Вплив лазерного випромінення на важкий бетон

Abstract

У багатьох країнах (Японія, США, Китай, Польща та ін.) тривалий час проводяться дослідження впливу лазерного випромінення на поверхню різних будівельних матеріалів, зокрема у військових цілях. Глибше вивчено взаємодію лазерного випромінення з поверхнею металів. В останні роки значну увагу вчені приділяють вивченню впливу лазерного випромінення на поверхню бетонів: досліджуються температурні поля, хімічні реакції та напружено-деформований стан в області нагрівання, можливості технологічних впливів на поверхню таких будівельних матеріалів як цегла, гіпс та комірковий бетон, які підтверджують можливості застосування лазера до обробки їх поверхонь. У результаті досліджень зразків кубів з важкого бетону на вплив імпульсного лазерного випромінювання, проведених на кафедрі будівельних конструкцій та мостів отримано п’яту стадію взаємодії лазерного променя з бетоном – холодну плазму на поверхні водо насичених зразків. Досліджено також висушені зразки та зразки природної вологості у віці до двох років. Модельовано аварійний режим роботи захисних конструкцій при високотемпературному місцевому впливі. Вивчено розподіл температур на поверхні та в товщі зразків, зони впливу та руйнування поверхні протягом п’яти хвилин нагрівання. Виявлено особливості руйнування поверхні контакту. З допомогою акустично-емісійного контролю виявлено утворення нормальних макротріщин у бетоні в околі нагрівання. Проаналізовано можливості застосування відомих теоретичних залежностей для опису температурних полів у бетонних зразках, застосування коефіцієнта теплової дифузії, отриманого іншими авторами при дослідженні коміркового бетону.

In many countries (Japan, USA, China, Poland, etc.) the studies of the influence of laser radiation on the surface of various building materials are being carried out for a long time, including the military purposes. Most attention has been paid to the interaction of laser radiation with the surface of metals. In recent years, considerable attention has been paid to the study of the influence of laser radiation on the surface of concrete: the temperature fields, chemical reactions and stressed-deformed state in the field of heating, the possibility of technological influences on the surface of such building materials as brick, gypsum and cell concrete, confirming the possibility of application laser for processing their surfaces. As a result of studies of concrete cube samples on the influence of pulsed laser radiation, conducted on the Department of building construction and bridges, the fifth stage of the interaction of a laser beam with concrete was obtained – a cold plasma on the surface of water-saturated specimens. Dried specimens and samples with natural moisture up to two years age have also been studied. The emergency mode of work of protective structures at high-temperature local influence was modeled. The distribution of temperatures on the surface and in the thickness of the samples, the zones of influence and the destruction of the surface during five minutes of heating have been studied. The features of contact surface destruction are revealed. With the help of acoustic emission control, the formation of normal macro crushes in concrete in the vicinity of heating was found. The possibilities of application of available theoretical dependences for the description of temperature fields in concrete samples, application of the coefficient of thermal diffusion obtained by other authors in the investigation of cellular concrete have been analyzed.