Mühendislik ve Teknoloji

Roma Betonu Neden Günümüz Betonlarından Daha Güçlüdür?

Roma'nın birçok anıtı, onları inşa eden imparatorluktan daha uzun süre dayandı.

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.

Bu da elbette akla bir soruyu getiriyor. Zamanın mühendislerinin sırrı neydi? 2017 yılında araştırmacılar bu soruya bir cevap vermeyi başardı. Cevap Roma betonu olarak bilinen opus caementicium’du. Sadece beş yıl öncesine kadar, bu malzemenin tarifi tamamen zaman içinde kaybolmuştu. 

19. yüzyılda çelik takviyeleri betona dahil etmeye başladık. Bu inşaat süreçlerini hızlandırdı. Bu sayede daha az beton kullanmaya başladık. Ve devamında da kilometrelerce uzunluktaki köprüler ve yüksek gökdelenler gibi mühendislik harikaları yarattık. Bu projeleri başlatan ilk mühendisler, betonarme yapıların en az 1000 yıl ayakta kalacağını düşündüler. Ancak günümüzde bu binaların ömürlerinin 50 ila 100 yıl arasında olduğunu biliyoruz.

Beton ilk olarak antik Romalılar tarafından geliştirildi. Bununla birlikte, günümüz betonu ile Roma betonu dayanıklılık farkı çok fazladır. İspanya, Extremadura’daki Alcantara Köprüsü yaklaşık olarak 105 yılında inşa edilmiştir.

Beton Nedir? Çimento Nedir?

Betonun hazırlanması, özünde bir kimyasal süreçtir. Beton yapmak istiyorsanız kalsiyum karbonat bulmanız gerekir. Kalsiyum karbonat, milyonlarca yıl içinde sıkışan ve yerkabuğu hareketinin yarattığı ısı ve basınçla kaynaşan canlı organizma katmanlarından oluşmuş kireçtaşının ana bileşeni­dir. Ayrıca silikat içeren bir miktar kayaç bulmanız gerekir. Si­likat, silikon ile oksijen içeren ve yerkabuğunun yaklaşık yüzde doksanını oluşturan bir bileşik olduğundan, bazı kil formları da işinizi görür.

Bu maddeleri öğütüp suyla karıştırırsanız hiçbir yere varamazsınız. Çünkü onları tepkimeye gire­cek ana bileşeni oluşturmak için önce o 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.

Mühendisler ve malzeme bilimcileri bugün hala Roma yapılarını inceliyorlar ve işin sırrının dahiyane tasarımın, dünya çapında hala kullanılan son derece dayanıklı ve uyarlanabilir bir malzeme olan beton için yenilikçi bir tarifle birleşmesi olduğunu söylüyorlar. Görselde gördüğünüz kırmızı tuğla ve betondan yapılmış bir arkeolojik kompleks olan Trajan’s Market, genellikle “dünyanın ilk alışveriş merkezi” olarak tanımlanır.

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 Betonunun Farkı Nedir?

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 yapılarının yaygın kullanımını bu dönemde benimsediler. Ancak bunları inşa etmek için sağlam bir malzemeye ihtiyaç vardı.

Romalılar be­tonu icat ettiklerinde, bu malzemeyle imparatorluklarının alt yapısını kurabileceklerini fark ettiler. 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. Yani Roma betonu temel de suya karşı da dayanıklıydı. Aslında daha da ilginci bu beton ile yapılan yapılar suyla temas ettikçe daha da güçleniyordu. Bu sayede Romalılar istedikleri yere liman kurabiliyorlardı.

 İsrail’de bulunan antik liman kenti Kayserya antik şehri buna bir örnektir.

Romalılar Hammadde Konusunda Şanslıydı

Portland çimentosu adını, Britanya adasının Manş kanal kıyısının Portland yarımadasında bulunan kireçtaşına olan renk benzerliğinden alır. Çağdaş beton genelde silis kumu, kireç taşı, kil, tebeşir ve diğer bileşenlerin yüksek sıcaklıklarda hep birlikte eritildiği bir karışım olan koyu gri renkli bu karışım ile yapılmaktadır.

Romalıların bu konuda şansları yaver gitmişti. Sonucunda farklı öğütülmüş kayaç kombinasyonlarını akkor sıcaklıklara getirerek deneyler yapmak zorunda kalmamış, Napoli’nin hemen dışında Pozzuoli diye bir yerde hazır çimento bulmuşlardı. Burası adını volkanik kumlardaki sülfürün kokusu nedeniyle adını Latin­ce putere (kötü kokmak) sözcüğünden almıştı.

Tuscany’de Roma beton örnekleri için yapılan sondaj, 2003.

Buradaki volkanik kül, vaktiy­le bir volkan bacasının püskürttüğü silikat kayacın aşırı ısınma­sının bir sonucuydu. Romalılara kokuya katlanıp milyonlarca yıldır biriken kaya tozu madenini kazmaktan başka bir iş düş­müyordu.

Ancak bu doğal çimento, modern çimento­dan biraz farklıydı. Sertleştirmek için kireç katkısı gerekiyordu. Romalılar bunu anlayıp çimentoyu güçlendirmek için içine taş ekleyince insan tarihinde ilk kez eşsiz bir temel yapı malzemesi olan Roma betonunu elde etmişlerdi.

Roma betonu, kireçtaşı kayalarının ve en önemlisi, Roma’yı çevreleyen bölgede bol miktarda bulunan çeşitli türlerdeki volkanik kaya agregalarının pişirilmesi ve ezilmesinden yapılan sönmemiş kirecin daha basit bir karışımdır.

Modern betonda kullanılan agregaların aksine, Romalılar tarafından kullanılan bu volkanik malzemeler oldukça reaktiftir. Sonucunda ortaya çıkan beton, ilk sertleşmesinden sonra yüzyıllar boyunca kimyasal olarak aktif kalır.

Roma Betonunu Neden Kullanmayı Bıraktık?

Roma betonunun özellikleriyle ilgili yapılan araştırmalar birçok soruyu yanıtlamaya hizmet etmiş olsa da, bu malzemenin hayatta kaldığı uzun süre boyunca nasıl değiştiği hakkında henüz çok şey bilinmiyor. 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.

roma betonu
Pantheon gibi birçok muhteşem Roma binası, yaklaşık 2.000 yıl sonra bugün bile gururla ayakta duruyor.

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. Devamında göz atmak isterseniz: Dünyayı Şekillendiren Ve Halen Kullandığımız Roma İcatları


Kaynaklar ve ileri okumalar:

  • Why 2,000 Year-Old Roman Concrete Is So Much Better Than What We Produce Today. Yayınlanma tarihi: 4 Temmuz 2017; Bağlantı: https://www.sciencealert.com/
  • 13 Reasons We Know Why Roman Concrete is Stronger than Its Modern Equivalent. Yayınlanma tarihi: 25 Mart 2020; Bağlantı: https://interestingengineering.com/
  • How are Rome’s monuments still standing? Yayınlanma tarihi: 20 Aralık 2021; Bağlantı:https://www.bbc.com/

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 veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.

Matematiksel

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu