本文摘要:在土木工程领域,对建筑材料激光加工的研究已经进行了大约40年,但由于激光加工的成本太高,进展非常缓慢。

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在土木工程领域,对建筑材料激光加工的研究已经进行了大约40年,但由于激光加工的成本太高,进展非常缓慢。这个领域对激光输出功率的排斥性太高,因为一般来说,混凝土等建筑材料比较厚,相当大。

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自20世纪90年代末以来,几千瓦激光器(如大功率二极管激光器和光纤激光器等)取得了巨大进步。)熄灭了土木工程领域研究激光加工建材的热情。接下来,我们将详细阐述大功率激光在加工建筑材料,如混凝土、石膏板和天然激光、钻孔和表面处理方面的最新进展。

激光施釉:激光施釉天然石材及制品技术发展于90年代初,施釉制品主要用作壁板。表层用低功率密度(约400W/cm2)的离焦光束熔化,通过加入金属离子可以将颜色加入到层中。

对于天然石材,在激光处理之前,可以用刷子或其他方法将盐水中的金属离子涂抹在产品表面。对于水泥制品,可在铸铁前在石膏或混凝土混合物中加入少量金属氧化物粉末。当表面被激光熔化时,玻璃层被一种适合金属离子或氧化物的颜色覆盖。激光上光的优点是,通过改变激光加工参数,可以很容易地调整图案或颜色的厚度。

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激光去污:许多国家正在研究利用激光清除混凝土工事表面,实施地面污染层的可行性。一般来说,污染不仅仅存在于表面附近,下面的混凝土也没有被污染。

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移除受污染的表层(通常厚度为几毫米)不会大大增加离开核设施时要处理的混凝土体积。激光去污的优点是更容易搭建远程操作人员,可以缩短污染区域工人的工作时间,增加二次污染废弃物的产生,增加设备污染。

通过激光去除表面层的几种可选技术是冷却、剥落和热显影。表层冷却(烧蚀)可以通过用高功率激光束扫描混凝土表面来构建,但此时的功率密度必须足够低,至少在几千瓦/平方厘米的数量级,而在剥落过程中,只需用于未讨论的激光束,功率密度较低,约为200-300瓦/平方厘米。在后一种情况下,位于表面下方的混凝土中的水瞬间冷却,产生内部变形,不会导致表层分层和剥落。水泥剥落法去除表层的缺点是这种方法不太稳定,不能作为第一步操作。

用激光重复扫描剥落区域将完全产生进一步的剥落。因此,这种方法只对去除2-3毫米的表层有效。第三种去除表层的方法是用激光熔化并热显影表面附近的混凝土。

冷凝的玻璃层及其下面的热显影层非常弱,可以通过机械方式容易地去除。1999年日本使用Nd:YAG激光系统顺利清理核设施,证明这种方法不切实际。激光熔化和机械清洗过程可以重复进行,直到去除的厚度超过剔除的厚度。

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