Yapı malzemesi konuları ve teknolojileri, yapıların tasarımı ve uygulamasında çalışan mühendis ve mimarların öncelikli ve temel sorunlarıdır. İnsanlığın bugünkü çağdaş uygarlık düzeyinde ileri ve çeşitli niteliklere sahip yapı malzemelerini üretmesi kolay olmamıştır. İnsan yaşamının başlangıcından günümüze kadar uzanan teknik ve bilimsel çabalar, sürekli ve yüzyıllarca süren denemeler günümüzdeki yapı malzemelerinin nitelik ve nicelik zenginliğini sağlamıştır. İnsan topluluğunun moral değerleri, teknolojik olanakları, bilimsel birikimleri ve sanatsal yapıtları onun uygarlık düzeyinin kanıtlarıdır. Bunların nasıl geliştiğini izlemek, insan olarak yaratılmanın ve yaşamanın ne kadar muhteşem ve gurur verici bir olgu olduğunu belirler. Yapı malzemesinin gelişim sürecini incelemek de benzer yönde bir heyecan yaratır. Bu yazıda insanlığın yapı malzemesi alanındaki muhteşem çabası kronolojik bir düzende özetlenmeye çalışıldı.

İnsanlar yaradılışlarından itibaren malzemeye gerek duymuşlardır. Beyinsel açıdan diğer yaratıklardan üstün olan insan, beslenme, barınma ve korunma için yeterli içgüdü ve beceriye sahip değildir. İnsan bu sorunları, aklını ve çevresindeki malzeme olanaklarını kullanarak çözümlemek zorundadır. Bugünkü uygar düzeye varmak ve günümüz gereksinmelerine cevap veren malzeme ve araçlara sahip olmak uzun ve zor bir süreçle gerçekleşmiştir. Bu şahane serüveni kavrayabilmek için dünyanın ve insan hayatının ve kültür düzeyinin zaman içindeki evrelerini incelemek gerekir; malzeme teknolojisindeki aşamaları insanın gelişiminden soyutlamak olanaksızdır.

NEOLİTİK ÇAĞDA YAPI TEKNOLOJİSİ VE YAPI MALZEMELERİ

                Neolitik çağ insan gelişmesinde bir devrimdir. Buzul çağı bitmiş insanlar tahıl üretimine ve hayvanları evcilleştirmeye başlamışlar ve bu nedenle verimli alüvyoner topraklar arayarak mağaralardan uzakta vadi ve ovalara, ırmak kıyılarına, ormanlık bölgelere göçmüşlerdir. İşte bu göçler sonunda barınakların niteliği değişmiş ve farklı malzemeler kullanmak ve üretmek gereği doğmuştur.

Neolitik ve kalkolitik aşamada aşamada büyük toplumsal hareketlerin, göçlerin ve savaşların olduğuna dair kanıtlar yoktur ve toplulukların isimlerini de bilmiyoruz. Bu çağların insanları büyük olasılıkla yerleştikleri alanlarda yaşamlarını sürdürmüşler ve uzak yörelerden gelmemişlerdir. Bu insanların ilk yapı malzemeleri yakın çevrelerindeki yerel malzemelerdir. Bunlar toprak, orman ürünleri, saz ve saman türü bitkilerdir; yakınlarında dere yatakları olanlar toplama taşları da kullandılar. Bu hammaddeleri şekillendirmek, iyileştirmek için yapılan girişimler malzeme teknolojisinin gelişmesindeki ilk başarılardır.

METAL MALZEMELER ALANINDAKİ İLERLEMELER

                Ateşin neolitik çağdan önce bulunması malzeme üretim proseslerinde, özellikle metalurji alanında büyük rol oynamıştır, metalurjik buluşlar insanlara çağ atlatmıştır. İlk metalurji çalışmalarının inşaat mühendisliği alanında ve taşıyıcı sistemlerde olanak sağladığı söylenemez. Çeliğin taşıyıcı yapı elemanı olarak kullanımı ancak 19. yüzyılda mümkün olmuştur. Bu gecikme, çeliğin çok geç üretilebildiği anlamına gelmez. Sebep üretimin endüstriyel bir teknikle üretilmiş olmasının çok geç olmasıdır. Yeryüzeyine yakın metal filizlerini mezolitik devri insanları döverek değerlendirmişlerdir. Bunları ergiterek saf metal üretmek kalkolitik evrede gerçekleşebilmiştir. Günümüzden yaklaşık 6500 yıl önceleri Hazar denizi ve Elburz dağları arasındaki bölgede bakır oksit cevherlerinden ergitme yoluyla bakır elde edilebilmiştir. Derinlerde bakır filizi arayanlar arsenik ile kontamine olmuş bakır sülfit filizlerini eritmişler ve ilk metal alaşımını, bakır+arsenik-, tesadüfen gerçekleştirmişlerdir. 5000 yıl kadar önce ise bakır filizi ergitilmesi sırasında karışıma kalay filizi katılması tunç alaşımının üretimine imkan vermiş ve tunç çağının başlangıcı olmuştur.

Prehistorik ve protohistorik çağlarda bakır, kalay altın, gümüş, demir, kurşun ve cıva gibi metaller silah, ev araçları, süs panoları vb. alanlarda değerlendirilmiştir. İnşaat sektöründe demir kökenli malzemelerin ankraj ve taş bağlama elemanı olarak kullanılmalarına Yunan ve Roma uygarlıklarında rastlanmaktadır.

DOĞAL VE YAPAY TAŞ TEKNOLOJİSİ

Paleolitik çağda insanların barınağı taş mağaralardı. Taş bu çağda bir yapı malzemesi değildi; avcılık ve hayvanlardan korunmak amacıyla taştan araçlar üretiliyordu. Mağaralar terkedildikten sonra başlayan barınak inşaat süreci taşı bir yapı malzemesi durumuna getirdi.

Doğal taş teknolojisinde çok başarılı olan Urartulular kerpici de kullanmışlar fakat pişmiş tuğla üretmemişlerdir. Ancak bu uygarlığı yakarak yok eden Kimmerler ve İskitler Urartuların kerpiç yapılarını tuğlaya dönüştürmüşlerdir. Vitrivius kitabında kerpici tuğlaya tercih etmektedir. O tarihlerde (2400 yıl önce) tuğla üretiminin istenen düzeye varmadığı veya daha dayanıklı yapay taşa gereksinme duyulmadığı düşünülebilir. Nitekim Lidya’nın zengin kralı Krezüs’ün ünlü sarayı ve dünyanın yedi harikası arasında sayılan Karya kralı Mausolus’un anıt mezarının taşıyıcı duvarları kerpiçtir.

BAĞLAYICI MADDE TEKNOLOJİSİNİN GELİŞİMİ

                İlk çağlarda inşaat teknolojisinin en büyük sorunu bağlayıcı madde olmuştur. Doğal taş, kerpiç ve tuğla duvarların ilk bağlayıcı harcı çamurdur. Çamuru bağlayıcı olarak nitelemek elbette doğru değildir. Prehistorik devirde alçı, bitüm ve bir oranda kireç denenmiştir. Ancak buluşlar oldukça kısır kalmıştır, en büyük zorluk yüksek sıcaklıkların elde edilmesi olmuştur. Havada yakılan ateşler 400°C ~ 800°C’ın üstüne çıkmak olanaksızdır. Bu nedenle alçıtaşından alçı elde etmek nispeten kolaydır, zira gerekli sıcaklık sadece 190°C’dır. Alçı harcı eski Mısır’ın Sakkara ve Keops piramitlerinin derzlerinde dolgu maddesi gibi kullanılmıştır [11]. Çatalhöyük’te alçıdan duvar kaplama ve süsleme malzemesi olarak yararlanılmıştır. Yine Çatalhöyükte 1x1x0.5 m boyutunda alçıdan üretilmiş bir sandık bulunmuştur. Bu bulgular neolitik ve kalkolitik çağlardaki bazı toplumların alçıyı bildiklerini kanıtlamaktadır. Alçıtaşı 600°C’ın üzerinde ısıtılırsa elde edilen anhidrit alçı bağlayıcı niteliği yüksek, dış etkenlere dayanıklı bir malzemedir.

YAKIN ÇAĞLARDA ÇİMENTO VE BETON TEKNOLOJİSİ

             Ortaçağ bağlayıcı maddeler ve yapay yapı taşı teknolojilerinin gelişmesi yönünden karanlık bir çağ olmuştur. İnşaat tekniğinin bu yönüne tekrar ilgi duyulması 18. yüzyılda canlanmıştır. Romalıların puzolanlı kireç bağlayıcısına tekrar dönülmüştür.. İlk araştırmalar marnlı taşların pişirilmesi ile başlamıştır; marn, kil ve kireçtaşı kompoziti bir kayaçtır. Daha sonra kil ve kireçtaşları belirli oranlarda karıştırılarak üretimler yapılmıştır. 1756 yılında kendini inşaat mühendisi olarak adlandıran John Smeaton İngiltere’de Eddystone deniz fenerini yeniden inşa işini yüklenmiş ve kireci muhtelif puzolanlarla karıştırarak ön deneyler yapmış ve yüksek oranda kil içeren kireçtaşlarının verdiği kireçlerin en iyisi olduğunu tespit etmiştir.

Paleolitik çağdan beri insanoğlunun geliştirerek sürdürdüğü yapı malzemesi konusundaki arayışı ve araştırmaları, uygarlığın vazgeçilmez ve ayrılmaz bir parçası olarak tüm zamanlarda vardı. Gelecekte de insan araştırmaları ve uygulamaları ilgi çekerek devam edecek.