Araştırma, Roma betonunun yalnızca volkanik kül sayesinde değil, zaman içinde gerçekleşen başka bir kimyasal süreç sayesinde de güçlendiğini ortaya koydu.
Bugün İtalya’da gezinenler, Roma döneminden kalma beton binaları, yolları ve su kemerlerini hala görebiliyor. Yaklaşık iki bin yıldır ayakta duran bu yapılar, modern betonun ortalama 100 yıl içinde yıpranabilmesi nedeniyle bilim dünyasının ilgisini çekiyor.
Uzun yıllardır araştırmacılar, Roma betonunun dayanıklılığını sağlayan temel mekanizmanın "puzolanik reaksiyon" olduğunu düşünüyordu. Bu süreçte volkanik kül, kireç ve su bir araya gelerek son derece sağlam bir yapı oluşturuyor. Ancak yeni araştırmalar, bunun hikayenin yalnızca bir kısmı olduğunu gösterdi.
Araştırma ekibi, Roma'nın yaklaşık 27 kilometre doğusunda bulunan ve UNESCO Dünya Mirası Listesi’nde yer alan Hadrianus Villası’na gitti. Yapı kompleksinin en dikkat çekici bilimsel hazinelerinden biri ise ortak kullanıma açık antik tuvaletler oldu.
Kaliforniya Üniversitesi Berkeley kampüsünden inşaat mühendisi ve çalışmanın ortak yazarı Paulo J. M. Monteiro, tuvaletlerin restorasyona uğramamış olması nedeniyle orijinal betonun bozulmadan günümüze ulaştığını belirtti. Araştırmacılar, tuvalet oturağının altından aldıkları beton örneğini laboratuvara götürerek mikroskop, X-ışını taramaları ve kimyasal analizlerle inceledi.
Analizler, betonun beklenildiği gibi volkanik kül, kireç ve su karışımından oluştuğunu doğruladı. Ancak betonun gözenekleri ve çatlakları incelendiğinde, ana bağlayıcı malzemenin kalsit minerali olduğu ortaya çıktı.
Kalsit; kalsiyum, karbon ve oksijenden oluşan sert bir mineral olarak biliniyor. Atmosferdeki karbondioksit, beton içindeki kalsiyum bileşikleriyle reaksiyona girerek kalsit oluşturuyor. Bu mineral zamanla betonun küçük çatlaklarını ve boşluklarını doldurarak yapının kendini güçlendirmesine yardımcı oluyor.
Araştırmacılara göre 'karbonlaşma' olarak adlandırılan bu süreç, Roma betonunun yüzyıllar boyunca dayanıklılığını korumasında kritik rol oynuyor.
Yeni çalışma, 2023 yılında yayımlanan başka bir araştırmanın sonuçlarını da destekliyor. Söz konusu araştırmada, Roma betonunun üretiminde kullanılan sönmemiş kirecin geride bıraktığı kalsiyum açısından zengin kalıntıların yağmur suyu gibi kaynaklarla reaksiyona girerek yeniden kristalleştiği ve çatlakları doldurduğu öne sürülmüştü.
Yeni bulgular ise karbonatların bu süreçte sanılandan çok daha önemli bir görev üstlendiğini gösteriyor. Bilim insanları, karbonlaşmanın betonun zamanla daha da sağlamlaşmasını sağlayan temel mekanizmalardan biri olabileceğini düşünüyor.
Araştırmacılar, Roma betonunun sırlarını çözerek günümüz inşaat sektörüne daha sürdürülebilir çözümler sunmayı hedefliyor. Dünyada en çok kullanılan yapı malzemelerinden biri olan betonun üretimi, küresel karbondioksit emisyonlarının yaklaşık yüzde 8’ini oluşturuyor.
Birleşmiş Milletler verilerine göre, 2050 yılında kullanılacak binaların yaklaşık yarısı henüz inşa edilmiş değil. Bu nedenle daha uzun ömürlü ve çevreye daha az zarar veren yapı malzemelerinin geliştirilmesi büyük önem taşıyor.
Monteiro, antik mühendislik tekniklerinin incelenmesinin günümüz için önemli dersler içerdiğini belirterek, Roma betonunun dayanıklılık sırlarının gelecekte daha sürdürülebilir altyapı projelerine ilham verebileceğini söyledi.