Roma betonunun sırrı, deniz suyu

Eski bir çimento karışımı kullanılarak inşa edilen Roma iskeleleri ve diğer liman yapıları binlerce yıl boyunca sağlamlıklarını korumuş. Romalılar 2.000 yıldan uzun süre önce Akdeniz kıyılarına okyanus dalgalarına dayanan kentler inşa ettiler. Şimdi, uluslararası bir ekip uzun yıllardır deniz suyuna rağmen ayakta durmayı başaran duvarların sırrını keşfetti: malzemeyi güçlendiren beton ve deniz suyu arasındaki kimyasal reaksiyonlar sırasında ortaya çıkan minareller.

Salt Lake City'deki Utah Üniversitesi'nden bir jeolog olan Marie Jackson, inşaat mühendislerinin bu görüşleri daha güçlü ve daha sürdürülebilir bir beton yapmak için kullanabileceğini söylüyor. O ve meslektaşları bulguları 3 Temmuz 2017'de Amerikan Mineralojisi 'ne bildirdiler .

Modern betonda, küçük kayaçları bir arada tutmak için çoğunlukla kireç taşı ve kilden yapılmış ince bir toz olan su ve Portland çimento macunu kullanıyor.  Ancak bu beton, özellikle sert deniz ortamlarında onlarca yılda bozulur. Portland çimentosu yerine, Roma betonunda kaya parçalarını bağlamak için volkanik kül ve kireç karışımını kullanılmış. Roma bilim adamı Yaşlı Pliny, "dalgalara dayanıklı ve her geçen gün daha güçlü olan tek bir taş kütlesi" haline gelen sualtı beton yapıları, Jackson'ın ilgisini çekti. "Benim için soru şu oldu, bu malzeme nasıl bir kayaya dönüşüyor" dedi.

Jackson ve meslektaşları daha önceki çalışmalarda, alüminyum tobermorit 2 olarak bilinen nadir bir mineral içeren Roma betonunun olağandışı kimyasını açıkladı . Yeni çalışma için, bilim adamları, Roma liman betonunun örneklerini, California, Berkeley'deki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndaki  Gelişmiş Işık Kaynağında numuneleri inceledi ve numunelerdeki minerallerin yerini belirledi.

Araştırmacılar, volkanik kayaçlarda yaygın olan phillipsite adlı bir silikat minerali buldular ve bundan büyüyen alüminyum tobermorit kristallerine sahip olduğunu ortaya çıkardılar. Tobermorit  beton, , deniz suyu ile yıkandığında phillipsite'den daha fazla alkalinleştiğinde büyüyor. Jakson, "Bu dünyada çok nadir görülen bir olay," dedi.. Bu kristalleşme, İzlanda'daki Surtsey volkanı gibi yerlerde görülmüştür. Tobermorit büyüdükçe, betonun güçlenmesine neden olabilir, çünkü uzun, plaka benzeri kristalleri, gerilince dokunun parçalanmasına değil, esnemesine izin verir.

Roma betonundaki minerallerin tarayıcı elektron mikroskop görüntüsü.

Belçika'daki Ghent Üniversitesi'nden bir malzeme mühendisi olan Nele De Belie, modern beton ustaları antik Romalıların bilgilerini öğrenebilirler. Kendisi ve meslektaşları kömürün yakılması sırasında üretilen uçucu kül gibi maddeleri, somut "iyileştirici" özellikler sunmak için kullandılar; böylece malzeme oluştuktan sonra çatlaklar kapanmasına neden oldu . Uçucu kül Romalıların karışımlarında kullandıkları volkanik küle benziyor.

Jackson, Romalıların tarifini çıkartmak için laboratuvar çalışmalarını sürdürüyor. Ayrıca Nevada'da, batıdaki volkanik külü kullanarak bu tür bir betonun formüle edildiği bir çimento şirketi için danışmanlık yapıyor.

"Bunun, günlük altyapı tesislerinde kullanılacak bir malzeme olacağını söylemiyorum" dedi. "Ancak deniz duvarı gibi malzemeler için, kireç ve volkanik kül materyali ile Romalıların yaptığı şekilde formüle edebiliriz". Jakson, 'Romalılar bu fikri, volkanik patlamalardan külün dayanıklı kaya içerisinde nasıl kristalleştiğini görerek bulmuş olabilirler', diye ekledi.