在土木工程領(lǐng)域，用激光加工建材的研究，已進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)40年之久，但進(jìn)展非常緩慢，原因是：激光切割機(jī)加工的成本太高。該領(lǐng)域?qū)す馄鬏敵龉β实囊筇撸驗(yàn)?，在通常情況下，混凝土和其它建材都是很厚、很大的。自上世紀(jì)90年代后期以來(lái)，幾千瓦級(jí)激光器的巨大進(jìn)展，又重新在土木工程領(lǐng)域點(diǎn)燃了研究激光加工建材的熱情。下面,我們將簡(jiǎn)要介紹激光在加工建材方面的最新進(jìn)展，如混凝土、灰泥板材和天然的激光、鉆孔和表面處理等。
激光上釉：對(duì)天然石材和制品進(jìn)行激光上釉的技術(shù)，是在上世紀(jì)90年代早期發(fā)展起來(lái)的，上釉后的產(chǎn)品主要用于護(hù)墻板。用低功率密度的散焦光束熔化表面層，而顏色則可通過(guò)添加金屬離子的方法加到層中去。在天然石材的情況下，可在激光處理之前，用刷子或用其它方法將鹽水中的金屬離子涂到產(chǎn)品的表面上。在水泥制品情況下，可在澆鑄之前,將少量的金屬氧化物粉沫加到灰泥或混凝土混合料中。當(dāng)表面被激光融化時(shí),玻璃層就披上一層與金屬離子或氧化物相應(yīng)的顏色。激光上釉的優(yōu)點(diǎn)是：圖案或顏色深淺很容易通過(guò)改變激光處理參數(shù)調(diào)節(jié)。
激光去污：許多國(guó)家都在研究用激光去除混凝土工事表面和核實(shí)施地面污染層的可行性。通常，污染只在表面附近存在, 再下面的混凝土是沒(méi)有污染的。去除污染的表面層(通常幾毫米厚)，會(huì)大大減小在核設(shè)施報(bào)廢時(shí)要處理的混凝土體積。激光去污的優(yōu)點(diǎn)是：容易實(shí)現(xiàn)遙控操作，這可把工人在污染區(qū)的工作時(shí)間縮到最短，減小二次污染廢物的產(chǎn)生,減少設(shè)備污染?？晒┻x擇的幾項(xiàng)激光去除表面層的技術(shù)有：蒸發(fā)、散裂和熱退化。
表面層蒸發(fā)可用聚焦的高功率激光束在混凝土表面掃描實(shí)現(xiàn)，但此時(shí)的功率密度必須足夠高，至少在幾千瓦/厘米2量級(jí)，而在散裂過(guò)程中，只需使用非聚焦的激光束，功率密度較低，約為200-300瓦/厘米2量級(jí)。在后者情況下，位于表面下的混凝土中的水，瞬時(shí)蒸發(fā)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，這種應(yīng)力會(huì)引起表面層分層和散裂。用水泥散裂方法去除表面層的缺點(diǎn)是：該方法不太穩(wěn)定，只能作為第一個(gè)操作步驟使用。用激光重復(fù)掃描已散裂的區(qū)域幾乎不會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步散裂。為此,這一方法只對(duì)去除2-3毫米的淺表面層有效。去除表面層的第三個(gè)方法是用激光使近表面的混凝土熔化和熱退化。凝固的玻璃層和它下面的熱退化層非常脆弱，很容易用機(jī)械方法去除。激光熔化和機(jī)械清除工序可以重復(fù)，直到去除厚度達(dá)到要求為止。
表面粗化：用CO2激光器在用于大樓的花崗巖表面劃痕和粗化，已于十幾年前在日本演示過(guò)了，人們?cè)噲D用它作為傳統(tǒng)方法的替代品。與噴火粗化法相比，激光劃痕的優(yōu)點(diǎn)是：幾乎不會(huì)使表面下的材料破壞,幾乎不會(huì)影響的強(qiáng)度，不會(huì)破壞石頭的邊緣。
激光上釉：對(duì)天然石材和制品進(jìn)行激光上釉的技術(shù)，是在上世紀(jì)90年代早期發(fā)展起來(lái)的，上釉后的產(chǎn)品主要用于護(hù)墻板。用低功率密度的散焦光束熔化表面層，而顏色則可通過(guò)添加金屬離子的方法加到層中去。在天然石材的情況下，可在激光處理之前，用刷子或用其它方法將鹽水中的金屬離子涂到產(chǎn)品的表面上。在水泥制品情況下，可在澆鑄之前,將少量的金屬氧化物粉沫加到灰泥或混凝土混合料中。當(dāng)表面被激光融化時(shí),玻璃層就披上一層與金屬離子或氧化物相應(yīng)的顏色。激光上釉的優(yōu)點(diǎn)是：圖案或顏色深淺很容易通過(guò)改變激光處理參數(shù)調(diào)節(jié)。
激光去污：許多國(guó)家都在研究用激光去除混凝土工事表面和核實(shí)施地面污染層的可行性。通常，污染只在表面附近存在, 再下面的混凝土是沒(méi)有污染的。去除污染的表面層(通常幾毫米厚)，會(huì)大大減小在核設(shè)施報(bào)廢時(shí)要處理的混凝土體積。激光去污的優(yōu)點(diǎn)是：容易實(shí)現(xiàn)遙控操作，這可把工人在污染區(qū)的工作時(shí)間縮到最短，減小二次污染廢物的產(chǎn)生,減少設(shè)備污染?？晒┻x擇的幾項(xiàng)激光去除表面層的技術(shù)有：蒸發(fā)、散裂和熱退化。
表面層蒸發(fā)可用聚焦的高功率激光束在混凝土表面掃描實(shí)現(xiàn)，但此時(shí)的功率密度必須足夠高，至少在幾千瓦/厘米2量級(jí)，而在散裂過(guò)程中，只需使用非聚焦的激光束，功率密度較低，約為200-300瓦/厘米2量級(jí)。在后者情況下，位于表面下的混凝土中的水，瞬時(shí)蒸發(fā)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，這種應(yīng)力會(huì)引起表面層分層和散裂。用水泥散裂方法去除表面層的缺點(diǎn)是：該方法不太穩(wěn)定，只能作為第一個(gè)操作步驟使用。用激光重復(fù)掃描已散裂的區(qū)域幾乎不會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步散裂。為此,這一方法只對(duì)去除2-3毫米的淺表面層有效。去除表面層的第三個(gè)方法是用激光使近表面的混凝土熔化和熱退化。凝固的玻璃層和它下面的熱退化層非常脆弱，很容易用機(jī)械方法去除。激光熔化和機(jī)械清除工序可以重復(fù)，直到去除厚度達(dá)到要求為止。
表面粗化：用CO2激光器在用于大樓的花崗巖表面劃痕和粗化，已于十幾年前在日本演示過(guò)了，人們?cè)噲D用它作為傳統(tǒng)方法的替代品。與噴火粗化法相比，激光劃痕的優(yōu)點(diǎn)是：幾乎不會(huì)使表面下的材料破壞,幾乎不會(huì)影響的強(qiáng)度，不會(huì)破壞石頭的邊緣。
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