Beton karışımlarında çimentonun bir kısmını uçucu kül veya cüruf gibi sanayi yan ürünleriyle değiştirmek yeni bir fikir değil. Ancak, bu malzemelere olan talep artık arzın önüne geçiyor ve bu da alternatiflerin belirlenmesini acil bir hale getiriyor. Sorun, yeterli aday malzeme olmaması değil; aksine, çok fazla adayın bulunması ve bunların sistematik biçimde değerlendirilmesinin zorluğuydu.
VERİLERDEN ANLAMLI SONUÇLAR
MIT Beton Sürdürülebilirlik Merkezi (CSHub) ve Olivetti Group araştırma ekibi, bilimsel literatürdeki yüz binlerce sayfayı ve 1 milyondan fazla kaya örneğini değerlendirecek kadar geniş çaplı bir veri havuzuyla karşı karşıyaydı. Bu kapsamda büyük dil modelleriyle çalışan bir makine öğrenimi çerçevesi geliştirildi. Sistem, aday malzemeleri fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre analiz edip sıralayabiliyor.
Bu çerçeveyle öncelikle malzemelerin “hidrolik tepkime” ve “puzolanisite” özellikleri incelendi. Hidrolik tepkime, çimentonun suyla temas ettiğinde sertleşerek betona güç kazandıran özelliği; puzolanisite ise, çimentonun oluşturduğu yan ürünlerle kimyasal reaksiyona girerek zamanla betonu daha güçlü hale getiren bir etki olarak tanımlanıyor.
19 FARKLI MALZEME GRUBU
Elde edilen bulgular sayesinde biyokütle, madencilik atıkları, yıkılmış inşaat malzemeleri gibi çeşitli kaynaklardan 19 farklı malzeme grubu belirlendi. Bu malzemelerin çoğunun küresel ölçekte erişilebilir olması ve çoğunun sadece öğütülerek beton karışımına eklenebilmesi, sürecin çevresel ve ekonomik açıdan oldukça avantajlı olduğunu ortaya koydu.
Bu malzemelerden en dikkat çekeni ise seramik oldu. Eski tuğlalar, çanak çömlekler ve fayans gibi seramik ürünlerin yüksek reaktiviteye sahip olduğu gözlemlendi. Antik Roma betonlarında da su geçirmezlik özelliği sağlamak için seramik kullanıldığı biliniyor.
SERAMİK VE SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK
Seramik gibi yaygın malzemelerin ya da maden atıkları gibi endüstriyel yan ürünlerin beton karışımlarına kazandırılması, inşaat sektöründe döngüsel ekonominin uygulanabilirliğini gösteriyor. Bu yaklaşım sayesinde çöplüklere gidecek malzemeler, binalar ve altyapılar aracılığıyla ikinci bir yaşam kazanabilecek.
Araştırma ekibi, tespit ettikleri en iyi adayları deneysel olarak test etmeye devam ederken, yapay zeka çerçevesini daha fazla malzeme değerlendirebilecek biçimde genişletmeyi planlıyor.
GELECEĞİN MALZEME TASARIMI
Çalışmanın kıdemli yazarı ve MIT Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü üyesi Prof. Elsa Olivetti, yapay zeka araçlarının araştırma sürecini önemli ölçüde hızlandırdığını vurgularken, büyük dil modellerindeki gelişmelerin malzeme biliminde çığır açabileceğini belirtiyor. Olivetti aynı zamanda MIT İklim Projesi görev yöneticisi, CSHub baş araştırmacısı ve Olivetti Grubu’nun da lideri olarak görev yapıyor.
CSHub yöneticisi Randolph Kirchain ise, betonun inşa edilmiş çevrenin temel taşı olduğunu hatırlatarak, veri bilimi ve yapay zekanın inşaat sektöründe daha sürdürülebilir tasarımları mümkün kılacağına dikkat çekiyor.
Araştırmanın diğer ortak yazarları arasında MIT doktora sonrası araştırmacısı Vineeth Venugopal, Dr. İpek Bensu Manav ve CSHub Müdür Yardımcısı Hessam AzariJafari bulunuyor.
