تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

مع تطور تكنولوجيا اختبار مواد البناء، وتحديداً في جانب اختبار البيتون كان لابدّ من وجود طريقةٍ لاختبار وفحص البيتون، والتأكد من مدى مقاومته، وسلامته، والمقدرة على تأمين معلوماتٍ عن حالة البيتون الداخلية للهياكل الخرسانية دون تخريبه، والمحافظة على الكتلة الخرسانية بوضعها المثالي، وبذات الوقت ضمان قيام الهيكل بوظيفته الإنشائية.

يعدُّ اختبار فحص البيتون بواسطة جهاز الموجات فوق الصوتية من أهمّ الاختبارات، والتي تعدُّ من النقاط الرئيسية لهذا الاختبار، والتي يمكن تطبيقها على نطاقٍ واسعٍ من المشاريع، كالمباني السكنية، وكذلك مشاريع الطرق، والجسور، والسدود، وغيرها من المنشآت، حيث تؤمن النتائج ذات الدقة العالية، وبالحدّ الأدنى من الزمن، ولكن قد يكون استخدامها محدوداً بسبب مقدرتها على اكتشاف أنواعٍ معينةٍ من العيوب والأضرار. ^[1]

مبدأ جهاز الموجات فوق الصوتية في الاختبار

يعتمد على نقل واختراق الموجة فوق الصوتية العالية، وقياس الوقت والزمن اللازم لاختراق هذه الموجة مسافةً معينةً ضمن البيتون، وحساب سرعة انتشارها، ففي حال كانت السرعات عالية، فإن هذا يدل على أن الخرسانة ذات جودةٍ عالية، وخالية من العيوب والأضرار، أما في حال كانت السرعات بطيئةً، فهذا يدل على أن الشقوق والعيوب الداخلية موجودةٌ ضمن الخرسانة، وهي ذات جودةٍ رديئة. ^[1]

ما هي مكونات جهاز الموجات فوق الصوتية؟

يتكون من جهاز إرسالٍ يبثُّ النبضات بواسطة المولد، ويرسلها عبر البيتون، ومن جهاز استقبال يقوم بتلقي الموجات والنبضات، حيث يتمُّ تثبيت هذين الجهازين على وجهي الخرسانة (سطح البيتون)، ومن ثم يتمُّ قياس زمن انتقال وانتشار الموجات فوق الصوتية وقراءتها. ^{[1] [2]}

ما هي طرق قياس سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية (النبضات الإلكترونية) عبر البيتون؟

لدينا ثلاث طرقٍ رئيسيةٍ لانتقال الموجات، وقياس سرعتها، وهي: ^{[2] [3]}

1- الوجوه المتقابلة (الإرسال المباشر عبر البيتون) 

من تسمية هذه الطريقة يكون توضُّع جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال بشكلٍ مقابلٍ لبعضهم البعض، وتُعتبر من أكثر الطرق موثوقيةً وأفضلها، حيث يتمُّ استقبال الموجات بشكلٍ مباشرٍ ودقيق.

2- الوجوه المتجاورة (الإرسال شبه نصف المباشر عبر البيتون)

عادةً يتمُّ التطرُّق لاستخدام هذه الطريقة بشكلٍ أقل من وتيرة استخدام طريقه الإرسال المباشر، لما تعطيه هذه الطريقة من نتائج مرضية، ولكن ليست بدقة الطريقة المباشرة. يتطلب استخدام هذه الطريقة عند إجراء الفحص لزاويةٍ من كتلةٍ خرسانيةٍ كبيرة، لذلك يوضع جهاز الإرسال والاستقبال بشكلٍ متجاور على شكل زاويةٍ قائمة.

3- نفس الوجوه (الإرسال على طول السطح نفسه)

أي جهاز الإرسال والاستقبال يتوضعان على السطح نفسه، وفي الجهة نفسها، وتُعتبر هذه الطريقة هي الأسوأ، والأقلُّ استخداماً لما تعطيه من نتائج غير مرضيةٍ ودقيقة، حيث تعطي نتائج لنوعية طبقات البيتون القريبة من السطح، ويتمُّ إهمال طبقات البيتون العميقة. عادةً يلجأ المهندسون لهذه الطريقة عند وجود سطح بلاطةٍ من البيتون، كأمثلة بيتون الطرق، وكذلك خزانات المياه، حيث يوضع كلاً من جهازي الاستقبال والإرسال على سطح البلاطة، وفي المستوى نفسه.

ما هي العوامل المؤثرة على قياس سرعة انتشار الموجات (النبضات الإلكترونية)؟

1- نعومه سطح (التلامس) البيتون

يجب أن يتمتع سطح البيتون بنعومةٍ كافية ونظافةٍ تامة لضمان التصاق جهازي الإرسال والاستقبال مع سطح البيتون، وفي حال كان السطح خشناً، فلابدّ من استخدام أداةٍ لتنعيم السطح البيتوني.

2- تأثير درجات حرارة البيتون

يعدُّ مجال الحرارة المناسب لقياس سرعة انتشار الموجات، ولا يؤثر عليها ما بين 5 درجات و30 درجة، ولكن في حالة انخفاض درجة الحرارة إلى أقل من 5 درجات، فإن ذلك يؤدي إلى تجمُّد الماء ضمن الخرسانة، وهذا ما يؤدي بدوره إلى زيادة سرعة انتشار الموجات، وكذلك الأمر في حال ارتفاع درجات الحرارة لأكثر من 30 درجة مئوية، فتنخفض سرعة انتشار الموجة إلى ما يقارب 5 بالمئة.

3- تأثير محتوى الرطوبة ضمن البيتون

عادةً يكون البيتون ذو الرطوبة المرتفعة مترافقاً مع زيادةٍ في سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية بحيث تزداد السرعة مع ازدياد محتوى الرطوبة، وأثناء الدراسات التي أجراها المهندسون لوحظ أن البيتون في حالته الرطبة تزداد سرعه انتشار الموجات فوق الصوتية فيه بمقدار 3 بالمئة عن سرعه انتشار الموجات ضمن البيتون في حالته الجافة.

4- تأثير وجود قضبان حديد التسليح ضمن البيتون

حيث أثبتت الدراسات أنه في حالة وجود قضبان فولاذ التسليح ضمن الخرسانة تبلغ سرعة انتشار الموجات حوالي مرتين من حالة البيتون لوحده، وعلى ذلك يفضل اختيار الأماكن الخالية من حديد التسليح لإجراء الفحص، وفي حال وجود الحديد كان لابدّ منه عندها يجب أن تصحح النتائج تبعاً لتوضُّع محور قضبان الحديد على مسار انتشار الموجات، والنبضات الإلكترونية.

5- تأثير طول المسار

حيث يتمتع البيتون بعدم التجانس، وعلى ذلك للحصول على نتائج دقيقة لا بدّ من اختيار طول المسار المناسب، وكذلك ليتناسب مع سرعه انتشار الموجات. ^[4]

ما هي تطبيقات واستعمالات جهاز قياس سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية؟

● قياس وحساب معامل المرونة (معامل يونغ الديناميكي).

● الاستفادة بتحديد العلاقة الرابطة بين مقاومة ومتانة البيتون مع سرعة انتشار الموجات، ومدى علاقتها بنوعية الأسمنت، وكذلك المواد الحصوية المستخدمة، وتحديد العيار المناسب لكل خلطة.

● تحديد مدى تجانس البيتون، وتعتبر طريقة جهاز انتشار الموجات من أهمّ الطرق، حيث يتمُّ قياس سرعة انتشار الموجات في أماكن متفرقة، وعلى أعماقٍ كاملة.

● القدرة على تحديد عمق الشقوق ضمن الكتل الخرسانية، ومدى قدرتها على الاستمرار بمرور وانتقال الموجة، ويتوقف ذلك على نوع الشقّ إذا كان عريضاً أو محدود العرض.

● المقدرة على تحديد سماكة بلاطات الأسقف. ^{[3] [4]}

ما هي أهمّ مزايا جهاز انتشار الموجات فوق الصوتية؟

تُعتبر الموجات فوق الصوتية ذات نبضاتٍ حساسةٍ ودقيقةٍ للغاية، وتتمتع بقدرةٍ عالية على اختراق الأسطح الخرسانية، وكذلك يعدُّ من الأمور السهلة القدرة على نقل الجهاز، وحمله من مكانٍ لآخر. ^[3]

ما هي أهمُّ عيوب جهاز انتشار الموجات فوق الصوتية؟

يتطلب هذا الاختبار والفحص عنايةً واهتماماً كبيراً من قبل القائمين عليه عدا صعوبة تطبيق الاختبار على الأسطح غير المنتظمة، واللجوء لاستخدام أدواتٍ لتنعيمها، وأيضاً استخدام مواد هلاميةً في بعض الحالات لتأمين الالتصاق الجيد ما بين السطح البيتوني وجهاز الإرسال والاستقبال. ^[3]