اقرأ في هذا المقال
ما هي الاختبارات غير المدمرة المتقدمة للخرسانة؟
من المهم للدول أن تحافظ على الآثار التاريخية وأن تجري إصلاحات ضرورية وتقوية الممارسات من أجل بقائها للأجيال القادمة. وقبل تطبيق أي طريقة إصلاح أو تقوية، يجب تحليل الهيكل التالف بدقة ودراسة الأسباب الكامنة وراء الضرر. كما يمكن الحصول على هذه المعلومات دون الإضرار بالهيكل أو تغيير ظروفه الأصلية.
يعتبر اختبار المطرقة الخرسانية وطرق الاختبار بالموجات فوق الصوتية الآن تقنيات متخلفة من الناحية التكنولوجية حيث تنتشر طرق الاختبار المتقدمة الجديدة على نطاق واسع في التحقيقات الهيكلية. وبعض طرق الاختبار المتقدمة غير المدمرة هي الرادار المسطح والرادار المخترق للأرض والتنظير والتصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء وطرق التصوير المقطعي.
اختبار الرافعة المسطحة هو اختبار غير مدمر قوي للغاية يستخدم لتحديد الخصائص الميكانيكية للهياكل التاريخية. كما يمكن قياس الخواص الميكانيكية مثل مقاومة الانضغاط ومعامل المرونة ونسبة بواسون باستخدام طريقة الرافعة المسطحة.
يمكن الكشف عن وجود مواد معدنية في العناصر الحاملة باستخدام صور الرادار. كما يسمح استخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء للصور المقطعية ببيانات عن الشقوق ومحتوى الرطوبة للعناصر الهيكلية. ومن ناحية أخرى، لا تقدم طريقة التنظير معلومات مفصلة عند مقارنتها بالطرق الأخرى.
توضح هذه المقالة طرق الاختبار غير المدمرة المستخدمة في تقييم الهياكل التاريخية. ومن خلال طرق الاختبار غير المدمرة التي تمت مناقشتها، يمكن للمرء الحصول على بيانات حول تحلل المواد والشقوق غير المرئية المتكونة في الهيكل ومشاكل الرطوبة والخصائص الحرارية جنبًا إلى جنب مع قيم مثل معامل المرونة ونسبة بواسون وقوة الانضغاط.
وبالتالي، من الممكن إجراء عمليات الإصلاح أو الصيانة على الهياكل التاريخية، والتي تمثل الهوية التاريخية لتلك المنطقة، مع الحفاظ على ظروفها الطبيعية ودون التسبب في أي ضرر إضافي.
طرق الاختبار غير المدمرة المتقدمة للخرسانة:
1. التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء للخرسانة:
يشيع استخدام التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء للجهود المبذولة للحفاظ على الوقود والطاقة. واليوم، تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في مجال الاستخدام العسكري والصناعي والطب والأرصاد الجوية والهندسة المعمارية.
علاوة على ذلك، فضل العديد من الباحثين هذه الطريقة لدراساتهم، مع التركيز بشكل أساسي على اكتشاف المواد والقضايا الهيكلية في المباني التاريخية. كما تُستخدم هذه الطريقة بشكل خاص للكشف عن فقد الحرارة والأقسام الرطبة وهروب الغاز والجسر الحراري وحالة العزل الحراري.
بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء أيضًا في حالات الفشل في الهياكل التاريخية ومشكلات نظام تصريف مياه الأمطار ومياه الصرف الصحي والشقوق الهيكلية.
توفر طريقة الاختبار غير المدمرة هذه، والتي تستخدم الكاميرات الحرارية، خريطة حرارية للمادة المستخدمة وفقًا لمقاييس الألوان عند قيمة حدية محددة مع اكتشاف الإشعاع المنبعث من المادة. وبالتالي، يتم تحديد المنطقة المراد فحصها.
تسمح هذه الطريقة باكتشاف المشكلات الحرارية والأقسام الرطبة وهروب الغاز والجسور الحرارية، وما إلى ذلك، في المناطق التي تم فحصها. وبعبارة أخرى، يتم الكشف عن المناطق الإشكالية أو غير الإشكالية من الهيكل قيد التحقيق بطريقة غير مدمرة.
يجب معرفة معامل الانبعاث (بشكل عام بين 0.90 و 0.95 للمواد الإنشائية) عند فحص بنية باستخدام طريقة التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء. حيث تعتبر معاملات الابتعاثية المنخفضة أو الأعلى عاملاً يؤثر على القياس الدقيق لدرجة الحرارة باستخدام الكاميرات الحرارية.
تتأثر الكاميرات الحرارية أيضًا بمعلمات أخرى إلى جانب الابتعاثية. ومن بين هذه المعلمات درجة الحرارة البيئية للمكان الذي تستخدم فيه الكاميرا الحرارية وسرعة الرياح في البيئة والرطوبة النسبية والمسافة بين الكاميرا والجسم المراد اختباره وزاوية الكاميرا والوقت.
يستخدم التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء بثلاث طرق مختلفة. ويتم استخدام الطريقة الأولى لاكتشاف انتقال الحرارة من وسط حيث يتم استخدام سخان إلى الوسط الخارجي. كما يتم استخدام الثاني حيث يوجد تدفق حراري بين سطحين بدرجات حرارة محيطة مختلفة.
أخيرًا، يتم استخدام الثالث لفحص الفروق الحرارية مع تطبيق الإشعاع الحراري على جانبي الجسم حيث لا توجد فروق في درجة الحرارة أو السخانات في المكان. ومن الممكن الحصول على بيانات نوعية وكمية باستخدام الكاميرات الحرارية. كما يمكن إجراء التحليل باستخدام البرامج ذات الصلة.
2. مطرقة اختبار الخرسانة السطحية:
تُستخدم إحدى أقدم طرق الاختبار غير المدمرة، وهي طريقة مطرقة اختبار الخرسانة، لقياس صلابة المادة. حيث تعتبر الصلابة من أهم الخواص الميكانيكية عندما يتعلق الأمر بالتمييز بين المواد.
الصلابَة هي مقاومة المادة لجسم يحاول اختراق سطح المادة. حيث تم تطوير الصلابة السطحية بواسطة إرنست شميدت في عام 1948، والمعروفة باسم مطرقة اختبار شميدت. يتضمن مبدأ العمل في هذه الطريقة قياس ارتداد كتلة محملة بنابض تؤثر على السطح. حيث تزداد صلابة المادة كلما زاد الارتداد.
3. طريقة الرافعة المسطح لاختبار الخرسانة:
تُعرف طريقة الرافعة المسطحة باسم طريقة اختبار الإجهاد في الموقع. حيث تسمح الطريقة بتحديد عدد من الخصائص الميكانيكية للجدار الإنشائي. وتعتبر قوة الانضغاط ومعامل المرونة ونسبة بواسون من بين الخواص الميكانيكية المقاسة بطريقة الرافعة المسطحة.
تسمح أداة اختبار الرافعة المسطحة بقياس التغير في الطول استجابةً للقدرة المطبقة على العنصر. كما تتضمن آلية اختبار الرافعة المسطحة طريقتين للقياس. وتستخدم الطريقة الأولى الرافعة المسطحة المزدوجة وهي قادرة على تحديد قوة الانضغاط ومعامل المرونة ونسبة بواسون.
بينما تستخدم الطريقة الثانية مقبسًا مسطحًا واحدًا وهي قادرة على تحديد ضغط الضغط الحالي للجدار. حيث تشتمل الآلية على ضاغط ومقاييس ضغط ورافعات مسطحة ومقارنات ودبابيس.
تُستخدم الرافعات المسطحة من أجل تطبيق الضغط على السطح، بينما يقيس المقارنة الاستبدال وتحدد المسامير مكان المقارنة.
4. الطريقة المشعة لاختبار الخرسانة:
تتكون آلية الاختبار الإشعاعي من مصدر إشعاع كهرومغناطيسي وجهاز استشعار. حيث يقيس المستشعر الوقت اللازم لوصول الإشعاع إلى الجانب الآخر من المادة. وعندما يكون المستشعر على شكل فيلم فوتوغرافي فريد، فإنّه يسمى التصوير الشعاعي، وعندما يحول المستشعر الإشعاع إلى موجات كهربائية، فإنّه يسمى قياس الإشعاع.
5. طريقة التنظير الداخلي لاختبار الخرسانة:
عناصر نظام المحمل المستخدم في الهياكل كبيرة إلى حد ما ويصعب التحقيق فيها. حيث تُفضل هذه الطريقة عندما يتم تحديد المادة المستخدمة في نظام تحمل وعندما لا يمكن فحصها بصريًا أو تحديدها باستخدام عينة بئر.
تتضمن هذه الطريقة حفر ثقب بقطر 1 سم في الهيكل والحصول على صور للهيكل باستخدام كابل وكاميرا ملحقة به، ممّا يجعل من الممكن التعرف على المادة المستخدمة. كما أن هذه الطريقة مهمة بشكل خاص لتشخيص نظام تحمل الهياكل التاريخية.
6. طريقة الرادار المخترق لاختبار الخرسانة:
في طريقة الرادار المخترق، يتم إرسال الموجات الكهرومغناطيسية عبر وسيط، بينما يتم تسجيل الوقت بين جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال ويتم مسح المنطقة المستهدفة. وبالتالي، من الممكن الكشف عن خصائص غير معروفة بسبب الانقطاع المادي للوسيط.
لا تسمح هذه الطريقة باستكشاف الخواص الميكانيكية للمادة. ومع ذلك، فهي قادرة على تحديد الخصائص الفيزيائية التي لا يمكن تحديدها من خلال الفحص البصري أو باستخدام عينة البئر.
