Rimski betonda uzun zamandır bilim insanları tarafından kötü karışım kanıtı olarak görülen beyaz küreçler görülebilir. Ancak 2023 yılında yayınlanan bir araştırma, bunların kasıtlı olarak karışıma bırakıldığını ve betonun kendi kendini onarmaya yardımcı olduğunu gösterdi. Romalılar belki de betonu icat etmediler, ancak büyük ölçekte ilk kullananlar oldu.

M.Ö. 200 yılından itibaren çoğu yapılarını bu malzemeyle inşa ediyorlardı. O dönemde yaptıkları hamamlar, akveduktler, kemerler ve kubbeler günümüze kadar ayakta kalmaktadır.

Roma'daki Pantheon hala dünyanın en büyük desteksiz beton kupolasıdır ve ikinci yüzyıldan beri ayaktadır.

Günümüz betonu portland çimentosu, kireç taşı, kil, kum ve diğer malzemelerin yüksek sıcaklıklarda öğütülüp pişirilip elde edilen bir karışımla yapılır. Bu beton çok sağlamdır ancak bir kere çatladıktan sonra çatlak sadece genişler. Su içeri girer, kışın donar ve zamanla yapıyı yıkar.

Romalılar ise Pocuoli (Pozzuoli) yakınlarındaki Vesuvius'un yanardağından çıkan volkanik kül olan pucolan kullandılar. Bu kül kireç ile karıştırıldığında ve suya eklendiğinde, daha dayanıklı ve hareketlere ve çatlamaya karşı dirençli farklı bir bağlayıcı madde elde edilir.

Bunun bilindiği çoktan beri, beyaz küreçlerin ne işe yaradığı tam olarak bilinmiyordu.

Bir kimyagerin dikkatini çeken ayrıntı

Rimski betonda birkaç milimetre büyüklüğünde küçük beyaz lekeler görülür.

Nesiller boyu bilim insanları bunların kötü karışılmış bir karışım veya düşük kaliteli ham maddelerin sonucu olduğunu düşünmüşlerdir.

Ancak MIT Enstitüsü'nden kimyager Admir Masić, bu açıklamayı hiçbir zaman kabul etmemiştir. Basit bir soru sormuştur: Eğer Romalılar yüzyıllardır onlara hayati önem taşıyan bir malzeme için tariflerini mükemmelleştirmeye çalışmışlarsa, karıştırma sırasında neden özensiz olurlardı?

Ekibi antik Privernum şehri duvarlarından (Roma'ya yakın, yaklaşık 2000 yaşında) örnekler aldı ve bunları mikroskop ve röntgen görüntüleri kullanılarak analiz etti.

Beyaz küreçlerin şekli ve kristal yapısı, çok yüksek sıcaklıklarda oluştuğunu gösterdi.

Bu, Romalılar beton nasıl yaptıklarını ortaya koydu.

Bugün kireç önce suya batırılır, ardından diğer malzemelerle karıştırılır. Romalılar ise en azından taşıyıcı duvarları inşa ederken, gaz edilmemiş kireci kullanmış ve doğrudan karışımın içine eklemişlerdir.

Gaz edilmemiş kireç su ile temas ettiğinde büyük miktarda ısı açığa çıkarır. Bazı bölümlerde karışım sıcaklığı 200 dereceye kadar ulaşmıştır. Bu, gaz edilmiş kireçle mümkün olmayan kimyasal reaksiyonları sağlamıştır ve aynı zamanda malzeme bağlanmasını hızlandırmıştır, bu da inşaat süresini kısaltmıştır.

Bu işlem sonucunda beton içinde beyaz küreçler kalmıştır.

Beyaz küreçler serttir ve küçük boşluklarla doludur. Beton içinde bir çatlak oluştuğunda, bu çatlaklar beyaz küreçleri geçer ve onları kırar.

Su bir çatlakta girdiğinde, kırık küreçlerden kalsiyum salınır ve doymuş bir çözelti oluşturur. Bu çözelti çatlak boyunca akar ve tekrar kristalleşerek oluşan hasarı doldurur.

Başka bir deyişle, normal betonda yıkıma neden olan su, Romalılar'ın betonunda onarım sürecini başlatır.

Bilim insanları bunu deneysel olarak da doğruladı. Beyaz küreçli ve beyaz küreçsiz iki tür örnek yaptılar. Ardından 30 gün boyunca çatlaklara su saldılar.

Beyaz küreçli örneklerde su iki hafta sonra geçmeyi bıraktı çünkü çatlak kapandı. Normal betonda ise su akmaya devam etti.

Yarı milimetre genişliğindeki çatlaklar kapanıyordu.

Günümüzde çimento üretimi dünya genelinde karbon dioksit emisyonlarının yaklaşık %8'ini oluşturmaktadır.

Beton iki kat daha uzun ömürlü olursa, aynı iş için yarım kadar malzeme üretilmesi gerekir.

Bu nedenle Roma formülü sadece meraktan değil, aynı zamanda modern inşaat endüstrisinde kullanım potansiyeli nedeniyle de günümüzde araştırılıyor. Bu prosedürün bazı unsurlarının modern beton üretiminde kullanılmasına yönelik girişimler var.

Ancak önemli bir noktayı vurgulamak gerekir: Roma betonu modern betondan daha sağlam değildir, sadece daha dayanıklıdır. Köprüler, gökdelenler ve diğer zorlu yapılar için hala demir destekli beton gereklidir, bu da Romalılar tarafından bilinmiyordu. Ancak yüzyıllardır büyük yük altında kalmayan binalar için malzemeleri oldukça dayanıklı hale getirmişlerdir - bunu iki bin yıldan fazla önce bile biliyorlardı.