Çarşamba , Aralık 12 2018
Anasayfa / Bilim / Roma Mimarî Beton Yapılarıyla Geleceğe Dönüş: Gelişmiş Aydınlatma Kaynağı Roma İmparatorluk Anıtlarının Kalıcılığının Sebebini Ortaya Koyuyor

Roma Mimarî Beton Yapılarıyla Geleceğe Dönüş: Gelişmiş Aydınlatma Kaynağı Roma İmparatorluk Anıtlarının Kalıcılığının Sebebini Ortaya Koyuyor

roma

Yaklaşık 2 bin yıl boyunca zamana ve çevre koşullarına direnen Roma mimarî beton yapılarını anlamak için araştırmacılar X  ışınlarını kullanarak önemli bir keşif yaptı. Nerdeyse 2 bin yıl boyunca zamana ve çevre koşullarına direnmiş Pantheon’u, Trajan Pazar Yeri’ni,  Colosseum’u ya da diğer görülmeye değer anıtsal eski Roma beton yapı örneklerini görmeden hiçbir Roma gezisi tamamlanmış sayılmaz. Roma mimarî beton yapılarının uzun ömürlü oluşlarının ve dayanaklılıklarının sebebini anlamak için farklı milletlerden ve çalışma alanlarından  gelen araştırmacıların işbirliğiyle U.S. Enerji Departmanı, Lawrence Berkeley National Laboratory’de(Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı)  bulunan bir araştırma tesisi olan  (Advanced Light Source) ALS’de  X  ışınları kullanılarak önemli bir keşif yapıldı.

Bir süper iletken kıvrımlı mıknatıs X ışını hassas difraksiyonlu ışın hüzmesi olarak tanımlanan 12.3.2 ışın hüzmesiyle çalışan ALS’deki araştırma ekibi daha önce Cornell Üniversitesi’nde kırılma deneyine tabi tutulmuş olan Roma’da kullanılan kireç-kül karışımı sıvanın yeniden üretilmesi üzerine çalıştı. Milattan sonra 110 yılı dolaylarında inşaa edilen Trajan Pazar Yeri’ndeki beton duvarlardaki sıva, sünger taşı ve tuğladan meydana gelen çakıl taşı büyüklüğündeki parçaları birleştiriyor. 180 günden daha uzun sürede sıvanın iyileştirilmesi ve 1900 senelik eski örneklerle sonuçların karşılaştırılması sırasında mineralojik değişimleri gözlemleyerek, ekip kristal bir yapının hidratı bağlamasıyla yayılmadan kaynaklanan mikro düzeydeki çatlamaları önlediğini keşfetti.

California Üniversitesi, Berkeley İnşaat ve Çevre Mühendisliği Bölümü’nden araştırmayı yürüten bir bilim insanı, Marie Jckson: “Arayüzey bölgelerini ve çimentoya benzer kalıpları güçlendiren dayanıklı bir kalsiyum-alumino-silikat mineral, plati strätlingite’in yerinde kristalize olması sayesinde sıva kılcal çatlamalara dayanıyor,” diyor. “Plati kristallerinin yoğun halde iç içe büyümeleri çatlama yayılımını engelliyor ve mikro ölçekte bütünlüğü koruyor. Bu sayede de betonun kimyasal direncini ve yapısal sağlamlığını sismik olarak aktif bir çevrede 2 bin yıllık zaman sürecinde koruyor.”

ALS’de Roma yapılarındaki deniz suyu kullanılan betonlarla ilgili önceki bir araştırmayı yürüten  bir yanardağ uzmanı Jackson bu çalışmasını anlatan Proceedings of the National Academy of Sciences’da  yer alan “Mechanical Resilience and Cementitious Processes in Imperial Roman Architectural Mortar” isimli makalenin baş yazarıdır. Makalenin ortak yazarları Eric Landis, Philip Brune, Massimo Vitti, Heng Chen, Qinfei Li, Martin Kunz, Hans-Rudolf Wenk, Paulo Monteiro ve Anthony Ingraffea’dir.

Roma İmparatorluğu yapılarında eskiden kullanılan beton kompozitleri birleştiren sıvalar yalnızca eşi bulunmaz dirençleri ve dayanıklılıkları sebebiyle değil ayrıca sunmuş oldukları çevresel avantajlardan dolayı da önem gösterilen bir bilimsel ilgi alanıdır. Çoğu modern beton, kireçtaşı temelli Portland çimentosu içeriyor. Portland çimentosunu üretmek için kireçtaşı ve kili 1.450 derece Celcius’a kadar ısıtmak gerekir. Kâfi derecede karbon salınımı yapan bir süreç –yılda 19 million ton Portland çimentosu kullanıdığı göz önüne alınırsa- her yıl atmosfere yayılan tüm karbon miktarının yüzde 7’sinden sorumludur.

Roma mimarîsinde kullanılan sıva, tam aksine, (hacimsel olarak) yüzde 85 oranında volkanik kül, tatlı su ve Portland çimentosundan çok daha düşük derecede kalsine ederek yapılmış kireçten oluşan bir karışımdır. İri parçalı volkanik tüf (sünger taşı) ve tuğla bileşimi betonda (hacimsel olarak) yüzde 45 ila 55 arasındadır. Bunun getirisi de karbon salınımında belirgin bir azalmadır.

“Kayda değer düzeyde volkanik kayadan oluşan hacimsel bileşimi özellikli betonların üretimine dahil etme yollarını bulabilsek, üretimle alakalı karbon salınımını büyük ölçüde azaltabilirdik ve bu sayede betonun zamana karşı dayanıklılığını ve mekanik direncini de artırabilirdik,” diyor Jackson.

Araştımalarının bir bölümü olduğundan, Jackson ve UC Berkeley’deki çalışma arkadaşları sadece 0.3 milimetre kalınlığındaki Roma yapılarındaki sıva tabakalarının X ışını hassas difraksiyon ölçümlerini yapmak için ALS 12.3.2 ışın hüzmesi kullandı.

“Belirli bir çimentomsu mikroyapıda pek çok farklı noktanın X ışını difragtogramlarını (kırılım görüntülerini) elde ettik,”diyor Jackson. “Bu veriler,  çok küçük alanlarda kimyasal süreçlerin aktif olduğunun kesin kanıtlarını gösteren mineral kümelerindeki değişimleri saptamamızı sağladı.”

Jackson ve çalışma arkadaşlarının gözlemde bulunduğu mineralojik değişimler, aynı kalsiyum-aliminum-silikat-hidrat içerikli yapıştırma maddesinin kaynaştığı ve strätlingite kristallerinin volkanik cüruf ve sıva kalıbı arasındaki arayüzey alanlarında büyüdüğü gibi laboratuarda üretilen sıvanın da 180 günden fazla zamanda güç ve sertlik kazandığını gösterdi. Bu arayüzey alanlarının sertleşmesi çatlak köprüleme morfolojisinde gösterildi. Maine Üniversitesi’nde görevli ortak yazarlardan Landis kırık sıva örneklerinin bilgisayarlı tomografi taramalarını kullanarak bunların ölçümlerini yaptı. Şu an Dupont Technologies’de bulunan, ortak yazar Brune’un belirlediği artan kırılma enerjisinin ölçümüyle bu deneyin sonuçları anlamlı bir korelasyon sergiliyor. Yüz binlerce yıl dayanan jeolojik strätlingite’e benzer şekilde strätlingite kristalleri hiç aşınma göstermiyor ve pürüzsüz yüzeyleri uzun zaman kalan sağlamlığını ortaya koyuyor.

“Strätlingite kristallerinin yerinde kristalleşmesi Portland çimento betonunda gözlemlenen arayüzey mikroyapılardan çok farklı olan arayüzey bölgelerini oluşturuyor,” diyor Jackson. “Portland çimentosunda durağan agregaların arayüzey bölgelerindeki yüksek düzeydeki gözeneklilik önce nüve halini alan sonra yayılan çatlak izlerinin bulunduğu alanlar yaratıyor.”

Jackson’a göre gelecekte araştırmacıların karşılaşacağı bir zorluk, agregaları aktive etmenin yollarını bulmak olacak, örneğin yenilikçi betonlardaki cüruf veya volkanik kül kullanımında olduğu gibi; ki böylece bu bileşimler Roma mimarîsinde kullanılan sıvalardaki gibi arayüzey bölgelerinde strätlingite takviye malzemesi geliştirebiliyor.

Cornell Üniversitesi’nde kırılım testi deneyleri ortak yazar Ingraffea tarafından yürütüldü. Trajan Pazar Yeri’nden alınan sıva örnekleri ortak yazar Vitti ve Sovrintendenza Capitolina di Roma Capitale tarafından sağlandı. Ortak yazar Kunz ALS’deki sorumlu bilim insanıdır.

Bu araştırma National Science Foundation ve Harvard Üniversitesi, Loeb Kütüphanesi tarafından desteklenmiştir. ALS (Gelişmiş Işık Kaynağı)  Enerji Departmanı’nda bir çalışma alanıdır.

 

 

Kaynak:

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/12/141215185026.htm

 

Facebook Yorumları

Hakkında İpek Bakır

'81 Ankara doğumluyum. Peyzaj Mimarlığı ve İngiliz Dili ve Edebiyatı mezunuyum. Mimarlık, sanat, dil üzerine ve kendime yakın bulduğum başka alanlarda da Gercekbilim okuyucuları için çeviriler yapacağım.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR

Altını Oda Sıcaklığında Nasıl Eritebilirsiniz?

Chalmers Teknoloji Üniversitesi Fizik Bölümü’nden Ludvig de Knoop küçük bir parça altını elektron mikroskopunda incelerken, …

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.