Betondan inşa ettiğimiz köprülerimiz, barajlarımız ve binalarımız zaman içinde gözlerimizin önünde çürüyor. Ancak öte taraftan Roma döneminden günümüze miras kalan yapıların, depremlere ve diğer tüm felaketlere rağmen, neredeyse 2000 yıldır sapasağlam ayakta kaldığını görüyoruz.
Antik Romalılar, mühendislikte ustaydılar. Günümüze kalan yapıların çoğu da betondan inşa edilmişti. Araştırmacılar, zorlu koşullara dayanıklı yapılar ile sismik olarak aktif bölgelerde inşa edilen yapılarda kullanılan bu son derece dayanıklı antik yapı malzemesinin sırrını çözmek için onlarca yıl harcadılar.
İlk olarak 2017 yılında araştırmacılar bu soruya bir cevap vermeyi başardı. Cevap Roma betonu olarak bilinen opus caementicium’du. Yakın zamanda da MIT, Harvard Üniversitesi ve İtalya ve İsviçre’deki laboratuvarlardan bir araştırmacı ekibi, bu alanda ilerleme kaydederek, bu betonun üretim stratejilerini keşfetti.
Beton Nedir? Çimento Nedir?
Betonun hazırlanması, özünde bir kimyasal süreçtir. Beton yapmak istiyorsanız kalsiyum karbonat bulmanız gerekir. Kalsiyum karbonat, kireçtaşının ana bileşenidir. Ayrıca silikat içeren bir miktar kayaç bulmanız gerekir. Bu maddeleri öğütüp suyla karıştırırsanız hiçbir yere varamazsınız. Çünkü önce bu maddeleri halihazırdaki kimyasal bağlarından kurtarmanız gerekir. Bu noktada yardımınıza ateş yetişecektir.
Kayaçlar belli bir sıcaklıktan sonra parçalanıp yeniden biçimlenerek, adına kalsiyum silikat denen bileşikler ailesini oluşturur. Soğuyunca da çok özel bir toz oluşur. Oluşan şey çimentodur.
Sonucunda günümüzde çoğu beton, silis kumu, kireçtaşı, kil, tebeşir ve diğer minerallerin yaklaşık 2.000C’de pişirilip ince toz haline getirilmiş karışımından oluşan portland çimentosu ve agrega adı verilen kaya veya kum parçalarından oluşmaktadır.
Boyutları kumdan çakıla ve küçük taş parçalarına kadar değişen kayalık agreganın çimento ile karıştırılması, ortaya çıkan betonu daha güçlü hale getirir ve çimento tasarrufu sağlar. Son olarak, beton karışımına su eklenmesi, çimentoda bu elementleri birbirine bağlayan kimyasal bir reaksiyon başlatır.
Roma Mimari Devrimi, MÖ 509’da kurulan Roma Cumhuriyeti ile başlamış ve MÖ 27’de Roma İmparatorluğu’nun gelişiyle gelişmiştir. Antik Romalılar, köprüler, su kemerleri, kubbeler ve tonozlar gibi mimari formların yapımını bu dönemde benimsediler. Ancak bunları inşa etmek için sağlam bir malzemeye ihtiyaç vardı.
Roma Betonunun Farkı Nedir?
Roma betonu ile ilgili tarihi belgeler az olsa da, MÖ 150’den beri kesinlikle yaygın bir şekilde kullanıldığını biliyoruz. İlerleyen süreçte de Romalı mühendisler, çoğu bugün hala ayakta olan, denizin gücüne dayanabilecek dalgakıranlar gibi yapılar inşa etmeye başladılar.
Romalıların bu konuda şansları yaver gitmişti. Deneyler yapmak zorunda kalmamış, Napoli’nin hemen dışında Pozzuoli diye bir yerde hazır çimento ( aslında bir tür kül) bulmuşlardı. Uzun yıllar boyunca araştırmacılar, antik betonun dayanıklılığının anahtarının tek bir bileşenin bu malzemeye dayandığını varsaydılar.
Bu özel kül türü, inşaatta kullanılmak üzere Roma imparatorluğunun her yerine bile sevk edilmişti. Ayrıca o dönemdeki mimarlar ve tarihçiler tarafından beton için anahtar bir bileşen olarak tanımlanmıştı.
Ancak daha yakından incelendiğinde, antik örneklerde farklı bir mineral daha keşfedilecekti. Bunlar küçük kireç parçalarıydı. Sonunda bu kireç parçalarının Roma betonunun asıl sırrı oluğu ortaya çıktı. Antik Romalılar harç yaparken, kireci ısıtıp onu “kireç taşı” adı verilen bir maddeye dönüştürüyorlardı. Ayrıca karıştırma sırasında kirecin içine su kattıkları için, ürettiği ısı daha sonra betonu güçlendirecek bir kimyasal temel oluşturuyordu.
Yağmur yağdığında kireç suyla reaksiyona girerek çeşitli kalsiyum karbonat formları halinde yeniden kristalleşiyordu. Bu sayede halihazırda oluşmuş çatlaklar doluyor ve aslında malzeme kendi kendini iyileştiriyordu.
Roma Betonunu Neden Kullanmayı Bıraktık?
Romalıların en etkileyici beton mühendisliği eseri Roma’daki Pantheonun kubbesidir. Bugün hala ayakta duran kubbe 2000 yaşındadır ve hala dünyadaki en büyük desteksiz beton kubbedir.
Pantheon Roma İmparatorluğu’ndan uzun yaşamışsa da bir malzeme olarak betonun ömrü o kadar uzun sürmedi. Romalılar beton işini bıraktıktan sonra, bin yılı aşkın bir süre boyunca hiç beton bina yapılmadı. Malzeme teknolojisindeki bu kaybın nedeni ise hala gizemini koruyor.
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- Seymour LM, Maragh J, Sabatini P, Di Tommaso M, Weaver JC, Masic A. Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete. Sci Adv. 2023 Jan 6;9(1):eadd1602. doi: 10.1126/sciadv.add1602. Epub 2023 Jan 6. PMID: 36608117; PMCID: PMC9821858.
- 13 Reasons We Know Why Roman Concrete is Stronger than Its Modern Equivalent. Yayınlanma tarihi: 25 Mart 2020; Kaynak site: Intersting Engineering. Bağlantı: 13 Reasons We Know Why Roman Concrete is Stronger than Its Modern Equivalent
- Ancient mystery solved: Why was Roman concrete so durable? Yayınlanma tarihi: 27 Ocak 2023. Kaynak site: Free Think. Bağlantı: Ancient mystery solved: Why was Roman concrete so durable?
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
