2.000 Yıllık Roma Betonları Neden Bugün Ürettiğimizden Çok Daha İyi?

Yakalanması zor bir tarif.

Antik Roma’nın büyüleyici gizemlerinden birisi de, beton liman yapılarının bazılarının etkileyici şekilde uzun ömürlü olmasıdır. Bizim çağdaş karışımlarımız sadece on yıllar içinde aşınırken, deniz dalgalarının 2.000 yıldır hırpaladığı bu şeyler hâlâ duruyor.

Bilim insanları şimdi bu olgunun ardında bulunan inanılmaz kimyayı ortaya çıkardı ve bunun uzun zamandır kayıp olan tarifini çözmeye yaklaştı. Ortaya çıktığına göre, Roma betonu bugün yapabildiklerimizden sadece daha uzun ömürlü değil, ayrıca zamanla daha güçlü hale geliyor.

Utah Üniversitesi’nden jeolog Marie Jackson’ın önderlik ettiği araştırmacılar Roma betonunun gizemlerini yıllardır yavaş yavaş aydınlatıyorlardı ve şimdi bunun kristal yapısını haritalandırarak, bu antik malzemenin zamanla nasıl sağlamlaştığını kesin olarak açıklığa kavuşturuyorlar.

Çağdaş beton genelde silis kumu, kireç taşı, kil, tebeşir ve diğer bileşenlerin yüksek sıcaklıklarda hep birlikte eritildiği bir karışım olan portland çimentosuyla yapılır. Betonda, bu bulamaç agregata, yani kaya ve kum yığınlarına tutunur.

Bu agregatın durağan olması lazımdır çünkü istenmeyen kimyasal bir tepkime, betonda çatlaklara sebep olabilir ve yapıların aşınmasına ve parçalanmasına yol açabilir. Bu yüzden betonun ömrü, doğal kayalar kadar uzun değildir.

Fakat Roma betonunda böyle olmuyor.

Onların betonu volkanik kül, kireç ve deniz suyuyla yapılmış ve Romalıların süngertaşı olarak adlandırılan, doğal olarak betonlaşmış volkanik kül katmanlarında gözlemlemiş olabileceği bir kimyasal tepkimeden yararlanıyor.

Volkanik kül ile karışan harç, agregat olarak daha volkanik oluyor ve sonra malzeme ile tepkime yapmaya devam ederek, en sonunda Roma çimentosunu düşündüğünüzden çok daha dayanıklı hale getiriyor.

Takım, Jackson’ın önderlik ettiği önceki bir araştırmada İtalya kıyıları boyunca bulunan birkaç limandan Roma deniz betonu örnekleri toplamıştı.

Araştırmacılar şimdi bir elektron mikroskobu kullanarak örneklerin haritasını çıkardılar ve sonra X ışını hassas kırınımı ve Raman spektroskopisi ile son derece yüksek çözünürlüğe indiler. Bu gelişmiş yöntemler ile birlikte, antik betonda yüzyıllar boyunca oluşmuş bütün mineral tanelerini belirlediler.

Jackson şöyle söylüyor: “Betondaki küçük doğal laboratuvarları inceleyebiliyoruz, mevcut olan minerallerin, meydana gelen kristal sırasının ve bunların kristalografik özelliklerinin haritasını çıkarabiliyoruz. Bulabildiğimiz şeyler hayret verici.”

Jackson, aslında epey nadir olan ve labotuvarda yapılması zor olan, ancak antik betonda bol miktarda bulunan, silika tabanlı dayanıklı bir mineral olan alüminyumlu tobermorit ile özellikle ilgileniyordu.

Ortaya çıktığına göre, alüminyumlu tobermorit ve pilipsit denilen ilgili bir mineral, etraflarında çalkanan deniz suyu sayesinde betonun içinde çoğalıyor, içerideki volkanik külü yavaşça çözüyor ve bu kenetlenen kristallerden güçlendirilmiş bir yapı oluşturması için ona yer açıyorlar.

“Romalılar, deniz suyuyla serbest kimyasal takas yaparak gelişen, kaya gibi bir beton oluşturmuşlar,” diyor Jackson.

Bu epey çılgınca bir şey çünkü çağdaş betonda bunun tam tersi oluyor. Deniz suyu çelik takviyeleri paslandırıp malzemeyi bir arada tutan bileşenleri sürükledikçe beton aşınıyor.

Romalıların bir zamanlar yaptıkları şekilde beton yapmak, özellikle dalgalar ile sürekli hırpalanan iskeleler veya dalgalardan enerji toplayan fantastik gelgit gölcükleri gibi kıyısal yapılar söz konusu olduğunda, çağdaş inşaat endüstrisi için çok iyi olurdu.

Fakat maalesef, tarifler zamana yenik düştü, bu yüzden antik maddeye hayat vermek için yapabileceğimiz en iyi şey, bunun kimyasal özellikleri hakkında bildiklerimize dayalı olarak ters mühendislik yapmak.

Üstelik bütün çimentoları bu tarihsel şey ile değiştirmemiz mümkün değil gibi duruyor, çünkü her yerde doğru volkanik unsurlara erişemeyiz.

“Romalılar, birlikte çalışmak zorunda oldukları kaya türü konusunda şanslılardı. Bu kayalar dünyanın birçok yerinde yok, bu yüzden bunların yerine geçecek şeyler yapılmalı,” diyor Jackson.

Fakat eğer Jackson ve meslektaşları tarifi çözerse, çağdaş deniz mühendisleri, çelik takviyelere ihtiyacı olmayan, yüzyıllar boyu dayanabilen ve ek olarak daha az karbon salımı yapan bir malzemenin potansiyelinden faydalanabilirler.

Çalışma American Mineralogist bülteninde yayınlandı.

ScienceAlert