Eine experimentelle Untersuchung des Laserscabblings auf Zement

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 12202 (2022) Diesen Artikel zitieren

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In dieser Studie wurde der Einfluss eines gepulsten Faserlasers mit 250 W Leistung und einer Punktgröße von 40 µm beim Scabbling von sechs Arten von Zementmörtel und drei Arten von Ultrahochleistungsbeton (UHPC) erfolgreich analysiert. Konfokale Mikroskopie auf der Oberfläche der schuppigen Proben verdeutlichte die Bildung von drei unterschiedlichen Zonen: Glasschicht (GL), teilweise geschmolzene Zone (PMZ) und Wärmeeinflusszone (HAZ) mit einzigartigem morphologischen Erscheinungsbild. Die Glasschicht zeigte Blasenbildung, wohingegen entlang der schorfigen Stelle Risse zu erkennen waren. Der Unterschied in der Schorftiefe zwischen Beginn und Ende des Prozesses wurde anhand von 3D-Topographiebildern deutlich. Darüber hinaus wurden die Entwicklung von Poren und die Veränderungen in der Mikrostruktur jeder Zone mithilfe der Rasterelektronenmikroskopie (REM) beobachtet. Eine weitere energiedispersive Röntgenanalyse (EDX) ergab ebenfalls signifikante Veränderungen im Anteil von Silizium und Kalzium innerhalb der Glasschicht und der nicht verarbeiteten Zone (NPZ).

Materialien auf Zementbasis werden aufgrund ihrer geringen Kosten, Verfügbarkeit, technischen Eigenschaften und Haltbarkeit häufig auf vielen Baustellen eingesetzt. Sie werden für den Bau ziviler und industrieller Strukturen wie Fabriken, Produktionseinheiten und Kraftwerke verwendet. In der heutigen Zeit sind Kraftwerke für das Wachstum jeder Zivilgesellschaft äußerst wichtig. In den letzten Jahren wurden mit fossilen Brennstoffen betriebene Kraftwerke schrittweise in Kernkraftwerke umgewandelt, um den Verbrauch fossiler Brennstoffe und den CO2-Ausstoß zu senken1,2. Mit dem Aufkommen grüner Energie und zur Bewältigung von Sicherheitsaspekten in der Neuzeit wurden in Korea jedoch in den letzten vier Jahren mehr als 170 Kernreaktoren endgültig abgeschaltet. In den letzten 40 Jahren wurden mehr als 85 kommerzielle Leistungsreaktoren, 45 Versuchs- oder Prototyp-Leistungsreaktoren, über 250 Forschungsreaktoren und viele Brennstoffkreislaufanlagen aus dem regulären Betrieb genommen3,4.

Dies hat zu einer erhöhten Anzahl von Stilllegungen und Dekontaminationen von Betonkonstruktionen und -komponenten von Kernkraftwerken geführt. Konkret wird berichtet, dass beim Rückbau von gasgekühlten und Druckwasserreaktoren 750 bis 900 Tonnen radioaktives Betonmaterial anfallen können. Beim Rückbau des koreanischen Forschungsreaktors (KKR-2) entstanden 260 Tonnen radioaktiver Beton und mehr als 60 Tonnen mit Uranverbindungen kontaminierter Betonabfälle5,6. Die Entstehung dieses radioaktiven Betons wird hauptsächlich auf die Exposition radioaktiver Flüssigkeiten und Aerosole während des Betriebs zurückgeführt. Darüber hinaus nimmt sein Dickenanteil in den Strukturen in der Nähe der Kernreaktoren zu. Die Entsorgung dieses Abfallprodukts kann relativ kostspielig und schwierig sein, da dabei die Regeln der Atommüllentsorgung eingehalten werden müssen7.

Um das Volumen des Atommülls während der Stilllegung nach einer fast 40-jährigen Nutzung zu verringern, wird eine 8–12 mm dicke kontaminierte Betonschicht entweder durch mechanische, chemische oder biologische Verfahren entfernt5,8. Der traditionelle zerstörerische mechanische Prozess wie Schaben, Sandstrahlen und Schrubben führt hauptsächlich zu feinen sekundären Abfallprodukten, grober Endbearbeitung, hohen Vibrationen, dem Einsatz schwerer Ausrüstung und dem Verbrauch höherer Arbeitskosten. Insbesondere die Produktion feiner sekundärer Abfallprodukte birgt manchmal auch die Gefahr, dass bei den umliegenden Arbeitern Sauerstoffmangel entsteht9. Darüber hinaus wird beim chemisch-biologischen zerstörungsfreien Verfahren das Sekundärabfallaufkommen reduziert. Allerdings verunreinigt der sekundäre chemische Abfall in Form von Flüssigkeit oder Schlamm das Grundwasser oder gelangt in den Ozean und beeinträchtigt so den natürlichen Wasserlebensraum. Darüber hinaus werden bei der chemischen Dekontamination gesundheitsschädliche Säuren und Chelatbildner eingesetzt, die durch giftige Dämpfe ebenfalls zu Schäden für die Bediener führen können. Abgesehen von Naturgefahren ist die Tiefe des durch chemische und biologische Dekontaminationen entfernten Materials begrenzt und kann sehr zeitaufwändig sein5.

Andererseits hat die Laserbearbeitung mehrere Vorteile: Fernsteuerung, berührungsloser Prozess, hohe Präzision, kein Bedarf an sekundären Medien, die den Prozess unterstützen, keine Reaktionskräfte, geringer Lärm, Vibrationen und Staub10. Einige Forscher glauben jedoch, dass bei der Laserbearbeitung einige Staubpartikel in einem alveolengängigen Bereich erzeugt werden können. Diese Probleme können jedoch durch den Einsatz von Staubabsaugsystemen gemildert werden. Aufgrund ihrer rasanten Entwicklung ist die Laserbearbeitung eine vielversprechende Technologie zur Beseitigung von Defekten auf Betonoberflächen auf Baustellen. Die Laserbearbeitungsfähigkeit von Beton war Gegenstand verschiedener Studien10,11,12,13. Aufgrund seiner herausragenden Vorteile wird das Laserschneiden seit Jahrzehnten im Bauwesen und auf Baustellen eingesetzt. Im Jahr 1994 wurde gezeigt, dass ein CO2-Laser mit einer Leistung von 9 kW und einer Schnittgeschwindigkeit von 0,4 cm/min ca. 300 mm große Betonblöcke schneiden kann14. Aufgrund der Betriebsschwierigkeiten des Lasersystems wurde diese Technik jedoch nicht übernommen. Die Anwendung von Faserlasern hat die Bedienbarkeit und Flexibilität von Lasersystemen ermöglicht, um die Betriebsnachteile zu überwinden. Es wurden viele Studien durchgeführt, um die Laserbearbeitung von Beton zu untersuchen. Die meisten Studien konzentrierten sich auf das Laserschneiden und Bohren von Beton. Nagai et al.15 führten eine Studie durch, um die Schnitttiefe an Betonen unterschiedlicher Druckfestigkeit durch gleichzeitige Verwendung von Lasern mit 6 kW und 9 kW Leistung zu bestimmen. Das Hauptergebnis zeigte, dass der Schnittunterschied zwischen Anfangs- und Endpunkt von der Höhe der Laserwärmeakkumulation abhing. Darüber hinaus untersuchten Lee et al.16 auch die Auswirkung der Laserscangeschwindigkeit auf das Schneiden von zementbasiertem Material. Die Schneideigenschaften entsprechend der Lasergeschwindigkeit wurden angegeben. Durch die Zugabe von Quarzsand zum zementbasierten Material verringerte sich die Eindringtiefe. Auch die Oberfläche der Proben nach dem Experiment wurde dokumentiert. Darüber hinaus untersuchten Nguyen et al.17 die Entfernung von Beton mithilfe eines quasikontinuierlichen Hochleistungsfaserlasers. Die Experimente wurden durchgeführt, um die Entfernungsleistung durch nach oben und unten gerichtete Laserbestrahlung zu testen. Die Ergebnisse zeigten, dass die nach oben gerichtete Laserbestrahlung durch die Wirkung der Schwerkraft eine verbesserte Leistung bei der Betonentfernung zeigte.

Neben den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des Lasers beim Schneiden und Bohren von Beton kam die Lasertechnik auch bei der Betonverglasung zum Einsatz. Lawrence et al.18 nutzten einen 2,5-kW-Hochleistungsdiodenlaser (HPDL), um die Verschleißfestigkeit der Betonoberfläche durch Glasieren zu erhöhen. Darüber hinaus wurde eine Vergleichsstudie zum Laserglasieren zwischen CO2- und Hochleistungsdiodenlasern (HPDL) durchgeführt, um die Leistung jedes Lasers beim Glasieren von Beton zu demonstrieren. Diese Studie analysierte und präsentierte die Eigenschaften der Mikrostruktur und Morphologie des laserglasierten Betons19.

Wie oben erläutert, wurde die Lasertechnologie in den letzten drei Jahrzehnten erheblich weiterentwickelt und in vielen Bereichen eingesetzt. Über Hochleistungslaser beim Abtragen von gewöhnlichem Beton im Baubereich wurde jedoch nicht viel berichtet und es bedarf einer eingehenderen Analyse, um die Wechselwirkung mit dem Beton zu verstehen. Peach et al.20,21,22,23 untersuchten das Laser-Scabbling von Betonmaterialien unter Verwendung einer niedrigen Laserleistungsdichte (Laserleistungsdichte von 176,83 W/cm2; Laserleistung eines 5-kW-CO2-Lasers und einem Punktgrößendurchmesser von 60 mm). ). Die Autoren berichteten, dass die Hauptfaktoren für die Mechanismen dieser Scabbling-Methode thermischer Stress und Porendruckabplatzungen seien. Diese Ergebnisse wurden aufgrund des Scabbling-Zustands des Lasers mit geringer Leistungsdichte erzielt. Die Autoren legten wichtige Kriterien fest, die sich auf die Laserzerkleinerung von Beton auswirken. Die Zusammenhänge zwischen Lasereinwirkungszeit, Oberflächentemperatur und Abtragsvolumen wurden in verschiedenen Betonarten untersucht. Darüber hinaus verwendeten Heo et al.24 auch eine Laserquelle mit 5 kW und einem Abstand von 900 mm, um den Einfluss des Feuchtigkeitsgehalts und des Mischungsverhältnisses des Betons beim Laser-Scabbling zu ermitteln. Die Effizienz des Laserscabblens bei lufttrockenem und oberflächengesättigtem Trockenbeton ist höher als bei ofentrockenem Beton. Auch das Abplatzen des Betons wurde durch diese Laser-Scabbling-Methode als Hauptmechanismus bestätigt. Darüber hinaus führten Huynh et al.25 Laser-Scabbling an Zementmörteln durch, um die Auswirkung des Quarzsandanteils auf die Scabbeltiefe und die Farbveränderung innerhalb der Scabbelzone zu untersuchen.

Die aktuelle Studie untersucht die Wechselwirkung von Hochleistungsdichtelasern mit Beton neun verschiedener Zusammensetzungen. Für jede Art von Betonzusammensetzung wurden drei verschiedene Laserscangeschwindigkeiten variiert, um ihre Auswirkungen auf das äußere Erscheinungsbild in Form von Farbveränderungen, Blasenbildung und Rissbildung zu untersuchen. Die vorliegende Studie wird untersucht, indem die erzeugte Glasschicht, die teilweise geschmolzene Zone, die Wärmeeinflusszone und die nicht verarbeitete Zone charakterisiert werden, indem ihre morphologischen und elementaren Zusammensetzungsänderungen auf der Oberfläche und im Querschnittsbereich analysiert werden. Darüber hinaus wurde auch über die Auswirkung der Lasergeschwindigkeit und der Betonzusammensetzung auf die Schorftiefe berichtet. Die Identifizierung der glasigen Schichtzone wird durch EDX-Linienscananalyse bestätigt.

Der in dieser Studie verwendete kommerzielle Zement war gewöhnlicher Portlandzement (OPC) Typ 1 aus Korea mit einer mittleren Partikelgröße von 0,35 µm. Als Bindematerial zur Herstellung des UHPC wurde Silicastaub (Elkem 940U; mittlere Partikelgröße 0,30 µm) verwendet. Für das Laser-Scabbling-Experiment wurden neun Arten zementbasierter Materialien, darunter UHPCs und Mörtel, entsprechend den Matrixanteilen vorbereitet, wie in Tabelle 1 gezeigt. Außerdem wurden zwei Arten von Quarzsand mit einer durchschnittlichen Größe von 0,25 mm verwendet und 1,45 mm. Zur Berechnung der Mischungsverhältnisse wurde die absolute Masse herangezogen und die Komponenten mit einem Labormischer vermischt. Zementmörtel bestand aus den drei Hauptkomponenten Zement, Quarzsand und Wasser. In dieser Studie wurden die Bezeichnungen CM und LP verwendet, um zwei verschiedene Arten von Zementmörtel zu kennzeichnen. Im Fall von CM gab es drei CM-Typen mit unterschiedlichen Anteilen an Quarzsand in der Probenmischung, um den Einfluss des Quarzsandanteils auf den Laser-Scabbling-Prozess zu beurteilen. Im Fall von LP hingegen gab es drei LP-Typen mit unterschiedlichen Wasseranteilen beim Mischen der Proben, um den Effekt des Wasseranteils beim Laser-Scabbling-Prozess zu bewerten. Die Zementmörtelproben wurden durch 5-minütiges Trockenmischen von Zement und Quarzsand hergestellt, dann wurde Wasser hinzugefügt und das Mischen wurde weitere 3 Minuten lang durchgeführt. Bei UHPC-Proben wurden der Zement und der Quarzsand ebenfalls zunächst 5 Minuten lang trocken gemischt; Als nächstes wurden Silicastaub und Silicapulver vorsichtig zugegeben und 3 Minuten lang trocken gemischt. Nach dem Trockenmischen wurde Wasser zugegeben und etwa 3 Minuten lang weiter gemischt. Um die Fließfähigkeit der frischen UHPC-Mischung bei einem niedrigen Wasser/Bindemittel-Verhältnis sicherzustellen, wurde kontinuierlich ein Superweichmacher auf Polycarboxylatbasis mit einem Feststoffgehalt von 25 Gew.-% zugegeben. Laut der früheren Studie können Quarzstaub und Quarzpulver in UHPC-Mischungen als feine Aggregate wirken, die Hydratation verbessern und die Druckfestigkeit von UHPC auf über 150 MPa, die Bindungseigenschaften, die schnelle Bildung von Hydratationsprodukten, die hohe Duktilität und die ausgezeichnete Haltbarkeit erhöhen26,27, 28,29. Aufgrund der offensichtlich optimalen Packungsdichte und der begrenzten Verwendung grober Zuschlagstoffe wird UHPC, wie oben erwähnt, als homogener als normalfester Beton im Vergleich zu gewöhnlichem Zementmörtel definiert. Alle Mörtel- und UHPC-Proben wurden in einer prismenförmigen Form mit den Abmessungen 80 × 80 × 15 mm3 ohne äußere Vibrationen gegossen. Die gegossenen Proben wurden mit einer Plastikfolie abgedeckt und 24 Stunden bei Raumtemperatur gelagert. Anschließend wurden alle Proben aus der Form genommen und 28 Tage lang bei 25 °C in Wasser ausgehärtet. Abschließend wurden alle Proben aus dem Wasser genommen und 5 Stunden lang in einem Labortrockner bei 90 °C getrocknet, um das Wasser zu entfernen.

Das Experiment wurde mit einem 300 W gepulsten Ytterbium-Faserlaser (IPG YLPN-2-20-500-300) durchgeführt, der bei einer Wellenlänge von 1064 nm arbeitete. Die Laserstrahlqualität (M2) beträgt 1,41. In dieser Studie betrug die Ausgangslaserleistung 250 W bei einer Brennfleckgröße von 40 µm. Der Scabbling-Prozess erfolgte im gepulsten Lasermodus. Einzelheiten zu den für diese Studie verwendeten Laserparametern sind in Tabelle 2 aufgeführt. Der Abstand von der F-Theta-Linse zum Brennpunkt auf der bestrahlten Probenoberfläche betrug 180 mm. Jede Testprobe wurde auf einer Fläche von 10 mm (Länge) × 10 mm (Breite) nach unten bestrahlt, um den Scabbling-Prozess durchzuführen, wie in Abb. 1 gezeigt. Der Scabbling-Pfad bestand aus einer quadratischen Linie und Zickzack-Schraffurlinien mit Abständen Schraffur von 0,3 mm. Das Laser-Scabbling-Verfahren ist auch in Abb. 1b dargestellt. Darüber hinaus wurde eine Versuchskammer geschaffen, um die negativen Auswirkungen von Spritzern während des Testprozesses auf die F-Theta-Linse zu beseitigen. Durch einen Einlass an der Seite der Kammer wurde der Rauchabsauger hinzugefügt und direkt mit der Kammer verbunden, um heiße Spritzer und Dämpfe abzusaugen, wie in Abb. 1a dargestellt. Darüber hinaus wurde oben auf der Kammer eine Quarzplatte mit einer Dicke von 2,5 mm installiert. Mit einem UV-VIS-Spektrophotometer (SolidSpec-3700, Shimadzu) wurde die Durchlässigkeitsrate von Quarzplatten im Wellenlängenbereich von 200 bis 2400 nm gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Transmissionsrate der Quarzplatten für die Wellenlänge von 1064 nm 93,5 % betrug. Tatsächlich wurde eine Messung mit einem Lasermessgerät durchgeführt, um die tatsächliche Ausgangsleistung des Lasers auf der bestrahlten Oberfläche zu messen, und der Wert wurde bei einer Laserleistung von 250 W mit 245,9 W aufgezeichnet.

(a) Versuchsaufbau, (b) Laser-Scabbling-Verfahren.

Nach dem Laser-Scabbling-Prozess wurde die Oberflächenbeobachtung mit einem konfokalen Mikroskop Leica DVM6 (Leica Microsystems Ltd., Seoul, Südkorea) durchgeführt. Darüber hinaus wurden die ausgewählten Proben mit einem mechanischen Schneidgerät (Dewalt-Schneidegerät, Modell D28720) relativ in der Mitte der Probe geschnitten. Anschließend wurden die Proben geschliffen, um eine klare Oberfläche für die Beobachtung mit einem konfokalen Mikroskop Leica DVM6 bereitzustellen. Die Beobachtungszone war 17,46 mm (Länge) × 12,23 mm (Breite) × 11,35 mm (Dicke). Anschließend wurde die Oberfläche der Probe mit einer Mischung aus Platin (Pt) und Zirkonium (Zr) beschichtet. Eine hochauflösende Rasterelektronenmikroskopie und eine EDX-Untersuchung wurden im REM-Gerät (Mira CMH, TESCAN, Brünn, Tschechische Republik) durchgeführt. Die Strahlintensität wurde auf 20,0 kW eingestellt, bei einem Arbeitsabstand von 15,3 mm. Aufgrund der Inhomogenität des Betons wurden mindestens drei Duplikate jeder Zone gemessen.

Zwei wichtige Erkenntnisse über das äußere Erscheinungsbild des Laser-Scabbling-Prozesses waren die Bildung der glasigen Schicht und die Dimensionsvariation des Scabbel-Bereichs in allen Fällen von CM-, LP- und UHPC-Proben, wie in den Abbildungen dargestellt. 2, 3, 4.

(a) Oberflächenbeobachtung von Proben der CM-Serie; (b) Dimension von CM-Serienproben unter Verwendung der konfokalen Mikroskopie.

(a) Oberflächenbeobachtung von Proben der LP-Serie; (b) Dimension von Proben der LP-Serie unter Verwendung der konfokalen Mikroskopie.

(a) Oberflächenbeobachtung von Proben der UHPC-Serie; (b) Dimension von Proben der UHPC-Serie unter Verwendung der konfokalen Mikroskopie.

Im Fall der CM-Serie ergaben die Oberflächenbeobachtungen, dass eine Erhöhung des Quarzsandanteils in CM-Proben zu Farbveränderungen und einer erhöhten Menge an Ablagerungen auf den Probenoberflächen führte, wie in Abb. 2a dargestellt. Darüber hinaus ist in Abb. 2a auch zu erkennen, dass die Rissbildung auf der Oberfläche mit zunehmendem Quarzsandanteil deutlich reduziert wurde. Außerdem führte die Verringerung der Scangeschwindigkeit zu mehr Rissen und Ablagerungen auf der Probenoberfläche.

Oberflächenbeobachtungen für LP-Serien sind in Abb. 3a dargestellt. Es ist ziemlich offensichtlich, dass die Proben der LP-Serie einen höheren Anteil an Quarzsand aufweisen als die Proben der CM-Serie, wie in Tabelle 1 zu sehen ist. Die Oberfläche der laserzerkratzten LP-Proben zeigte, dass eine Verringerung der Laserscangeschwindigkeit mehr Ablagerungen und die Bildung von Ablagerungen erzeugt Risse. Anders als bei der CM-Serie wurden bei LP-Proben keine Farbveränderungen beobachtet. Darüber hinaus war der Einfluss des Wasseranteils auf der schuppigen Oberfläche auch bei Proben der LP-Serie nicht eindeutig.

Das Oberflächenerscheinungsbild der lasergeschabten UHPC-Proben, wie in Abb. 4a dargestellt, weist eine glasige Schicht innerhalb der bearbeiteten Zone auf, ähnlich wie bei den Proben der CM- und LP-Serie in Abb. 4a. 2a und 3a. Darüber hinaus nahm das Auftreten von Trümmern dramatisch ab und war rund um die bearbeitete Zone kaum noch zu erkennen. Eine der Erklärungen für die Trümmerbildung auf der Oberfläche des Probenbereichs war der Einfluss des Rückstoßdrucks, der während des Laserprozesses auf zementbasiertes Material entsteht17. Es wird erwartet, dass die höhere Druckfestigkeit und Bindungseigenschaften von UHPC im Vergleich zum Zementmörtel die Bildung von Ablagerungen auf der Oberfläche von UHPC-Proben verringerten30. Im Vergleich zur CM- und LP-Serie zeigte der Einfluss der Laserbestrahlung auf zementbasierte Materialien bei Proben der UHPC-Serie signifikante Farbveränderungen.

Nach dem Scabbling-Prozess wurde in der verarbeiteten Zone eine glasartige Schicht erzeugt, wie oben beschrieben. Der Scabbling-Bereich betrug als Sollmaß 10 × 10 mm2. Die Unterschiede in der Zusammensetzung des Probenbetons und der Scangeschwindigkeit führten jedoch zu einer Abweichung der gewünschten Abmessungen innerhalb der bearbeiteten Zone auf den Oberflächenproben.

Abbildung 2b zeigt die Dimension der CM-Serie, einschließlich der Länge und Breite des Beobachtungsbereichs. In den meisten Fällen der CM0,2-Probe wiesen die Länge und Breite des bearbeiteten Bereichs geringfügige Abweichungen von den anderen beiden CM-Proben auf. Im Fall von CM0,2 betrug die durchschnittliche Länge des bearbeiteten Bereichs bei Laserscangeschwindigkeiten von 3 mm/s, 5 mm/s und 7 mm/s 12,57 mm, 12,55 mm bzw. 12,59 mm. Außerdem betrug die durchschnittliche Breite der verarbeiteten Scangeschwindigkeiten von 3 mm/s, 5 mm/s und 7 mm/s 11,92 mm, 11,81 mm bzw. 12,28 mm. In den meisten Fällen war bei zerkratzten Proben die Breite des bearbeiteten Bereichs kleiner als die Länge des bearbeiteten Bereichs. Insbesondere war die Dimensionsvariation der Breite in allen Ergebnissen deutlich geringer als die der Länge.

Zu beachten ist, dass der Etikettenindex der LP-Serie den Wasseranteil angibt. Die Erhöhung des Wasseranteils in der Mischprobe führte zu einer Vergrößerung der bearbeiteten Fläche bei der niedrigsten Scangeschwindigkeit von 3 mm/s, wie in Abb. 3b dargestellt. Diese Tendenz war jedoch bei höheren Scangeschwindigkeiten wie 5 mm/s und 7 mm/s nicht zu beobachten. Der maximale mittlere Längenwert von 13,67 mm wurde in der Probe LP0,45 bei einer Scangeschwindigkeit von 3 mm/s gefunden, wohingegen der minimale mittlere Längenwert 11,94 mm betrug, gemessen in der Probe LP0,45 bei einer Scangeschwindigkeit von 7 mm/s. Im Vergleich zur Probe der CM-Serie war die Dimensionsvariation der LP-Proben höher. Da LP-Proben mehr Wasser enthielten, wird erwartet, dass die Wasserverdampfungsphänomene während der Laserbestrahlung die Dimensionsschwankungen verstärken.

Die Dimension der Proben der UHPC-Serie ist in Abb. 4b dargestellt. Insgesamt war die Dimensionsvariation der UHPC-Proben im Vergleich zu LP-Proben geringer. Mit zunehmender Laserscangeschwindigkeit war die Änderung der mittleren Breite unbedeutend, wohingegen die mittlere Länge deutlich reduziert wurde. Daher kann beobachtet werden, dass die Länge des verkrusteten Bereichs in allen Fällen von UHPC-Proben stärker von der Laserscangeschwindigkeit abhängt. Darüber hinaus ist die Stabilität der Breite von UHPC im Vergleich zu den Proben der CM- und LP-Serie präziser. Interessanterweise wurde anschließend bestätigt, dass die Unterschiede zwischen der Länge und Breite des verarbeiteten Bereichs in der UHPC-1-Probe bei Scangeschwindigkeiten von 5 mm/s und 7 mm/s gering waren. Der maximale Längenwert betrug 13,69 mm bei der UHPC-2-Probe mit einer Laserscangeschwindigkeit von 3 mm/s. Ebenso betrug der maximale Längenwert 13,15 mm bei UHPC-3 mit einer Laserscangeschwindigkeit von 3 mm/s. Die geringste in UHPC-1 beobachtete Dimensionsschwankung ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass es Quarzsand vom Typ 1 als Zuschlagstoffkomponente enthielt, wie in Tabelle 1 aufgeführt.

Abbildung 5a,b zeigt das Oberflächenprofil von zerkratzten Proben und den Laserbearbeitungspfad bei einer Scangeschwindigkeit von 5 mm/s. Darüber hinaus konnte anhand der 3D-Topographieoberfläche, wie in Abb. 5a dargestellt, beobachtet werden, dass die tiefere Schältiefe in den meisten Fällen am Ende der Verarbeitungszone erreicht wurde. Im Gegensatz dazu wurde die Scabbling-Tiefe nicht bei allen CM-, LP- und UHPC-Proben zu Beginn der Verarbeitung erreicht. Zu Beginn des Prozesses, als die Laserquelle die Proben bestrahlte, erreichte die Oberflächentemperatur schnell die Glasübergangstemperatur (~ 1300 °C)10, wodurch sich eine harte Glasschicht bildete und etwas zusätzliches Volumen ansammelte. Am Ende des Prozesses überstieg die Temperatur aufgrund des in Abb. 5b dargestellten Wärmestaus die Glastemperatur, was zur erfolgreichen Entfernung des Betons aus den Proben führte15,31. Es wird erwartet, dass am Ende der Bearbeitungszone bei geringerer Laserscangeschwindigkeit eine höhere Wärmemenge erzeugt wird. Außerdem ist der Rückstoßdruck am Ende des Prozesses höher als im Anfangsstadium des Prozesses. Der Rückstoßdruck nimmt mit zunehmender Oberflächentemperatur zu17. Somit ist der Unterdruck am Ende des Scabbling-Vorgangs auch eine Folge des Rückstoßdrucks.

(a) 3D-Oberflächentopographiebilder von Proben bei einer Scangeschwindigkeit von 5 mm/s, (b) Schema der lasergepulsten Wärmeakkumulation.

Abbildung 6a–d zeigt die grafische Darstellung des Tiefenprofils für alle Proben in der relativen Mitte der verkrusteten Zone. In Abb. 6a wurde entlang der Linie A-A' die Scabbling-Tiefe für die Scangeschwindigkeit von 5 mm/s gemessen. Im Fall der CM-Serie wies die CM0,2-Probe, die im Mischdesign den niedrigsten Quarzsandanteil aufwies, die maximale Schorftiefe auf, wie in Abb. 6b dargestellt. Der maximale Tiefenwert der CM0,2-Probe betrug 7,25 mm, während er bei den CM0,4- und CM0,6-Proben 4,39 mm bzw. 4,29 mm betrug. Dieser Befund zeigt, dass die Schorftiefe für CM-Proben vom Anteil an Quarzsand abhängt. Bei CM0,4-Proben wurden die beiden scharfen, steilen Tiefen in einem Abstand von 2 mm und 6 mm gebildet. Es wird erwartet, dass sich beim Laser-Scabbling die Gasblase, die sich innerhalb der Glasschicht bildet, ausdehnt und explodiert und Löcher auf der Oberfläche bildet17.

Querschnittsprofil von Proben bei einer Scangeschwindigkeit von 5 mm/s: (a) 3D-Ansicht von CM2; (b) CM-Proben mit A-A'-Profil; (c) LP-Proben mit A-A'-Profil; (d) UHPC-Proben mit A-A'-Profil.

Bei den LP-Proben nahm die Schorftiefe im Vergleich zur Probe der CM-Serie deutlich ab. Der maximale Schorftiefenwert wurde mit 4,04 mm bei der Probe mit dem höchsten Wasseranteil von LP0,45 gemessen, wie in Abb. 6c dargestellt. Im Vergleich zu den Proben der CM- und LP-Serie nahm die Scabbling-Tiefe der UHPC-Proben deutlich ab, wie in Abb. 6d dargestellt. Die maximale Schorftiefe wurde bei der UHPC-2-Probe, gemischt mit Quarzsand vom Typ 2 mit der kleinsten mittleren Abmessung von 0,25 mm, bei 2,21 mm gemessen. Daraus lässt sich ableiten, dass die geringere Aggregatgröße auch die Schorftiefe beeinflussen kann.

Die 3D-Topographiestudie ergab die Bildung von zusätzlichem Volumen (AV) und Entfernungsvolumen (RV) nach dem Scabbling-Prozess. Daher wurde eine eingehende Untersuchung aller Proben bei drei verschiedenen Laserscangeschwindigkeiten durchgeführt. Ein zusätzliches Volumen wurde durch das Volumen der erzeugten Glasschicht über der ursprünglichen Referenzoberfläche der Probe bestimmt. Andererseits wurde das Entfernungsvolumen durch den Hohlraum definiert, der nach dem Abkratzen des Materials unter der ursprünglichen Referenzoberfläche der Probe entstand, wie in den Abbildungen dargestellt. 7a,b.

(a) UHPC-2 mit einer Scangeschwindigkeit von 5 mm/s, 3D-Topografie-Oberflächenbilder, (b) RV- und AV-Definition.

Abbildung 8a–c beschreibt die Volumenänderungen in Abhängigkeit von Scangeschwindigkeit und Materialtyp. Insgesamt war der AV in den CM-Proben niedriger als der RV, wie in Abb. 8a dargestellt. Der maximale RV wurde an der CM0,2-Probe von 264,3 mm3 bei einer Laserscangeschwindigkeit von 3 mm/s gemessen. Der höhere Quarzsandanteil in CM-Proben und die schnellere Laserscangeschwindigkeit führten zu einer Verringerung des RV. Darüber hinaus war die Bildung von AV in der Probe der CM-Serie mit Ausnahme der CM0,6-Probe unbedeutend.

Entfernungsvolumen (RV) und zusätzliches Volumen (AV) von Laser-Scabbling-Proben: (a) CM-Serie, (b) LP-Serie, (c) UHPC-Serie.

Im Gegensatz dazu bildete sich bei LP- und UHPC-Proben signifikant AV, wie in den Abbildungen dargestellt. 8b,c. Bei LP-Proben führte die Erhöhung der Laserscangeschwindigkeit zu einer signifikanten Bildung von AV und einer Verringerung von RV. Der maximale RV-Wert wurde für LP0,25 von 223,5 mm3 erhalten, wenn die Laserabtastung 3 mm/s betrug. Bei einer Laserscangeschwindigkeit von 5 mm/s betrug die RV von LP0,45 jedoch 188,1 mm3 und war größer als die von LP0,25 und LP0,35, die RVs von 148,8 mm3 bzw. 118,9 mm3 aufwiesen. Darüber hinaus wurde bei einer Laserscangeschwindigkeit von 7 mm/s festgestellt, dass der RV-Unterschied für LP-Proben unbedeutend ist. Bei einer Laserscangeschwindigkeit von 7 mm/s wurde der AV in LP-Proben deutlich höher als der RV.

In UHPC-Proben war der AV vollständig höher als der RV, wie in Abb. 8c dargestellt. Ähnlich wie bei der Scabbling-Tiefenbeobachtung wurde der maximale RV von UHPC für die UHPC-2-Proben von 86,13 mm3 gemessen, wenn die Laserscangeschwindigkeit 3 mm/s betrug. Unterdessen war das RV von UHPC-1 und UHPC-3 nicht viel unterschiedlich. Daraus kann geschlossen werden, dass die Aggregatgröße eine wesentliche Rolle beim Laser-Scabbling spielte, da die UHPC-1- und UHPC-3-Proben mit Aggregaten hergestellt wurden, die eine größere Größe (1,45 mm) hatten als die UHPC-2-Probe (0,25 mm). ). Darüber hinaus ist es auch richtig, dass der höchste Silikatanteil bei der UHPC-Probenherstellung zu einer deutlichen Bildung der Glasschicht führte, die auch die Durchdringung des Laserstrahls einschränkte.

Die obigen Ergebnisse zeigen, dass AV größer als RV ist, hauptsächlich bei LP- und UHPC-Proben. RV und AV hängen hauptsächlich von den Laser-Scabbling-Parametern und der Zusammensetzung der Zementmaterialien ab. Das zusätzliche Volumen bezieht sich, wie oben erläutert, auf die glasartige Schichtbildung, deren Natur sich völlig von der der zementbasierten Materialien unterscheidet. Somit lässt sich interpretieren, dass die Laserinteraktion mit dem Beton das Material abtragen und auch seine Eigenschaften verändern kann. Es wird erwartet, dass die gebildete Glasschicht während der Stilllegung der Kernkraftwerke die radioaktive Oberfläche der Betonwand einfangen kann.

Nach dem Laser-Scabbling-Prozess wurde eine Probe von jedem der drei Typen (CM, LP und UHPC) für die Mikrostrukturanalyse ausgewählt. Um den Einfluss des Wasser- und Quarzsandgehalts zu untersuchen, wurde LP0,45 als Material mit dem höchsten Wassergehalt ausgewählt, während CM0,4 mit niedrigem Quarzsandgehalt und UHPC-2 das höchste Material waren. Abbildung 9a,b zeigen die Vorbereitung des Querschnitts und die Eigenschaften der CM0,4-Probe.

(a) Querschnittsvorbereitung, (b) Querschnittsansicht der CM0,4-Probe bei 5 mm/s Scangeschwindigkeit.

Gemäß den aus der Querschnittsansicht beobachteten Ergebnissen wurden vier Hauptzonen der Proben entdeckt, wie z. B. eine glasige Schicht, eine teilweise geschmolzene Zone (PMZ), eine Wärmeeinflusszone (HAZ) und eine nicht verarbeitete Zone dargestellt in Abb. 10.

Illustratorbilder von 4 Hauptzonen im Querschnitt.

Wenn ein Laserpuls auf die Oberfläche des zementbasierten Materials einwirkte, wurde die Probe durch die Absorption der Energie schnell erhitzt. Darüber hinaus führten die chemischen und physikalischen Veränderungen der Elemente in zementbasierten Materialien unter dem Einfluss lasergestützter Erwärmung zur Bildung glasartiger Schichten, die hauptsächlich aus SiO2 bestehen. Durch den Dehydrierungs- und Zersetzungsprozess zementbasierter Materialien während der Laserbearbeitung werden mehrere physikalische und chemische Reaktionen verursacht. Der Dehydrierungsprozess erhitzter Zementpasten und Veränderungen in der Phase der Aggregatelemente führten zu Farbveränderungen von erhitztem Material auf Zementbasis29,32. Darüber hinaus werden die Farbveränderungen der bearbeiteten Zone, die eine glasige Schicht erzeugt haben, im Vergleich zu den anderen Bereichen visuell beobachtet33. Wignarajah et al.34 berichteten, dass das Vorhandensein von Metalloxiden in den Zementproben zu einer Verfärbung der vom Laser betroffenen Oberflächenschicht führte. Obwohl die glasartigen Schichten hauptsächlich SiO2 enthalten, erscheint die Farbe der glasartigen Schicht auch aufgrund der Wechselwirkung des Lasers mit Metalloxiden, die in der Materialzusammensetzung vorhanden sind, wie in Tabelle 3 aufgeführt.

Die teilweise geschmolzene Zone wurde zwischen der glasigen Schichtzone und der HAZ gefunden. Abbildung 11 zeigt ein Beispiel der vier Hauptzonen der Probe nach dem Laser-Scabbling-Prozess. Aufgrund der direkten Wechselwirkung der Laserstrahlung auf die Oberflächenprobe war die Temperatur in der bearbeiteten Zone beim Laser-Scabbling-Prozess am höchsten. In anderen Zonen nahm sie allmählich ab, da die Wärme auf die umliegenden Zonen übertragen wurde. Aufgrund des unterschiedlichen Wärmegradienten wurden in den Glasschichtzonen, PMZ und HAZ unterschiedliche Arten von Phasenänderungen von Betonkomponenten wie Zement und Zuschlagstoffen beobachtet. Darüber hinaus wurde davon ausgegangen, dass die Farbänderung in der Glasschicht, PMZ und HAZ eine verteilte Folge der Laserbestrahlungstemperaturen war.

Das Erscheinen von 4 Zonen der Probe CM0,4 bei einer Scangeschwindigkeit von 5 mm/s.

Innerhalb der teilweise geschmolzenen Zone wird erwartet, dass die Temperatur größtenteils zwischen 600 und 1000 °C schwankt. Dies löste die Bildung von β-C2S, die Veränderung in der zweiten Phase von C-S-H und den Dolomitzerfall weiter aus. Darüber hinaus führten die Zersetzung von Portlandit und der Quart-Phasenwechsel β-α in Aggregaten und Sand zur Bildung von PMZ35,36,37.

Die HAZ wurde indirekt durch die Wärmeausbreitung der Laserstrahlung in der bearbeiteten Zone beeinflusst. Die Farbe der HAZ veränderte sich und erschien auf der Oberseite weißlich-grau, wie in Abb. 12 dargestellt. Allerdings war auf der Querschnittsfläche ein Teil der HAZ in hellgelber Farbe zu sehen, ebenso wie die Aggregate nicht geschmolzen und blieben in der WEZ erhalten, wie in Abb. 11 dargestellt. Die innerhalb der WEZ entdeckten Risse werden hauptsächlich durch den Verlust von gebundenem Wasser verursacht, der durch die C-S-H-Zersetzung und die Dekarbonisierung von Calciumcarbonat verursacht wird37,38.

(i–iii) WEZ der oberen Oberfläche, Auftreten von Rissen.

Abbildung 13a–c zeigt die glasartige Schicht mit den klaren Poren bei LP0,45- und UHPC-2-Proben. Allerdings war die Porenbeobachtung bei CM0,4 unklar. Rasterelektronenmikroskopie (REM) wurde auch mit einer 100-fachen Vergrößerung verwendet, um das Auftreten von Luftblasen innerhalb der Glasschicht zu identifizieren, wie in Abb. 13d–f dargestellt. Die Poren bildeten sich in der UHPC-2-Probe mit einem Durchmesser von 100–300 µm dichter, wie in Abb. 13f dargestellt. Diese Poren entstanden durch den Einschluss von Gasen wie H2O-Dampf und CO2 während des Laser-Scabbling-Prozesses. Ungefähr 6 % des ungebundenen Wassers sind in zementbasierten Materialien enthalten10. So verdampften die im zementbasierten Material vorhandenen Wassermoleküle unter hohen Temperaturen, die durch Laserbestrahlung erhitzt wurden. Darüber hinaus war CO2 auch ein Nebenprodukt des Dehydrierungsprozesses von Primärkomponenten wie C–S–H, Ca(OH)2 und CaCO3 im Zementleim bei hohen Temperaturen. Darüber hinaus wurde bei LP0.45 und UHPC-2 eine größere Menge an Poren erzeugt als bei der CM0.4-Probe, wie in Abb. 13d – f dargestellt. Aufgrund der hohen Verdampfungstemperatur von Quarzsand erzeugte der höhere Quarzsandanteil in der LP0,45- und UHPC-2-Probe eine glasartige Schicht, die die hohe Viskosität des Schmelzbades aufrechterhielt, was die Freisetzung der Gase minimierte und eine höhere Menge erzeugte von Poren, wie oben besprochen17.

Das Auftreten von Blasen oben (a–c) und Porenstruktur (d–f) im Querschnitt der Glasschicht bei einer Laserscangeschwindigkeit von 5 mm/s.

Detaillierte mikrostrukturelle Veränderungen wurden für ähnliche Proben unter Verwendung einer 1500-fachen Vergrößerung untersucht. Zementpaste, Calciumhydroxid (CH), Calcium-Silikat-Hydrat-Gel (C-S-H) und Kristallhydratation wurden als Hauptbestandteile auf der Oberfläche der nicht bearbeiteten Zone beobachtet. Der Portlanditgehalt verringerte sich während des Erhitzungsprozesses rasch um Ca(OH)2 → CaO + H2O ↑39. Daher ist zu erwarten, dass sich innerhalb der PMZ dehydrierter Zement und Zersetzungsprodukte von C-S-H bilden. Innerhalb der bearbeiteten Zone zersetzte sich der Zementleim unter Laserbestrahlung vollständig und Quarzsand wurde vollständig geschmolzen, was zu einer glasigen Schichtzone mit einer dichten Struktur führte, die eine Mischung aus SiO2 und CaO enthielt. Darüber hinaus zeigte die Struktur der PMZ und der glasigen Schichtzone im Vergleich zur unbearbeiteten Zone eine dichtere Struktur, wie in Abb. 14 dargestellt. Es wird erwartet, dass die dichtere Struktur in der PMZ aufgrund der Zersetzung von C– erzeugt wurde. S–H und Bildung von grobem β-C2S und C3S, wodurch der Porendurchmesser im Zementmaterial verringert wird40.

Mikrostruktur der Glasschicht, der PMZ und der nicht bearbeiteten Zone in Querschnittsansichten von CM0,4-, LP0,45- und UHPC-2-Proben.

Die Probe LP0,45 mit einer Scangeschwindigkeit von 5 mm/s wurde detailliert analysiert. Es wurden mehrere Punkte ausgewählt, und die chemischen Veränderungen jedes Punktes sind in Tabelle 4 aufgeführt. Es ist wichtig hervorzuheben, dass die chemische Zusammensetzung der Querschnittsoberfläche durch Experimente mit 9 Punkten bestimmt wurde. Die Punkte 1, 2 und 3 befanden sich in der Glasschicht, während sich die Punkte 4, 5 und 6 in der PMZ befanden. Sowohl die HAZ als auch die nicht bearbeiteten Zonen wurden mit 7, 8 und 9 gekennzeichnet. Darüber hinaus wurde bei den meisten ausgewählten Punkten die Auswahl von Punkten auf dem Quarzsandpartikel vermieden, wie in Abb. 15a dargestellt.

(a) Ausgewählte Punkte für die chemische Analyse im Querschnitt, (b) Identifizierung der glasigen Schicht anhand des EDX-Linienscans.

Die Beobachtung chemischer Veränderungen in den Querschnittszonen ergab eine große Menge an Metallen wie Eisen und Aluminium mit einem Anstieg des Siliziumanteils und einem Rückgang des Kalziums innerhalb der Glasschicht. Die teilweise geschmolzene Zone wies einen geringeren Siliziumgehalt, aber einen höheren Kalziumgehalt auf als die glasartige Schicht. In jeder gebildeten Zone ist Sauerstoff vorhanden. Insbesondere Fe und Al sowie andere im Beton vorkommende metallische Elemente beeinflussen die Bildung einer anderen Farbe, wenn sie den hohen Temperaturen ausgesetzt werden, die in zementbasierten Materialien vorkommen34,41. Somit ist die farbige Oberfläche, die sich innerhalb der Glasschicht bildet, auf das Vorhandensein verschiedener Metalloxide zurückzuführen. Die Zementpasten und der Quarzsand schmelzen, wenn die Oberflächentemperatur 1300–1600 °C erreicht10. Die Bildung von SiO2 wird hauptsächlich auf den deutlichen Anstieg des Siliziumgehalts innerhalb der Glasschicht während der Laserbestrahlung von Proben zurückgeführt, die einen hohen Anteil an Quarzsand enthielten. Die Verdampfungstemperatur von Kalzium erklärt den Kalziumabbau in Gewichtsprozent, die bei etwa 1400 °C liegt und deutlich niedriger ist als die Verdampfungstemperatur von Silizium (3170 °C).

Die Verwendung der EDX-Linie ist in den Abbildungen dargestellt. 15a,b. Der Linienscan wurde gewählt, um das Scannen durch Quarzsandpartikel zu vermeiden. Das in Abb. 15b dargestellte Ergebnis zeigt auch das erhöhte Vorhandensein von Silizium in der Glasschicht. Außerhalb der Glasschicht ist ein Rückgang des Siliziums und ein Anstieg des Kalziumgehalts zu beobachten, da der Hauptbestandteil des Zementleims hauptsächlich Kalzium ist. Die glasartige Schicht kann mithilfe der EDX-Zeilenscantechnik leicht identifiziert werden, da sie Zusammensetzungsunterschiede zum Betonmaterial aufweist. Gleichzeitig ist es nicht einfach, andere Zonen wie PMZ und HAZ zu lokalisieren, da der Unterschied zwischen Silizium und Kalzium nicht signifikant ist.

In dieser Studie konnte die Wirkung des Lasers auf neun verschiedene Arten zementbasierter Materialien, darunter Zementmörtel und Ultrahochleistungsbeton (UHPC), erfolgreich identifiziert werden. Der Einfluss von Schwankungen im Quarzsand, Wasseranteil und mineralischen Bestandteilen im Laser-Scabbling-Prozess wurde experimentell mit konfokaler Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und 3D-Oberflächentopographie entdeckt. Die kumulativen Ergebnisse der experimentellen Beobachtungen führten zu den folgenden abschließenden Bemerkungen.

Der Anstieg des Quarzsandanteils im Zementmörtel zeigte die Zunahme von Schutt und eine abnehmende Rissbildung entlang der verarbeiteten Zone.

Nach dem Laserscabbeln wurde die Farbe der Glasschicht nicht durch den Wasseranteil im zementbasierten Material beeinflusst.

Der Unterschied in der Schorftiefe am Anfang und Ende der Laserbearbeitungszone resultierte aus der Wärmeansammlung während der Laserbearbeitungsperiode.

Das Abtragsvolumen verringerte sich bei den CM-Proben durch Erhöhung der Laserscangeschwindigkeit. Dagegen war das Entfernungsvolumen in LP- und UHPC-Proben im Vergleich zu CM-Proben deutlich reduziert.

Ein höherer Quarzsandanteil in zementbasierten Materialien wie LP- und UHPC-Proben führte zu einer deutlichen Erhöhung des zusätzlichen Volumens und einer Verringerung des Abtragsvolumens. Die Bildung von zusätzlichem Volumen war bei CM-Proben geringer als bei LP- und UHPC-Proben. Die verarbeitete Zone für diese beiden Proben erzeugte eine viskose Glasschicht, die Gase wie CO2 und H2O-Dämpfe einschloss, was zu größeren Poren innerhalb der Glasschicht führte.

Die vier verschiedenen Zonen, nämlich die glasartige Schicht, PMZ, HAZ und nicht verarbeitete oder nicht betroffene Zonen, zeigten Variationen in der Farberscheinung, hauptsächlich aufgrund unterschiedlicher thermischer Gradienten, die die verschiedenen Phasenänderungen im Inneren verstärken. Interessanterweise zeigte die HAZ an der Oberfläche ein weißlich-graues Aussehen, während im Querschnitt eine gelbliche Farbe beobachtet wurde.

Innerhalb der Glasschicht kam es zu einem deutlichen Anstieg von Silizium und metallischen Elementen wie Eisen und Aluminium, während der Kalziumanteil deutlich abnahm. Außerdem wurde die Anwesenheit von Sauerstoff festgestellt. Die Kombination dieser Ergebnisse rechtfertigt größtenteils das Vorhandensein von SiO2, das vollständige Schmelzen der mit Kalzium angereicherten Zementmasse und die Verfärbung der Metalloxide.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim jeweiligen Autor erhältlich.

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Die hier beschriebene Forschung wurde durch den von der koreanischen Regierung finanzierten Zuschuss der National Research Foundation of Korea (NRF) (MSIT; Ministerium für Wissenschaft und IKT) (Nr. 2021R1C1C1008671) und durch den von der koreanischen Regierung finanzierten Zuschuss der KOREA INNOVATION FOUNDATION (MSIT) gefördert ) (Nr. 2020-DD-SB-0159). Dieses Ergebnis wurde durch die „Regional Innovation Strategy (RIS)“ der National Research Foundation of Korea (NRF) unterstützt, die vom Bildungsministerium (MOE) finanziert wird (2021RIS-004). Diese Arbeit wurde teilweise vom Korea Institute for Advancement of Technology (KIAT) und dem Ministerium für Handel, Industrie und Energie unterstützt.

Abteilung für zukünftige Konvergenztechnik, Kongju National University, Cheonan, 31080, Korea

Tam Van Huynh, Mounarik Mondal und Dongkyoung Lee

Abteilung für Maschinenbau und Fahrzeugtechnik, Kongju National University, Cheonan, 31080, Korea

Dongkyoung Lee

Center for Advanced Powder Materials and Parts of Powder (CAMP2), Kongju National University, Cheonan, 31080, Südkorea

Dongkyoung Lee

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TH, MM und DL konzipierten und gestalteten die Experimente; TH, MM und DL führten die Experimente durch; TH, MM und DL analysierten die Daten; DL und TH steuerten Reagenzien/Materialien/Analysewerkzeuge bei; DL, TH und MM haben den Artikel geschrieben.

Korrespondenz mit Dongkyoung Lee.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Van Huynh, T., Mondal, M. & Lee, D. Eine experimentelle Untersuchung des Laser-Scabblings auf zementbasierten Materialien unter Verwendung eines Nanosekunden-Faserlasers. Sci Rep 12, 12202 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16301-4

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Eingegangen: 15. April 2022

Angenommen: 07. Juli 2022

Veröffentlicht: 16. Juli 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-16301-4

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