في ظل التوجه العالمي نحو تقنيات بناء أكثر استدامة وفعالية، يعمل الباحثون الدكتور محمد بلال وارث، والدكتور مبارك العلوي والأستاذ الدكتور خليفة الجابري من كلية الهندسة على مشروع طموح يهدف إلى تطوير خرسانة للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام المواد المحلية في سلطنة عمان، مع التركيز على تعزيز الأداء الإنشائي وتحقيق الاستدامة البيئية.

وقد انطلق البحث من مراجعة علمية دقيقة للمركبات الأسمنتية المحلية، بهدف تطوير خلطة خرسانية متقدمة للطباعة ثلاثية الأبعاد، وركز الباحثون على الاستفادة من الموارد الطبيعية المتاحة، مثل طين الكاولينيت والمونتموريلونيت والإيلايت، إلى جانب الحجر الجيري العماني، لكن التحدي لم يكن في اختيار المواد فحسب، بل في تحقيق توازن دقيق بين الخصائص الريولوجية لضمان قابلية الطباعة دون المساس بالمتانة الهيكلية.

وللوصول إلى أعلى مستويات الدقة والكفاءة؛ لجأ الفريق البحثي إلى تقنيات الذكاء الاصطناعي، حيث تم توظيف نموذج Random Forest Regression  لتحليل بيانات 287 خلطة تجريبية؛ مما أتاح التنبؤ بخصائص الخرسانة وتحسين أدائها بصورة دقيقة، وقد أسفرت هذه الجهود عن تطوير خرسانة عالية الأداء، بقدرة تحمّل ضغط تصل إلى 35 ميجا باسكال، ومقاومة انحناء تبلغ 4 ميجا باسكال، فضلًا عن تحسين قوة الترابط بين الطبقات بنسبة 52% مقارنة بالخلطات التقليدية؛ الأمر الذي من يعزز كفاءتها في تطبيقات البناء الحديثة.

ولم يقتصر هذا الابتكار على تطوير الخلطة الخرسانية فحسب، بل شمل أيضًا إضافة مواد ذكية بقدرات استشعار ذاتي، حيث تم دمج أنابيب الكربون النانوية المعاد تدويرها (CNTs) في التركيبة؛ ما أتاح مراقبة أداء الخرسانة بصورة لحظية عبر تحليل مقاومتها الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، عزز الفريق البحثي الخرسانة بخاصية التسخين الذاتي، حيث أظهرت القدرة على توليد حرارة تصل إلى 80 درجة مئوية عند تمرير تيار كهربائي؛ ما يجعلها حلاً مثاليًا للبناء في المناطق الباردة.

كما أثبتت الاختبارات كفاءة هذه الخرسانة في تحمل درجات حرارة عالية تصل إلى 700 درجة مئوية، مع الاحتفاظ بنحو 44% من قوتها الأصلية، وهو ما يعزز استخدامها في المشروعات التي تتطلب مقاومة حرارية عالية.

واستنادًا إلى هذه النتائج المبتكرة، تم التقدم لتسجيل براءة اختراع لهذه التقنية، مع توجه الفريق البحثي نحو توسيع نطاق الدراسة عبر تجربة الخلطات بمواد محلية أخرى، واستكشاف استخدام المنتجات الثانوية الصناعية مثل المطاط المعاد تدويره، إضافةً إلى تطوير خلاط ذكي قادر على ضبط خصائص الخرسانة أثناء الخلط بصورة آلية.

ويذكر أن هذا البحث نقلة نوعية في تقنيات البناء المستدام، حيث يسهم في تحسين كفاءة الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتقليل الأثر البيئي، وتعزيز استخدام الموارد المحلية، مما يرسّخ مكانة سلطنة عمان كواحدة من الدول الرائدة في تبني تقنيات البناء الذكية والمستدامة.