıl önce inşa edilmiş olmalarına karşın, dünya genelindeki kimi beton yapılar şaşırtan bir şekilde vakte baş tutmaya devam ediyor. En dikkat çekicilerinden biri olan Roma’nın Pantheon’u, MS 126-128 yılları arasında inşa edilmiş olmasına karşın, devasa, donatısız beton kubbesi hala görkemli bir şekilde varlığını koruyor. Hatta birtakım antik Roma su kemerleri hala kullanılıyor ve karaya daima olarak su taşıyor.

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

Araştırmacılar, kısaca özetlemek gerekirse, “kireç kırıntıları” ismi verilen küçük minerallerin eski betona bir çeşit iyileştirme yeteneği verdiğine inanıyorlar. Bu kulağa pek mantıklı gelmeyebilir, lakin, tahminen de daha farklı olan şey, bilim insanlarının yıllarca eski beton karışımındaki kireç kırıntılarının varlığının rastlantısal olduğunu ve düzgün olmayan karıştırma ve dikkatsizliğin bir eseri 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 denetimine atfedilmesi fikri beni çoğu zaman rahatsız etmiştir” diyor.

Masic, “Romalılar, yüzyıllar boyunca optimize edilmiş tüm detaylı tanımları izleyerek olağanüstü bir inşaat gereci yapmak için bu kadar gayret sarf ettiyse, iyi karıştırılmış bir en son ürünün üretimini sağlamak için neden bu kadar az gayret harcasınlar? Bu öyküde daha fazlası olmalı” diyerek açıklamasını sürdürüyor.

Tarihsel olarak, Masic ve diğer araştırmacılara göre uzmanlar, Pantheon aynıi yapılar inşa etmedeki saklı bileşenin puzolanik gereç ismi verilen bir hususla ilgili olduğunu varsayıyorlardı. Garip olan kısım ise, puzolanik gerecin, Napoli Körfezi’ndeki Pozzuoli bölgesindeki volkanik külden elde edilmesiydi.

Zamanın mimarları bu gerece büyük bir ehemmiyet veriyordu bu malzemeyi inşaat emekçileri için çok önemli mülkleri bir araya getirmeleri için Roma imparatorluğu’na taşıdılar.

Ancak Masic, eski beton örneklerini daha detaylı inceledikten sonra, içlerinde kireç kırıntıları denen şeylerin varlığını gözlemledi. Ayrıyeten bu noktada, kireç kırıntılarının oluşturulmasının tam olarak kolay olmadığını hatırlatmakta yarar olabilir. Bunlar, diğer kimyasal süreçlerin rastgele bir yan eseri değil. Ekip, kireç kırıntıları oluşturmak için faal olarak gayret 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 tahlille, ekip eski beton numunelerinde bu aşırı sıcak karışımın delilini buldu. Romalılar kireç kırıntılarının hakikaten bu yapılarda olmasını istiyordu. Yani dikkatsiz bir karıştırma süreci sonucunda betona girmemişlerdi.

Roma su kemerleri

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

Temel olarak, sıcak karıştırma süreci sırasında kireç kırıntıları betonda özel bir desen oluşturur ve reaktif kalsiyum kaynağı olarak bilinen şeyi oluşturur. Bu, şayet küçük çatlaklar oluşursa, bu çatlakların küçük kireç kırıntısı modeli boyunca ilerleme mümkünlüğünün yüksek olduğu manasına gelir. Daha sonra, su çatlakların içine girerse, kalsiyum kaynağıyla bir dizi tepki 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 çağdaş beton bu özelliği göstermiyordu).

Roma mimarisinin gizemli bir şekilde şaşırtan olan materyali, muhtemelen yalnızca kireç kırıntılarının dahil edilmesinden çok daha derinlere iniyor. Örneğin, Ekim 2021’de yeniden Masic tarafından yürütülen başka 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 gereçlerin oluşumunu ve süreçlerini anlamak, araştırmacıları gelecek için güçlü, sürdürülebilir yapı gereçleri yaratmanın yeni yolları hakkında bilgilendirebilir. Caecilia Metella’nın mezarı, hala ayakta duran en eski yapılardan biri ve çağdaş inşaata ilham verebilecek içgörüler sunuyor.“