12:00:17

Bilim Gelecek İçin Daha Kalıcı Yapıların Peşinde

Gelecek için daha iyisini inşa etme arayışında, bazıları cevapları uzun zaman önceki geçmişte arıyor. Dünyanın dört bir yanındaki eski inşaatçılar, kalın beton deniz bariyerleri döken Romalı mühendislerden, tanrılarına alçıdan heykeller yapan Maya masonlarına ve işgalcilere karşı duvarlar yükselten Çinli inşaatçılara kadar binlerce yıl sonra bugün hala ayakta duran yapılar ürettiler…

Ancak daha yeni yapıların birçoğu şimdiden son kullanma tarihlerine bakıyor: Modern dünyamızın büyük bir bölümünü oluşturan betonun ömrü yaklaşık 50 ila 100 yıldır.

Giderek artan sayıda bilim insanı, bin yıl boyunca nasıl dayandıklarını ortaya çıkarmak umuduyla, binaların parçalarını yontarak, tarihi metinleri inceleyerek ve taklit tarifleri karıştırarak uzun zaman önceki dönemlere ait malzemeleri inceliyor.

Bu tersine mühendislik, eski binalara karıştırılan ağaç kabuğu, volkanik kül, pirinç, bira ve hatta idrar gibi malzemelerin şaşırtıcı bir listesini ortaya çıkardı. Bu beklenmedik katkılar, zamanla güçlenme ve çatlaklar oluştuğunda onları “iyileştirme" gibi oldukça etkileyici özelliklerin anahtarı olabilir.

Bu özelliklerin nasıl kopyalanacağını bulmak günümüzde gerçek etkiler yaratabilir: Modern betonumuz devasa gökdelenleri ve ağır altyapıyı ayakta tutacak güce sahip olsa da, bu eski malzemelerin dayanıklılığı ile rekabet edemez.

Ve iklim değişikliğinin artan tehditleriyle birlikte, inşaatı daha sürdürülebilir hale getirmek için giderek artan bir çağrı var. Yakın tarihli bir BM raporu, yapılı çevrenin küresel CO2 emisyonlarının üçte birinden fazlasından sorumlu olduğunu ve çimento üretiminin tek başına bu emisyonların %7’sinden fazlasını oluşturduğunu tahmin ediyor.

İspanya’nın Granada Üniversitesi‘nde kültürel miras araştırmacısı olan Carlos Rodriguez-Navarro, “Maya halkından veya eski Çinlilerden kalma geleneksel tarifleri kullanarak malzemenin özelliklerini geliştirirseniz, modern inşaatlarda çok daha sürdürülebilir bir şekilde kullanılabilecek malzeme üretebilirsiniz" dedi.

Antik Roma betonu bugünkünden daha mı iyi? Pek çok araştırmacı ilham almak için Romalılara başvuruyor. Roma İmparatorluğu’nun mimarları M.Ö. 200’lerden başlayarak, Pantheon’un yükselen kubbesinden bugün hala su taşıyan sağlam su kemerlerine kadar zamana meydan okuyan etkileyici beton yapılar inşa ediyorlardı.

Kanada’daki Victoria Üniversitesi‘nde arkeolog olan John Oleson, deniz suyunun çağlar boyunca yapıları dövdüğü limanlarda bile betonu “temelde 2.000 yıl önce döküldüğü zamanki haliyle" bulabileceğinizi söylüyor.

Modern betonun çoğu, kireçtaşı ve kilin çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılıp öğütülmesiyle elde edilen bir toz olan Portland çimentosuyla başlar. Bu çimento, kimyasal olarak reaktif bir macun oluşturmak için suyla karıştırılır. Daha sonra kaya ve çakıl gibi malzeme parçaları eklenir ve çimento hamuru bunları beton bir kütleye bağlar.

Vitruvius gibi antik mimarların kayıtlarına göre, Roma süreci de benzerdi. Eski inşaatçılar yanmış kireçtaşı ve volkanik kum gibi malzemeleri su ve çakılla karıştırarak her şeyi birbirine bağlamak için kimyasal reaksiyonlar yaratıyorlardı.

Şimdi bilim insanları, bazı Roma betonlarının yapıları binlerce yıldır ayakta tutmasının önemli bir nedenini bulduklarını düşünüyorlar: Bu antik malzeme kendini onarmak için alışılmadık bir güce sahip. Tam olarak nasıl olduğu henüz net değil, ancak bilim insanları ipuçları bulmaya başladı.

Bu yılın başlarında yayımlanan bir çalışmada, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü‘nde inşaat ve çevre mühendisi olan Admir Masic, bu gücün Roma malzemesine eşit olarak karıştırılmak yerine her tarafına saplanmış kireç parçalarından geldiğini öne sürdü. Araştırmacılar eskiden bu parçaların Romalıların malzemelerini yeterince iyi karıştırmadıklarının bir işareti olduğunu düşünüyorlardı.

Bunun yerine, Roma’nın dışındaki antik bir şehir olan Privernum’dan beton örneklerini analiz ettikten sonra bilim insanları, parçaların malzemenin “kendi kendini iyileştirme" yeteneklerini besleyebileceğini keşfettiler. Masic, çatlaklar oluştuğunda suyun betonun içine sızabildiğini açıkladı. Bu su, artık kireç ceplerini harekete geçirerek hasarlı bölümleri doldurabilecek yeni kimyasal reaksiyonları tetikliyor.

Utah Üniversitesi‘nde jeolog olan Marie Jackson ise farklı bir görüşe sahip. Araştırmaları, anahtarın Romalılar tarafından kullanılan özel volkanik malzemelerde olabileceğini ortaya koymuştur.

İnşaatçılar, betonlarına karıştırmak için patlamalardan sonra geride kalan volkanik kayaları topluyorlardı. Jackson, doğal olarak reaktif olan bu malzemenin, elementlerle etkileşime girdikçe zamanla değiştiğini ve gelişen çatlakları kapatmasına izin verdiğini söyledi.

Jackson, zaman içinde uyum sağlama yeteneğinin “malzemenin gerçek dehası olduğunu" söyledi. “Beton o kadar iyi tasarlanmış ki kendi kendini idame ettiriyor."

Deniz kabukları kadar güçlü heykeller yapmak için ağaç suyu kullanmak Honduras’taki bir Maya bölgesi olan Copan’da, karmaşık kireç heykeller ve tapınaklar sıcak ve nemli bir ortama maruz kaldıktan 1.000 yıldan fazla bir süre sonra bile bozulmadan kalıyor. Bu yılın başlarında yayımlanan bir araştırmaya göre, bu yapıların uzun ömürlü olmasının sırrı, aralarında filizlenen ağaçlarda yatıyor olabilir.

Araştırmacılar burada yapıların yaratıcılarıyla canlı bir bağ kurdular: Araştırmada çalışan Rodriguez-Navarro, Honduras’ta soylarını Maya inşaatçılarına kadar takip eden yerel duvar ustalarıyla bir araya geldiklerini belirtiyor.

Duvar ustaları kireç karışımında yerel chukum ve jiote ağaçlarından elde edilen özlerin kullanılmasını önerdiler. Araştırmacılar tarifi test ettiklerinde – ağaç kabuğu toplamak, parçaları suya koymak ve elde edilen ağaç “suyunu" malzemeye eklemek – elde edilen sıvanın özellikle fiziksel ve kimyasal hasara karşı dayanıklı olduğunu gördüler.

Bilim insanları yakınlaştırma yaptıklarında, ağaç suyundaki organik madde parçalarının alçının moleküler yapısına dahil olduğunu gördüler. Rodriguez-Navarro, bu şekilde Maya sıvasının deniz kabukları ve deniz kestanesi dikenleri gibi sağlam doğal yapıları taklit edebildiğini ve onların dayanıklılığının bir kısmını ödünç alabildiğini söyledi.

Araştırmalar, uzun zaman öncesine ait yapılara karıştırılmış her türlü doğal malzemeyi buldu: meyve özleri, süt, peynir loru, bira, hatta gübre ve idrar. Çin Seddi ve Yasak Şehir de dahil olmak üzere Çin’in en ünlü yapılarından bazılarını bir arada tutan harç, yapışkan pirinçten elde edilen nişasta izleri içeriyor.

Şans mı beceri mi? İngiltere’deki Sheffield Üniversitesi‘nden malzeme bilimci Cecilia Pesce, bu eski inşaatçılardan bazılarının şansının yaver gitmiş olabileceğini söylüyor. Ucuz ve kullanılabilir olduğu sürece karışımlarına hemen hemen her şeyi atıyorlardı – ve işe yaramayanlar uzun zaman önce çöktü.

Pesce, “İnşaatın içine her türlü şeyi koyarlardı," diyor. “Ve şimdi, elimizde sadece hayatta kalan binalar var. Yani bu bir doğal seleksiyon süreci gibi."

Hindistan’ın Vellore Teknoloji Enstitüsü‘nde inşaat mühendisi ve profesör olan Thirumalini Selvaraj, inşaatçıların farklı özellikler üretmek için yerel malzemelerin karışımlarını hazırladıkları Hindistan’da olduğu gibi, bazı malzemelerin daha fazla niyet gösterdiğini söyledi.

Selvaraj‘ın araştırmasına göre, Hindistan’ın nemli bölgelerinde inşaatçılar, yapıların nemle başa çıkmasına yardımcı olan yerel bitkileri kullandılar. Kıyı boyunca, tuz hasarından korunmaya yardımcı olabilecek rafine edilmemiş bir şeker olan jaggery eklediler. Deprem riskinin yüksek olduğu bölgelerde ise pirinç kabuğundan yapılan süper hafif “yüzen tuğlalar" kullandılar.

Selvaraj, “Bölgeyi tanıyorlar, toprak durumunu biliyorlar, iklimi biliyorlar," dedi. “Dolayısıyla buna göre bir malzeme tasarlıyorlar."

Antik Roma … gökdelenleri mi? Günümüz inşaatçıları antik tarifleri kopyalayamaz. Roma betonu uzun süre dayanmış olsa da ağır yükleri taşıyamıyordu: Oleson, “Roma betonuyla modern bir gökdelen inşa edemezsiniz," diyor. “Üçüncü kata geldiğinizde çökerdi."

Bunun yerine araştırmacılar antik malzemenin bazı özelliklerini alıp modern karışımlara eklemeye çalışıyorlar. Masic, Roma döneminden esinlenen “kendi kendini iyileştiren" beton kullanarak yeni projeler inşa etmeye çalışan bir girişimin parçası. Jackson, kıyı şeritlerini deniz seviyesinin yükselmesinden korumaya yardımcı olmak amacıyla Roma limanlarında olduğu gibi deniz suyuna dayanıklı beton yapılar tasarlamak için Ordu Mühendisler Birliği ile birlikte çalışıyor.

Masic, bir etki yaratmak için her şeyin Romalılar kadar uzun ömürlü olmasına gerek olmadığını söyledi. Betonun ömrüne 50 ya da 100 yıl eklersek, “uzun vadede daha az yıkım, daha az bakım ve daha az malzemeye ihtiyaç duyacağız.

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…