Bilim insanları, Romalılar ve Mayalar gibi eski uygarlıkların bina yapım tekniklerini inceleyerek daha sürdürülebilir ve dayanıklı beton üretiminin sırlarını araştırıyor.
Modern dünyada betonun ömrünün 50 ila 100 yıl olduğu düşünüldüğünde, Roma Maya ya da Çin uygarlıklarının inşa ettiği birçok dev yapıtın günümüzde hala bütün görkemiyle ayakta kalması bilim insanlarını şaşırtıyor.
İklim değişikliğinin giderek arttığı günümüzde inşaat sektörünün küresel karbondioksit emisyonunun en az üçte birinden sorumlu olması, daha sürdürülebilir çözümler arayan bilim insanlarında eski uygarlıkların inşaat sırlarını keşfetme arzusunu körükledi.
Romalıların ürettiği beton, günümüzden daha mı dayanıklı?
Milattan önce 200'den bu yana etkileyici beton binalar inşa eden Romalıların yapıları zamana meydan okuyor.
Kanada'daki Victoria Üniversitesi'nden arkeolog John Oleson'a göre, Romalıların inşa ettiği limanlarda bile denizlerin aşındırma kuvvetine rağmen hala iki bin yıl önce dökülen betonun bulunması hayret verici.
Çoğu modern betonda, kireçtaşı ve kilin çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılıp öğütülmesiyle elde edilen bir toz olan Portland çimentosu kullanılıyor. Bu çimento, kimyasal reaksiyona girerek bir macun oluşturması için su ile karıştırıyor. Daha sonra kaya ve çakıl gibi malzeme parçaları ekleniyor ve çimento hamuru bunları beton bir kütleye bağlıyor.
Birçok Romalı mimarın da benzer bir işlemle beton ürettiği biliniyor. Eski inşaatçılar yanmış kireçtaşı ve volkanik kum gibi malzemeleri su ve çakılla karıştırarak her şeyi birbirine bağlamak için kimyasal reaksiyonlar yaratıyordu.
Ancak araştırmacılar, Roma döneminden kalma yapıları sağlam yapan kilit bir unsuru keşfettiklerini belirtiyor.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde inşaat ve çevre mühendisi Admir Masic, bu yılın başlarında yayınladığı çalışmada betonun kendini yenileme özelliğine sahip olduğuna dair ipuçları bulduğunu belirtti.
Masic'in savına göre bu gücün, eski Roma'da malzemelerin eşit şekilde karıştırılmak yerine, her tarafına dağılmış kireç parçalarından kaynaklanıyor.
Araştırmacılar eskiden bu parçaların Romalıların malzemelerini yeterince iyi karıştırmadıklarının bir işareti olduğunu düşünüyorlardı. Ancak Masic, parçalar sayesinde betonun "kendi kendini iyileştirme" yeteneklerinin beslendiğini keşfetti.
Buna göre çatlaklar oluştuğunda, su betonun içine sızabiliyor ve su, kireç parçalarını harekete geçirerek hasarlı bölümleri doldurabilecek yeni kimyasal reaksiyonları tetikliyor.
Utah Üniversitesi'nden jeolog Marie Jackson'a göre ise, Romalıların ürettiği betonun kendini yenileme özelliği kazanmasına sebep kireç parçaları değil, volkanik küller. Romalıların yanardağ patlamalarının ardından topladığı küller zaman içinde doğal olarak bu malzemelerin elementleriyle etkileşime giriyor ve oluşan çatlakların kapatılmasını sağlıyor.
Mayaların sırrı "ağaç suyunda"
Honduras'taki Maya bölgesi Copan'da, karmaşık kireç heykeller ve tapınaklar sıcak ve nemli bir ortama maruz kalmalarına rağmen, bin yıldan fazla bir süre sonra bile bozulmadan ayakta duruyor.
Bu yılın başlarında yayınlanan bir araştırmaya göre, bu yapıların uzun ömürlü olmasının sırrı, aralarında filizlenen ağaçlarda yatıyor olabilir.
İspanya'daki Granada Üniversitesi'nden kültürel miras araştırmacısı Rodriguez-Navarro, Honduras'ta soyları Maya inşaatçılarına kadar uzanan yerel ustalarla bir araya geldiklerini belirtti.
Duvar ustaları kireç karışımında yerel bazı ağaçlarından elde edilen özlerin kullanılmasını önerdi. Araştırmacılar ağaç kabuğu toplamak, parçaları suya koymak ve elde edilen "ağaç suyunu" malzemeye eklemek şeklinde tarifi uygulayarak elde ettikleri sıvanın özellikle fiziksel ve kimyasal hasara karşı dayanıklı olduğunu gördü.
Rodriguez-Navarro,'ya göre ağaç suyundan gelen organik madde sıvanın moleküler yapısına dahil oluyor. Bu şekilde Maya sıvası deniz kabukları ve deniz kestanesi dikenleri gibi sağlam doğal yapıları taklit edebiliyor.
Şans mı, beceri mi?
Araştırmalar, uzun zaman öncesine ait yapılara çok farklı doğal malzeme karıştırıldığını ortaya çıkardı. Meyve özleri, süt, peynir loru, bira, hatta gübre ve hatta idrar, bu malzemelerden birkaçı.
Çin Seddi ve Yasak Şehir de dahil olmak üzere Çin'in en ünlü yapılarından bazılarını bir arada tutan harç da ise, yapışkan pirinçten elde edilen nişasta izleri görüldü.
İngiltere'deki Sheffield Üniversitesi'nden malzeme bilimci Cecilia Pesce'ye göre ucuz ve kolay bulunabilen bu malzemelerin işe yaraması halinde binanın ayakta kalıyor, yaramaması halinde ise çöküyor.
Ancak bazı malzemeler özellikle seçiliyor. Hindistan'ın Vellore Teknoloji Enstitüsü'nde inşaat mühendisi Profesör Thirumalini Selvaraj, yaptığı araştırmada inşaatçıların farklı özellikler üretmek için yerel malzemelerin karışımlarını hazırladığını kanıtladı.
Selvaraj'ın çalışmasında ülkenin en nemli bölgelerinde, yapıların neme dayanıklı olabilmesi için yerel bir ot türü, kıyı bölgelerinde yapıların tuzdan aşınmaması için bir çeşit rafine edilmemiş şeker olan palmiye şekeri ve deprem riski yüksek bölgelerde ise pirinç kamışlarından elden edilen ve yüzen tuğla adı verilen çok hafif bir malzeme kullanıldığı anlaşıldı.
Selvaraj bu durumu "Bölgeyi biliyorlar, toprak durumunu biliyorlar, iklimi biliyorlar. Dolayısıyla buna göre bir malzeme tasarlıyorlar." diye açıkladı.
Bu yöntemleri günümüzde uygulamak ne derece mümkün?
Bu bilgiler her ne kadar ilham verici yeni yöntemler önerse de, günümüzde inşa edilen binalar için bu yöntemleri kopyalamak mümkün görünmüyor.
"Roma betonuyla modern bir gökdelen inşa edemezsiniz. Üçüncü kata geldiğinizde çökerdi." diyen Oleson, Roma betonunun uzun süre dayanmış olsa da ağır yükleri taşıyamadığına dikkat çekti.
Bunun yerine araştırmacılar, antik malzemenin bazı özelliklerini alıp modern karışımlara eklemeye çalışıyor. Masic, Roma döneminden esinlenen "kendi kendini iyileştiren" beton kullanarak yeni projeler inşa etmeye çalışan bir girişimin parçası. Jackson ise kıyı şeridini deniz seviyesinin yükselmesinden korumaya yardımcı olmak amacıyla Roma limanlarında olduğu gibi deniz suyuna dayanıklı beton yapılar tasarlamak için Amerikan ordusunda mühendislerle birlikte çalışıyor.
Uzmanlara göre amaç, betonun ömrünü Romaların binaları gibi binlerce değil yalnızca 50-100 yıl da uzatmak. Bu sayede inşaat sektörü uzun vadede daha az yıkım, daha az bakım ve daha az malzemeye ihtiyaç duyabilir.