حول الاختبار:
يُسهم هذا البحث في تطوير وضمان جودة الهياكل المعدنية (مثل الصفائح والأنابيب) ومواد البناء المستدامة من خلال تطبيق نهج متعدد الأبعاد لتقنيات الاختبار غير الإتلافي بالموجات فوق الصوتية. حيث يتم تقييم مجموعة واسعة من المواد تشمل المونة المدعمة بالألياف الفولاذية المُعاد تدويرها والمونة القابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد، إلى جانب العناصر الفولاذية التقليدية.
ويعتمد البحث على دمج الاختبارات فوق الصوتية الخطية التقليدية مع المؤشرات الأكثر حساسية مثل مؤشر بيتا (β-index) والمؤشرات الهجينة (SPC-I وSDI)، لتوفير تقييم شامل للبنية المجهرية. وتُظهر النتائج أن الاختبار الخطي يتتبع بفعالية التصلب العام والعيوب الكبرى، بينما توفر المؤشرات غير الخطية والهجينة حساسية أعلى تجاه التغيرات المجهرية الدقيقة، مثل:
- الكشف عن التشققات الدقيقة الناتجة عن زيادة محتوى الألياف في المونة.
- متابعة ديناميكيات التصلب المُبكر في المواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
- تحديد بدايات التلف في المكونات الفولاذية قبل وقت طويل من تمكن الطرق التقليدية من رصده.
في النهاية، يرسخ هذا البحث إطارًا قويًا للاختبارات غير الإتلافية، حيث يُمكن من خلاله تحسين صياغة المركبات المستدامة من الجيل الجديد وضمان السلامة الإنشائية للبنية التحتية الجديدة والقائمة على حد سواء.
المجال العلمي أو التقني:
المواد المتقدمة، الهندسة المدنية وميكانيكا الهندسة (مواد البناء المستدامة والاختبار غير الإتلافي).
الجدول الزمني للمشروع:
تاريخ البدء والانتهاء: (يناير2024 – مستمر).
الأهداف الرئيسية للمشروع:
- تطوير وتحسين خلطات مونة إسمنتية مستدامة تشمل: مونة مدعمة بألياف فولاذية مُعاد تدويرها، ومونة قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد تحتوي على الرماد المتطاير وأبخرة السيليكا وألياف البولي بروبيلين، بهدف تعزيز الأداء الميكانيكي والمتانة مع تقليل الأثر البيئي.
- تطبيق تقنيات متقدمة للاختبار غير الإتلافي بالموجات فوق الصوتية مثل (سرعة النبضة فوق الصوتية، ومؤشر بيتا، والمؤشرات الهجينة) لمتابعة تطور المواد في المراحل المُبكرة وضمان سلامتها الداخلية على المدى الطويل في الزمن الحقيقي، مع توسيع إطار المراقبة ليشمل العناصر الفولاذية التقليدية (الصفائح والأنابيب الفولاذية) كجزء من استراتيجية شاملة لمراقبة الصحة الإنشائية.
- ربط مؤشرات الموجات فوق الصوتية مع الأداء الميكانيكي (مثل مقاومة الضغط والإنحناء للمونة، وشدة العيوب أو قدرة التحمل في المكونات الفولاذية) من أجل تحديد التصاميم المُثلى للمواد، والتحقق من مصداقية هذه المؤشرات فوق الصوتية كمؤشرات موثوقة لمراقبة الجودة والصحة الإنشائية في البناء المستدام.
الأثر المتوقع والأهمية:
يُساهم هذا المشروع في التقدم العلمي من خلال الربط بين الابتكار في المواد وتقنيات المراقبة المتقدمة بالموجات فوق الصوتية عبر كل من المواد الإنشائية التقليدية والمستحدثة. فمن خلال دمج تقنيات الاختبار غير الإتلافي (NDT) بالموجات فوق الصوتية في دراسة المركبات الإسمنتية الخضراء والعناصر الفولاذية التقليدية، يوفر المشروع رؤى جديدة حول العلاقة بين البنية المجهرية والأداء. إن استخدام الألياف الفولاذية المُعاد تدويرها من إطارات النفايات والمواد الإسمنتية الإضافية (مثل الرماد المتطاير وأبخرة السيليكا) يعالج بشكل مباشر الاحتياجات البيئية والمجتمعية، عبر تحويل المخلفات الصناعية إلى منتجات ذات قيمة مُضافة وتقليل البصمة الكربونية لقطاع الإنشاء.
كما يدعم تطوير مونة قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد مع تقنيات التقييم الفوري للجودة تحديث قطاع البناء، حيث يمكن للتصنيع بالإضافة (Additive Manufacturing) أن يقود إلى ممارسات أسرع وأكثر كفاءة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن إدراج العناصر الفولاذية ضمن نطاق التقييم بالاختبارات غير الإتلافية يوسع من تأثير المشروع ليشمل مراقبة الصحة الإنشائية للأنظمة الهيكلية ككل. إذ يمكن للأدوات فوق الصوتية ذاتها الكشف عن التلف المبكر في العناصر المعدنية (مثل التآكل في الصفائح الفولاذية أو بدايات الإجهاد والتعب في الأنابيب الفولاذية)، الأمر الذي يكمل استخدامها مع الخرسانات المبتكرة ويوفر نهجًا شاملًا لسلامة البنية التحتية. والأهم أن ضمان السلامة الإنشائية لكل من هذه المواد الجديدة والمكونات الفولاذية التقليدية عبر الاختبار غير الإتلافي سيساعد المهندسين على الوثوق في هذه التقنيات واعتمادها في البنى التحتية الحيوية.
يتماشى هذا التوجه بشكل وثيق مع أهداف الاستدامة والابتكار الوطنية (مثل رؤية قطر الوطنية 2030) التي تركز على حماية البيئة، وتبني التكنولوجيا المتقدمة، وضمان متانة البنية التحتية، وتفعيل الصيانة الاستباقية. وتساهم مخرجات المشروع في تعزيز التنمية المستدامة من خلال إرساء بنية تحتية طويلة العمر، منخفضة الكربون وأكثر أمانًا. كما يقدم المشروع بعدًا ابتكاريًا وتنمويًا في بناء القدرات، حيث يشمل التعاون بين باحثين ذوي خبرة ومهندسين في بدايات مسيرتهم، مما يتيح منصة للبحث والتدريب الشبابي باستخدام تقنيات متطورة. إن المشروع لا يقتصر على دفع عجلة المعرفة في علم المواد وتقنيات الاختبار غير الإتلافي فحسب، بل يفتح أيضاً مسارات عملية نحو ممارسات إنشائية أكثر خضرة وأماناً وذكاءً على المستويين الإقليمي والعالمي، كما يدعم بشكل مباشر الاستراتيجيات الوطنية مثل رؤية قطر 2030 ويعزز الابتكار والبحث الشبابي.
التفاصيل الخاصة بالمشرف/المشرفين:
أعضاء الفريق المشاركين:
- د. عمر أمجد، مركز المواد المتقدمة، جامعة قطر
- د. محمد كمال الدين عباس، مركز المواد المتقدمة، جامعة قطر
- د. محمد مقبول أحمد، مركز المواد المتقدمة، جامعة قطر
- أيمن رقيب، مركز المواد المتقدمة، جامعة قطر
- مروة سعادة، مركز المواد المتقدمة، جامعة قطر
- نعيم ناصر نعيم البيتجالي، مركز المواد المتقدمة، جامعة قطر
صورة النموذج الأولي:
