Mühendislikte usta olan Romalılar tarih boyunca antik tiyatrolar, su kemerleri, limanlar, tapınaklar gibi sayısız yapı inşa etti. Bunların birçoğu bugün hala ayakta. MS 128 yılında yapılmış olmasına rağmen bugün sağlam olan dünyanın en büyük betonarme kubbesine sahip Roma Pantheon da onlar arasında.
Bilim insanları tarihe meydan okuyan Roma betonunun dayanıklılığının sırrını 2 bin yıl sonra çözdü.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) uzmanlar, Roma betonunun "kendi kendini iyileştirmesini" sağlayan ve onu modern eşdeğerinden daha güçlü kılan bileşeniyle ilgili bulgularını Science Advances dergisinde paylaştı.
Bilim insanları, "ultra dayanıklı" inşaat malzemesinin sırrını çözmek için onlarca yıl uğraştı. Araştırmacılar yıllarca antik betonun dayanıklılığının anahtarının tek bir bileşen olduğuna inandı. O da Napoli Körfezi'ndeki Pozzuoli bölgesinden gelen volkanik kül gibi puzolanik malzemeydi.
Tarihçiler, bu özel kül türünün inşaat projelerinde kullanılmak üzere Roma imparatorluğunun dört bir yanına gönderildiğini ve o dönemde beton için önemli bir bileşen olarak tanımlandığını ifade ediyor.
Bu antik örneklerin milimetre ölçekli parlak beyaz mineral özellikler içerdiği de görüldü. Bunlar Roma betonlarının ortak bileşenleriydi. Genellikle "kireç parçacıkları" olarak adlandırılan beyaz parçalar, antik beton karışımındaki bir diğer önemli bileşen olan kireçten geliyor.
MIT inşaat ve çevre mühendisliği profesörü Admir Masic, üniversite çalışmasında, "Bunlar modern beton formülasyonlarında bulunmuyor, öyleyse neden bu eski malzemelerde var?" diye soruyor.
Yeni çalışma betona kendi kendini iyileştirme özelliğini küçük kireç parçacıklarının verdiğini teorize ediyor.
Masic, bulguların, şu anda küresel sera gazı emisyonlarının yaklaşık yüzde sekizini oluşturan çimento üretiminin çevresel etkisini azaltmaya yardımcı olabileceğini umduğunu söylüyor.
Araştırmacılar, yüksek çözünürlüklü çok ölçekli görüntüleme ve kimyasal haritalama tekniklerini kullanarak kireç parçalarına ilişkin yeni bilgiler elde etti.
Bilim insanları Romalıların betona kireç eklediklerinde, ilk olarak kireci suyla birleştirerek oldukça reaktif macun benzeri bir madde oluşturduklarını varsaymıştı. Ancak Prof. Masic, bu sürecin tek başına kireç parçalarının varlığını açıklayamayacağını söylüyor.
Çalışmanın yazarı, Romalıların kireci doğrudan sönmemiş kireç olarak bilinen daha reaktif formunda kullanmış olmalarının mümkün olup olmadığını araştırdı.
Antik beton örneklerini inceleyen MIT araştırmacıları, beyaz maddelerin çeşitli kalsiyum karbonat formlarından oluştuğunu belirledi. Yapılan analizlerde bunların aşırı sıcaklıklarda oluştuğuna dair ipuçları bulundu. Bu, beton karışımında sönmüş kireç yerine sönmemiş kireç kullanıldığında ortaya çıkan bir reaksiyonun beklenen sonucuydu.
Araştırma ekibi şimdi betonun süper dayanıklı olmasının asıl anahtarının "sıcak karıştırma" olduğuna inanıyor.
Masic, "Bu yüksek sıcaklık, tüm reaksiyonlar hızlandığı için kürlenme ve priz sürelerini önemli ölçüde azaltıyor ve çok daha hızlı inşaat yapılmasına olanak sağlıyor." diyor.
'Sıcak karıştırma' işlemi sırasında kireç parçalarının karakteristik olarak kırılgan bir nanopartikül mimarisi geliştirdiğini söyleyen Masic, bunun yapı malzemeleri için "kendi kendini iyileştirme yeteneği sağlayabilecek, kolayca kırılan ve reaktif bir kalsiyum kaynağı yarattığını" kaydediyor.
Araştırmacılar, reaksiyonların kendiliğinden gerçekleştiğini ve çatlakları, yayılmadan önce otomatik olarak iyileştirdiğini söylüyor.
Hem eski hem de modern formülasyonları içeren sıcak karışımlı beton örnekleri üreten ekip, daha sonra bunları kasıtlı olarak çatlattı ve çatlaklardan su akmasına izin verdi. İki hafta içinde çatlaklar tamamen "iyileşti" ve su artık akamaz hale geldi. Sönmemiş kireç kullanılmadan yapılan aynı beton parçası ise hiç iyileşmedi.
