Beton Üretiminde Kullanılan Puzolanik Malzemelerin Tarihi

MÖ 80 yılında Roma’da doğan ünlü mimar Marcus Vitruvius Pollio’nun MÖ 27 – MÖ 20 yılları arasında yayımlamış olduğu “DE Architectura Libri Decem – Mimarlık Üzerine On Kitap” isimli eserinden anlaşıldığı üzere, puzolanik malzemelerin hidrolik bağlayıcılık özelliğinin Romalılar tarafından keşfedilmesi MÖ~300 yılına rastlamaktadır.

Vitruvius’un eserinde, puzolanik malzemenin kullanılmaya başlanması şu sözlerle anlatılmaktadır:

“Vezüv yanardağının eteklerindeki bölgede bulunan toz (volkanik kül içeren toprak), kireçle ve suyla birleştirildiğinde, su altında da sertleşebilen bir bağlayıcı oluşturmaktadır; bu bağlayıcının içerisine taş parçalarının katılmasıyla su altında sertleşebilen ve deniz yapılarında kullanılabilen bir malzeme elde edilmektedir.”

Romalılar, bağlayıcı hamur üretiminde kullandıkları volkanik küllü toprağa “pulvis puteolanus” adını vermişlerdir. Sonraları, bu malzeme “pozzolana” olarak adlandırılmış ve zamanla “puzolan” ismiyle anılmaya başlanmıştır. Pozzolana ya da puzolan adı, Vezüv yanardağının eteklerindeki Pozzouoli kasabasının isminden türetilmiştir.

Vitruvius’ a göre, Romalılar, pişirilmiş kilin de puzolanik özellik gösterdiğinin bilincinde olmuşlar ve bu malzemenin bağlayıcılık kapasitesinden yararlanmışlardır. Romalılar, “puzolan + söndürülmüş kireç + su” karışımından oluşan bağlayıcı hamurun içerisine kum ve taş parçaları da katarak “opus caementicium” olarak adlandırdıkları bir tür beton elde etmişlerdir.

Roma Cumhuriyeti döneminde (MÖ 509 – MÖ 27) puzolan kullanımına MÖ~300 yılında başlanmış, ilk akedük (su köprüleri derin vadilerin aşılmasında kanalda serbest yüzeyli akışa imkan veren, akedük olarak da anılan yapılardır.) olan Aqua Appia, MÖ 312’de yönetici olan Appius Claudius Crassus tarafından yaptırılmıştır. Bunu, MÖ 273 ve MÖ 145 yıllarında yapılan Aqua Anio Venus ve Aqua Marcia isimli akedükler izlemiştir.

MÖ 127 ve MÖ 35’te de Aqua Tepula ve Aqua Julisa isimli akedükler yapılmıştır. Ayrıca, MÖ~300’de 560 km uzunluktaki Appian Yolu’nun 240 km’lik bölümü, ve MÖ 27’deki İmparatorluk döneminin başlamasından önceki tarihlerde birçok yol, liman, sur duvarı yapımında puzolanik harç ve beton kullanılmıştır. Bu faaliyetler yalnız Roma kenti ve çevresiyle sınırlı kalmamış, Roma eyaletlerinde de önemli yapılar yer almıştır.

Roma İmparatorluğu döneminde, özellikle de ilk imparator Caesar Augustus ve 14. imparator Hadrianus yönetiminde, puzolanik malzemenin kullanımı doruğa çıkmış ve aralarında ünlü Pantheon Tapınapı ve Pont du Gard Akedüğünün de bulunduğu çok sayıda akedük, hamam, su dağıtım istasyonu, köprü, yol ve tapınak yapılmıştır.

113 vilayetle idare edilen Roma İmparatorluğu zamanında vilayetlerde yapılmış olan ve Roma’ya bağlanan ana yolların uzunluğu 80 000 km’yi bulmuştur. (“Bütün yollar Roma’ya çıkar” sözü buna ithafendir.)

Romalı Mimar Vitruvius Pollio’nun “Mimarlık Üzerine On Kitap” isimli eserinde, puzolanik malzemelerin Romalılar tarafından MÖ~300 yılında keşfedildiği belirtmekle beraber, araştırmalar, puzolanların Romalılar tarafından bu adla anılmasından çok önceki tarihlerde de kullanıldığını belgelemektedir.

Bilim adamlarının Anadolu’daki Çatalhöyük’te bulunan Neolitik Çağ’a ait evler üzerinde yaptığı çalışmalar, orada kullanılan harçların 8000 yıl eski olduğunu ortaya çıkarmıştır.

Sadece kil, kireç veya alçıdan oluşturulan harçların rutubete dayanıklı olmayacakları bilinmektedir. Çatalhöyük’teki harçların 8000 yıl dayanıklılık göstermeleri için bu harçların yapımında muhtemelen volkanik kül içeren topraklar kullanılmıştır.  Zira, Çatalhöyük yöresine çok uzak olmayan Hasan Dağı ve Erciyes Dağı gibi iki volkanik dağ bulunmaktadır. Anadolu’da birçok yörede de volkanik kül içeren topraklar bulunmaktadır. Çatalhöyük’teki Neolitik Çağ insanlarının, harç yapımında, bilinçli veya tesadüfen böyle bir malzeme kullanmış olma olasılığı çok yüksektir.

Yunanistan’daki birçok yörede de volkanik kül içeren killi topraklar bulunmaktadır. Bunların arasında özellikle Girit adasının kuzeyinde yer alan Santorini (Thira) adasından elde edilen ve “Santorin toprağı” olarak adlandırılan puzolan, dünyadaki çok iyi kalitedeki puzolanlar arasındadır.

Yunanlıların Girit’te, Rodos’ta ve birçok yerde yapmış oldukları su yapıları ve mozaik işleri, yaklaşık üç-dört bin yıldır dayanıklılığını korumaktadır. Bu yapılarda, “puzolan (volkanik kül) içeren killi toprak + söndürülmüş kireç” karışımı, ve “pişirilmiş kil + söndürülmüş kireç” karışımı kullanılmıştır.

Yukarıdaki açıklamalardan anlaşılacağı üzere puzolanik malzemeler Romalılardan çok önceki tarihlerde de kullanılmıştır. O nedenle, beton kitaplarında, puzolanik malzemelerin bundan yaklaşık iki bin yıl önce ilk kez Romalılar tarafından kullanılmış olduğunun değil de, Romalıların bu malzemenin yaygın kullanımında önderlik yaptığının belirtilmesi gerekir.

Öğütülmüş tuğlanın (pişirilmiş kilin) ve kirecin suyla karılması sonucu elde edilen bağlayıcılar da çok eski zamanlarda yaygın olarak kullanılmıştır. Bu malzemelerin yapılan harçlar, Hindistan’da “surkhi”, Mısır’da “homra” adıyla anılmıştır. Osmanlılar dönemindeki Türkler tarafından yapılan çok önemli eserlerde de kullanılan bu harç “horasan harcı” olarak adlandırılmıştır.

Kaynaklar / References

• Vitruvius, Pollio, Ten Books on Architecture, Translated by Ingrid D. Rowland, Cambridge University Press, Cambridge United Kingdom, 1999.

• Malinowski, R., "Ancient Mortars and Concretes: Aspects of Their Durability," History of Technology, 7th Annual Volume, Mansell, U.K., 1982, pp.89-101

• Erdoğan, S.T. ve Erdoğan, T.Y., "Puzolanların Bağlayıcılık Potansiyelinin Romalılar Tarafından Keşfi ve Romalılardan Önce Puzolan Kullanımı," Türkiye Hazır Beton Dergisi, Sayı 69, Eylül-Ekim 2005.

• Davidovitz, J., "Ancient and modern Concretes : What is the Difference" Concrete International, ACI, Dec. 1987, pp.23-35.

• Malinowski, R., "Concretes and Mortars in Ancient Aqueducts, "Concrete International, Jan. 1979, pp.66-67.

• Ramachandran, V.S., Concrete Admixture Handbook, Noyes Publication, New Jersey, U.S.A., 1995.