Une étude expérimentale de l'écroûtage au laser sur du ciment

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 12202 (2022) Citer cet article

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Dans cette étude, l'influence d'un laser à fibre pulsé d'une puissance de 250 W avec une taille de spot de 40 µm a été analysée avec succès lors du scabling de six types de mortier de ciment et de trois types de béton à ultra haute performance (UHPC). La microscopie confocale à la surface des échantillons grattés a élucidé la formation de trois zones distinctes : couche vitreuse (GL), zone partiellement fondue (PMZ) et zone affectée par la chaleur (HAZ) avec des apparences morphologiques uniques. La couche vitreuse présentait une formation de bulles, tandis que des fissures étaient repérées le long de la zone grattée. La différence de profondeur d'encroûtement entre le début et la fin du processus a été révélée en utilisant des images de topographie 3D. De plus, le développement des pores et les changements dans la microstructure de chaque zone ont été observés en utilisant la microscopie électronique à balayage (MEB). Une analyse supplémentaire par rayons X à dispersion d'énergie (EDX) a également révélé des changements significatifs dans le pourcentage de silicium et de calcium à l'intérieur de la couche vitreuse et de la zone non traitée (NPZ).

Les matériaux à base de ciment sont largement utilisés sur de nombreux chantiers de construction en raison de leur faible coût, de leur disponibilité, de leurs propriétés techniques et de leur durabilité. Ils sont utilisés pour la construction de structures civiles et industrielles telles que des unités de production d'usine et des centrales électriques. À l'heure actuelle, les centrales électriques sont extrêmement importantes pour la croissance de toute société civile. Au cours des dernières années, les centrales électriques à combustibles fossiles ont été progressivement transformées en centrales à combustible nucléaire visant à réduire la consommation de combustibles fossiles et les émissions de CO21,2. Cependant, avec l'émergence de l'énergie verte et pour faire face aux aspects de sécurité à l'ère moderne, plus de 170 réacteurs nucléaires ont été définitivement arrêtés en Corée au cours des quatre dernières années. Au cours des 40 dernières années, plus de 85 réacteurs de puissance commerciaux, 45 réacteurs de puissance expérimentaux ou prototypes, plus de 250 réacteurs de recherche et de nombreuses installations du cycle du combustible ont cessé de fonctionner normalement3,4.

Par conséquent, cela a imposé un nombre accru de déclassement et de décontamination des structures et composants en béton des centrales nucléaires. Il est spécifiquement signalé que 750 et 900 tonnes de matériaux de béton radioactifs peuvent être générés lors du démantèlement de réacteurs à eau refroidis au gaz et sous pression. Le démantèlement du réacteur de recherche coréen (KKR-2) a produit 260 tonnes de béton radioactif et plus de 60 tonnes de déchets de béton contaminés par des composés d'uranium5,6. La génération de ce béton radioactif est principalement attribuée à l'exposition aux liquides et aérosols radioactifs pendant l'opération. De plus, son pourcentage d'épaisseur augmente à l'intérieur des structures proches des réacteurs nucléaires. L'élimination de ces déchets peut être relativement coûteuse et difficile car elle doit respecter les règles d'élimination des déchets nucléaires7.

Ainsi, pour diminuer le volume de déchets nucléaires lors du déclassement après une utilisation prolongée de près de 40 ans, une couche de béton contaminée de 8 à 12 mm d'épaisseur est éliminée par un processus mécanique, chimique ou biologique5,8. Le processus mécanique destructeur traditionnel comme le rasage, le sablage abrasif et le grattage entraîne principalement des déchets secondaires fins, une finition rugueuse, des vibrations élevées, l'implication d'équipements lourds et la consommation de coûts de main-d'œuvre plus élevés. Plus précisément, la production de déchets secondaires fins constitue parfois aussi une menace d'anoxie pour les travailleurs à proximité9. De plus, dans le cas du procédé chimique et biologique non destructif, la génération de déchets secondaires est réduite. Cependant, les déchets chimiques secondaires sous forme de liquide ou de boue contaminent les eaux souterraines ou s'écoulent vers l'océan, entravant l'habitat naturel de l'eau. De plus, pour la décontamination chimique, des acides nocifs et des agents chélatants sont utilisés, ce qui peut également causer des dommages aux opérateurs en raison des fumées toxiques. En dehors des risques naturels, la profondeur de matière enlevée par les décontaminations chimiques et biologiques est limitée et peut être très chronophage5.

D'autre part, le traitement au laser présente plusieurs avantages : contrôle à distance, processus sans contact, haute précision, aucune exigence de média secondaire assistant le processus, aucune force de réaction, faible bruit, vibrations et poussière10. Cependant, certains chercheurs pensent que le traitement au laser peut générer des particules de poussière dans un régime respirable, mais ces problèmes peuvent être atténués en attachant des systèmes d'extraction de poussière. En raison de son développement rapide, le traitement au laser est une technologie prometteuse pour éliminer les défauts sur les surfaces en béton sur les chantiers de construction. La capacité de traitement laser du béton a fait l'objet de diverses études10,11,12,13. La découpe laser est utilisée dans les chantiers de construction depuis des décennies en raison de ses avantages exceptionnels. En 1994, avec une puissance de 9 kW et une vitesse de coupe de 0,4 cm/min, il a été démontré qu'un laser CO2 coupait des blocs de béton d'environ 300 mm14. Cependant, en raison des difficultés de fonctionnement du système laser, cette technique n'a pas été retenue. L'application du laser à fibre a fourni l'opérabilité et la flexibilité des systèmes laser pour surmonter les inconvénients de fonctionnement. De nombreuses études ont été menées pour étudier le traitement au laser du béton. La plupart des études se sont concentrées sur la découpe laser et le perçage du béton. Nagai et al.15 ont mené une étude pour déterminer la profondeur de coupe sur différents bétons résistants à la compression en utilisant simultanément des lasers de puissance 6 kW et 9 kW. Le résultat principal a montré que la différence de coupe entre les points de début et de fin dépendait du niveau d'accumulation de chaleur du laser. En outre, Lee et al.16 ont également étudié l'effet de la vitesse de balayage laser sur la découpe de matériaux à base de ciment. Les caractéristiques de coupe en fonction des vitesses laser ont été rapportées. L'effet de l'ajout de sable de silice dans le matériau à base de ciment a diminué la profondeur de pénétration. La surface des échantillons après l'expérience a également été documentée. De plus, Nguyen et al.17 ont étudié l'enlèvement de béton en utilisant un laser à fibre quasi continue de haute puissance. Les expériences ont été réalisées pour tester les performances d'élimination par irradiation laser vers le haut et vers le bas. Les résultats ont souligné qu'avec l'effet de la gravité, l'irradiation laser vers le haut a montré des performances améliorées dans l'enlèvement du béton.

La technologie laser a également été utilisée dans les vitrages en béton, en dehors de la vaste gamme d'applications utilisant des lasers dans la découpe et le perçage du béton. Lawrence et al.18 ont exploité un laser à diode haute puissance (HPDL) de 2,5 kW pour augmenter la résistance à l'usure de la surface du béton en la vitrifiant. De plus, une étude comparative du vitrage laser entre le CO2 et le laser à diode haute puissance (HPDL) a été réalisée pour démontrer les performances de chaque laser dans le béton de vitrage. Cette étude a analysé et présenté les caractéristiques de la microstructure et de la morphologie du béton émaillé au laser19.

Comme indiqué ci-dessus, la technologie laser a été considérablement avancée et utilisée dans de nombreux domaines au cours des trois dernières décennies. Cependant, les lasers de puissance à haute densité dans le béton ordinaire dans le domaine de la construction n'ont pas été beaucoup rapportés et nécessitent une analyse plus approfondie pour comprendre sa nature d'interaction avec le béton. Peach et al.20,21,22,23 ont étudié le grattage au laser de matériaux en béton en utilisant une faible densité de puissance laser (densité de puissance laser de 176,83 W/cm2 ; puissance laser d'un laser CO2 de 5 kW et un diamètre de point de 60 mm ). Les auteurs ont rapporté que les principaux facteurs dans les mécanismes de cette méthode de grattage étaient le stress thermique et l'écaillage de la pression interstitielle. Ces résultats ont été obtenus en raison de l'état d'écroûtage du laser de puissance à faible densité. Les auteurs ont établi des critères significatifs affectant le grattage au laser du béton. Les relations entre le temps d'interaction laser, la température de surface et le volume d'enlèvement ont été étudiées dans différents types de béton. En outre, Heo et al.24 ont également utilisé une source laser de 5 kW avec une distance de sécurité de 900 mm pour effectuer l'effet de la teneur en humidité et de la proportion de mélange du béton dans le grattage au laser. L'efficacité de l'écroûtage au laser pour le béton sec à l'air et saturé en surface est supérieure à celle du béton sec au four. L'écaillage du béton a également été confirmé comme un mécanisme majeur par cette méthode d'écroûtage au laser. De plus, Huynh et al.25 ont effectué un grattage au laser sur des mortiers de ciment pour étudier l'effet de la proportion de sable de silice sur la profondeur de grattage et le changement de couleur à l'intérieur de la zone grattée.

L'étude actuelle étudie l'interaction du laser à haute densité de puissance avec du béton de neuf compositions différentes. Pour chaque type de composition de béton, trois vitesses de balayage laser différentes ont été modifiées pour étudier leurs effets sur l'apparence extérieure en termes de changement de couleur, de génération de bulles et de formation de fissures. La présente étude est étudiée en caractérisant la couche vitreuse générée, la zone partiellement fondue, la zone affectée par la chaleur et la zone non traitée en analysant ses changements de composition morphologique et élémentaire sur la surface et la région en coupe. De plus, l'effet de la vitesse du laser et de la composition du béton sur la profondeur de croûte a également été signalé. L'identification de la zone de la couche vitreuse est confirmée par analyse par balayage de ligne EDX.

Le ciment commercialisé utilisé dans cette étude était du ciment Portland ordinaire (OPC) de type 1, provenant de Corée avec une granulométrie moyenne de 0,35 µm. La fumée de silice (Elkem 940U; taille moyenne des particules 0,30 µm) a été utilisée comme liant pour fabriquer le BFUP. Pour l'expérience de grattage au laser, neuf types de matériaux à base de ciment, y compris des BUHP et des mortiers, ont été préparés selon les proportions de la matrice, comme indiqué dans le tableau 1. En outre, deux types de sable de silice ont été utilisés, avec une taille moyenne de 0,25 mm. et 1,45 mm. La masse absolue a été utilisée pour calculer les proportions mélangées et les composants ont été mélangés à l'aide d'un mélangeur de laboratoire. Le mortier de ciment était composé de trois composants principaux de ciment, de sable de silice et d'eau. Dans cette étude, les étiquettes CM et LP ont été utilisées pour indiquer deux types différents de mortier de ciment. Dans le cas du CM, il y avait trois types de CM avec des proportions variables de sable de silice dans le mélange d'échantillons pour évaluer l'influence de la proportion de sable de silice dans le processus de sablage au laser. Alors que, dans le cas du LP, il y avait trois types de LP avec différentes proportions d'eau dans le mélange d'échantillons pour évaluer l'effet de la proportion d'eau dans le processus de grattage au laser. Les échantillons de mortier de ciment ont été préparés en mélangeant à sec du ciment et du sable de silice pendant 5 minutes, puis de l'eau a été ajoutée et le mélange a été effectué pendant 3 minutes supplémentaires. Dans le cas des échantillons de BUHP, le ciment et le sable de silice ont également été mélangés à sec pendant 5 min d'abord ; ensuite, de la fumée de silice et de la poudre de silice ont été doucement ajoutées et mélangées à sec pendant 3 min. Après mélange à sec, de l'eau a été ajoutée et encore mélangée pendant environ 3 minutes. Un superplastifiant à base de polycarboxylate avec 25% en poids de solide en poids a été ajouté en continu pour assurer la fluidité du mélange frais de BUHP à un faible rapport eau/liant. Selon l'étude précédente, la fumée de silice et la poudre de silice dans les mélanges UHPC peuvent agir comme des agrégats fins, améliorant l'hydratation et augmentant la résistance à la compression de l'UHPC supérieure à 150 MPa, les caractéristiques de liaison, la génération rapide de produits d'hydratation, une ductilité élevée et une excellente durabilité26,27, 28,29. En raison de la densité de tassement optimale évidente et de l'utilisation limitée d'agrégats grossiers, le BUHP est défini comme étant plus homogène que le béton de résistance normale par rapport au mortier de ciment ordinaire, comme mentionné ci-dessus. Tous les échantillons de mortier et de BFUP ont été coulés dans un moule en forme de prisme de dimensions 80 × 80 × 15 mm3 en l'absence de toute vibration externe. Les spécimens coulés ont été recouverts d'une feuille de plastique et conservés à température ambiante pendant 24 h. Ensuite, tous les spécimens ont été démoulés et durcis dans l'eau pendant 28 jours à 25 °C. Enfin, tous les échantillons ont été retirés de l'eau et séchés dans un séchoir de laboratoire à 90 ° C pendant 5 h pour éliminer l'eau.

L'expérience a été menée à l'aide d'un laser à fibre pulsée Ytterbium de 300 W (IPG YLPN-2-20-500-300) fonctionnant à une longueur d'onde de 1064 nm. La qualité du faisceau laser (M2) est de 1,41. Dans cette étude, la puissance laser de sortie était de 250 W avec une taille de point focal de 40 µm. Le processus de scabbling s'est poursuivi avec le mode laser pulsé. Les détails des paramètres laser appliqués pour cette étude sont répertoriés dans le tableau 2. La distance entre la lentille F-thêta et le point focal sur la surface de l'échantillon irradié était de 180 mm. Chaque échantillon d'essai a été irradié vers le bas sur une zone de 10 mm (longueur) × 10 mm (largeur) pour effectuer le processus de grattage, comme illustré à la Fig. 1. Le chemin de grattage consistait en une ligne carrée et des lignes hachurées en zigzag avec un intervalle hachures de 0,3 mm. La procédure de grattage au laser a également été illustrée à la Fig. 1b. De plus, une chambre expérimentale a été créée pour éliminer les effets négatifs des éclaboussures lors du processus de test sur la lentille F-thêta. Par une entrée sur le côté de la chambre, l'extracteur de fumée a été ajouté et directement relié à la chambre pour extraire les projections chaudes et les fumées, comme illustré sur la Fig. 1a. De plus, une plaque de quartz d'une épaisseur de 2,5 mm a été installée au-dessus de la chambre. Un spectrophotomètre UV-VIS (SolidSpec-3700, Shimadzu) a été utilisé pour mesurer le taux de transmission des plaques de quartz dans la gamme de longueurs d'onde de 200 à 2400 nm. Les résultats ont montré que le taux de transmission des plaques de quartz était de 93,5 % pour la longueur d'onde de 1064 nm. En fait, une mesure au lasermètre a été effectuée pour mesurer la puissance de sortie réelle du laser sur la surface irradiée, et la valeur a été enregistrée à 245,9 W dans le cas d'une sortie laser de 250 W.

(a) Configuration expérimentale, (b) Procédure de grattage au laser.

Après le processus de grattage au laser, l'observation de la surface a été réalisée à l'aide d'un microscope confocal Leica DVM6 (Leica Microsystems Ltd., Séoul, Corée du Sud). De plus, les échantillons sélectionnés ont été coupés relativement au centre de l'échantillon à l'aide d'une fraise mécanique (coupe Dewalt, modèle D28720). Ensuite, les échantillons ont été broyés pour fournir une surface claire pour l'observation à l'aide d'un microscope confocal Leica DVM6. La zone d'observation était de 17,46 mm (longueur) × 12,23 mm (largeur) × 11,35 mm (épaisseur). La surface de l'échantillon a ensuite été recouverte d'un mélange de platine (Pt) et de zirconium (Zr). Une microscopie électronique à balayage à haute résolution et une investigation EDX ont été menées à l'intérieur de la machine SEM (Mira CMH, TESCAN, Brno, République tchèque). L'intensité du faisceau a été fixée à 20,0 kW, avec une distance de travail de 15,3 mm. En raison de l'inhomogénéité du béton, au moins trois doublons de chaque zone ont été mesurés.

Deux découvertes majeures de l'apparence externe du processus de grattage au laser étaient la génération de la couche vitreuse et la variation de dimension de la zone grattée dans tous les cas d'échantillons CM, LP et UHPC, comme le montrent les Fig. 2, 3, 4.

(a) Observation en surface d'échantillons de la série CM ; (b) Dimension des échantillons de la série CM en utilisant la microscopie confocale.

(a) Observation en surface d'échantillons de la série LP ; (b) Dimension des échantillons de la série LP en utilisant la microscopie confocale.

(a) Observation en surface d'échantillons de la série UHPC ; (b) Dimension des échantillons de la série UHPC en utilisant la microscopie confocale.

Dans le cas de la série CM, les observations de surface ont montré que l'augmentation de la proportion de sable de silice dans les échantillons CM entraînait un changement de couleur et une augmentation de la quantité de débris sur les surfaces de l'échantillon, comme illustré à la Fig. 2a. En outre, il a également été remarqué sur la figure 2a que la formation de fissures sur la surface supérieure était considérablement réduite avec l'augmentation de la proportion de sable de silice. En outre, la diminution de la vitesse de balayage a entraîné davantage de fissures et de débris sur la surface de l'échantillon.

Les observations de surface pour la série LP sont présentées à la Fig. 3a. Il est tout à fait évident que les échantillons de la série LP ont une proportion plus élevée de sable de silice que les échantillons de la série CM, comme le montre le tableau 1. La surface des échantillons LP grattés au laser a montré que la réduction de la vitesse de balayage laser génère plus de débris et la formation de fissures. Contrairement à la série CM, les changements de couleur n'ont pas été observés dans les échantillons LP. De plus, sur la surface grattée, l'effet de la proportion d'eau était également ambigu dans les échantillons de la série LP.

L'aspect de surface des échantillons UHPC recouverts de laser, comme le montre la Fig. 4a, présente une couche vitreuse à l'intérieur de la zone traitée similaire aux échantillons des séries CM et LP des Fig. 2a et 3a. De plus, l'apparence des débris a considérablement diminué et est à peine observée autour de la zone traitée. L'une des explications de la formation de débris à la surface de la zone d'échantillonnage était l'influence de la pression de recul créée pendant le processus laser sur le matériau à base de ciment17. On s'attend à ce que la résistance à la compression et les propriétés de liaison plus élevées du BUHP par rapport au mortier de ciment réduisent la formation de débris à la surface des échantillons de BUHP30. Par rapport aux séries CM et LP, pour les échantillons de la série UHPC, l'influence de l'irradiation laser sur les matériaux à base de ciment a montré des changements de couleur significatifs.

Après le processus de grattage, une couche vitreuse a été générée dans la zone traitée, comme discuté ci-dessus. La région d'écroûtage était de 10 × 10 mm2 comme dimension définie. Cependant, les différences dans la composition du béton de l'échantillon et la vitesse de balayage ont conduit à l'écart des dimensions souhaitées à l'intérieur de la zone traitée sur les échantillons de surface.

La figure 2b montre la dimension de la série CM, y compris la longueur et la largeur de la zone d'observation. Dans la plupart des cas de l'échantillon CM0.2, la longueur et la largeur de la zone traitée présentaient une variation mineure entre les deux autres échantillons CM. Dans le cas de CM0.2, la longueur moyenne de la zone traitée avec des vitesses de balayage laser de 3 mm/s, 5 mm/s et 7 mm/s était de 12,57 mm, 12,55 mm et 12,59 mm, respectivement. En outre, la largeur moyenne des vitesses de balayage traitées de 3 mm/s, 5 mm/s et 7 mm/s était de 11,92 mm, 11,81 mm et 12,28 mm, respectivement. Dans la plupart des cas d'échantillons écorchés, la largeur de la zone traitée était plus petite que la longueur de la zone traitée. En particulier, la variation dimensionnelle de la largeur était significativement plus petite que la longueur dans tous les résultats.

Il convient de noter que l'indice de l'étiquette de la série LP indiquait la proportion d'eau. L'augmentation de la proportion d'eau dans l'échantillon de mélange a entraîné l'agrandissement de la zone traitée à la vitesse de balayage la plus faible de 3 mm/s, comme le montre la figure 3b. Cependant, cette tendance n'était pas observable à la vitesse de balayage plus élevée telle que 5 mm/s et 7 mm/s. La valeur de longueur moyenne maximale de 13,67 mm a été trouvée dans l'échantillon LP0,45 à une vitesse de balayage de 3 mm/s, tandis que la valeur de longueur moyenne minimale était de 11,94 mm, telle que mesurée dans l'échantillon LP0,45 à une vitesse de balayage de 7 mm/s. Par rapport à l'échantillon de la série CM, la variation dimensionnelle des échantillons LP était plus élevée. Étant donné que les échantillons LP contenaient plus d'eau, les phénomènes d'évaporation de l'eau lors de l'irradiation laser devraient renforcer les variations dimensionnelles.

La dimension des échantillons de la série UHPC est illustrée à la Fig. 4b. Dans l'ensemble, par rapport aux échantillons LP, la variation dimensionnelle des échantillons UHPC était plus faible. Avec l'augmentation de la vitesse de balayage laser, le changement de la largeur moyenne était insignifiant, tandis que la longueur moyenne était réduite de manière significative. Par conséquent, on peut observer que la longueur de la zone grattée était plus fortement dépendante de la vitesse de balayage laser dans tous les cas d'échantillons UHPC. De plus, par rapport aux échantillons des séries CM et LP, la stabilité de la largeur du BFUP est plus précise. Fait intéressant, les différences entre la longueur et la largeur de la zone traitée ont ensuite été confirmées comme étant faibles dans l'échantillon UHPC-1 à des vitesses de balayage de 5 mm/s et 7 mm/s. La valeur de longueur maximale était de 13,69 mm au niveau de l'échantillon UHPC-2 avec une vitesse de balayage laser de 3 mm/s. De même, la valeur de longueur maximale était de 13,15 mm à UHPC-3 avec une vitesse de balayage laser de 3 mm/s. La plus petite variation de dimension observée dans le BUHP-1 est principalement attribuée au fait qu'il contenait du sable siliceux de type 1 en tant que composant d'agrégat, comme indiqué dans le tableau 1.

Les figures 5a, b montrent le profil de surface des échantillons grattés et le chemin de traitement au laser à la vitesse de balayage de 5 mm/s. En outre, à partir de la surface topographique 3D, comme le montre la figure 5a, il a été observé que la profondeur de grattage plus profonde était obtenue à la fin de la zone de traitement dans la plupart des cas. En revanche, la profondeur d'écroûtage n'a pas été atteinte au début du traitement pour tous les échantillons CM, LP et UHPC. Au début du processus, lorsque la source laser a irradié les échantillons, la surface tempérée a rapidement atteint la température de transition vitreuse (~ 1300 °C)10, formant une couche vitreuse dure et accumulant un volume supplémentaire. À la fin du processus, en raison de l'accumulation de chaleur comme illustré sur la Fig. 5b, la température a dépassé la température vitreuse, ce qui a permis de retirer avec succès le béton des échantillons15,31. On s'attend à ce qu'une plus grande quantité de chaleur à l'extrémité de la zone de traitement soit générée pour une vitesse de balayage laser plus faible. En outre, la pression de recul à la fin du processus est plus élevée par rapport à la phase initiale du processus. La pression de recul augmente avec l'augmentation de la température de surface17. Ainsi, la dépression à la fin du processus de grattage est également le résultat de la pression de recul.

(a) Images de topographie de surface 3D d'échantillons à une vitesse de balayage de 5 mm/s, (b) Schéma de l'accumulation de chaleur pulsée au laser.

Les figures 6a à d montrent la représentation graphique du profil de profondeur pour tous les échantillons au centre relatif de la zone grattée. Sur la figure 6a, le long de la ligne A-A', la profondeur d'écroûtage a été mesurée pour la vitesse de balayage de 5 mm/s. Dans le cas de la série CM, l'échantillon CM0,2, qui présentait la proportion de sable de silice la plus faible dans la conception de mélange, avait la profondeur d'écroûtage maximale, comme illustré à la Fig. 6b. La valeur maximale en profondeur de l'échantillon CM0.2 était de 7,25 mm, alors que, dans les échantillons CM0.4 et CM0.6, elle était de 4,39 mm et 4,29 mm, respectivement. Cette découverte montre que la profondeur d'écroûtage pour les échantillons CM dépendait de la proportion de sable de silice. Dans le cas d'échantillons CM0.4, les deux profondeurs abruptes ont été formées à une distance de 2 mm et 6 mm. On s'attend à ce que pendant le grattage au laser, la bulle gazeuse se formant à l'intérieur de la couche vitreuse se dilate et explose pour former des trous sur la surface17.

Profil en coupe d'échantillons à une vitesse de balayage de 5 mm/s : (a) vue 3D de CM2 ; (b) Échantillons CM de profil A-A' ; (c) Échantillons LP de profil A-A' ; (d) Échantillons UHPC de profil A-A'.

Dans le cas des échantillons LP, la profondeur de scabbling a diminué de manière significative par rapport à l'échantillon de la série CM. La valeur maximale de la profondeur de grignotage a été mesurée à 4, 04 mm dans l'échantillon de proportion d'eau la plus élevée de LP0, 45, comme indiqué sur la figure 6c. Par rapport aux échantillons des séries CM et LP, la profondeur de grattage des échantillons UHPC a considérablement diminué, comme le montre la figure 6d. La profondeur maximale d'écroûtage a été mesurée à 2,21 mm pour l'échantillon UHPC-2, mélangé avec du sable de silice de type 2 avec la plus petite dimension moyenne de 0,25 mm. Ainsi, on peut sous-entendre que la taille plus petite des agrégats peut également affecter la profondeur d'écroûtage.

L'étude de la topographie 3D a révélé un volume supplémentaire (AV) et un volume d'élimination (RV) après le processus de formation de croûtes. Ainsi, une étude approfondie a été réalisée pour tous les échantillons à trois vitesses de balayage laser différentes. Un volume supplémentaire a été déterminé par le volume de la couche vitreuse produite au-dessus de la surface de référence d'origine de l'échantillon. D'autre part, le volume d'élimination a été défini par le vide formé après le grattage sur le matériau sous la surface de référence d'origine de l'échantillon, comme illustré sur les Fig. 7a,b.

(a) UHPC-2 à une vitesse de balayage de 5 mm/s Images de surface de topographie 3D, (b) Définition RV et AV.

Les figures 8a à c décrivent les changements de volume en fonction des vitesses de numérisation et des types de matériaux. Dans l'ensemble, l'AV était inférieur au RV dans les échantillons CM, comme le montre la Fig. 8a. La RV maximale a été mesurée à l'échantillon CM0,2 de 264,3 mm3 à la vitesse de balayage laser de 3 mm/s. La proportion plus élevée de sable de silice dans les échantillons CM et la vitesse de balayage laser plus rapide ont conduit à la réduction de RV. De plus, la formation d'AV dans l'échantillon de la série CM était insignifiante, sauf pour l'échantillon CM0.6.

Volume d'élimination (RV) et volume supplémentaire (AV) des échantillons de grattage au laser : (a) série CM, (b) série LP, (c) série UHPC.

En revanche, AV s'est formé de manière significative dans les cas d'échantillons LP et UHPC, comme le montrent les Fig. 8b,c. Dans le cas des échantillons LP, l'augmentation de la vitesse de balayage laser a conduit à la formation significative d'AV et à la réduction de RV. La valeur RV maximale a été obtenue pour LP0,25 de 223,5 mm3 lorsque le balayage laser était de 3 mm/s. Cependant, à la vitesse de balayage laser de 5 mm/s, la RV de LP0,45 était de 188,1 mm3 et supérieure à LP0,25 et LP0,35, qui avaient des RV de 148,8 mm3 et 118,9 mm3, respectivement. De plus, à la vitesse de balayage laser de 7 mm/s, il a été remarqué que la différence de RV pour les échantillons LP est insignifiante. À la vitesse de balayage laser de 7 mm/s, le AV est devenu significativement plus élevé que le RV dans les échantillons LP.

Dans les échantillons UHPC, l'AV était entièrement supérieur à RV, comme le montre la Fig. 8c. Semblable à l'observation de la profondeur de grattage, la RV maximale de l'UHPC a été mesurée pour les échantillons UHPC-2 de 86,13 mm3 lorsque la vitesse de balayage laser était de 3 mm/s. Pendant ce temps, le RV de UHPC-1 et UHPC-3 n'était pas très différent. Ainsi, on peut conclure que la taille des agrégats a joué un rôle essentiel dans le scabbling au laser, car les échantillons UHPC-1 et UHPC-3 ont été fabriqués avec des agrégats ayant une taille plus grande (1,45 mm) que l'échantillon UHPC-2 (0,25 mm ). En outre, il est également vrai que la quantité la plus élevée de proportion de silicate dans la fabrication de l'échantillon UHPC a conduit à la formation significative de la couche vitreuse, ce qui a également limité la pénétration du faisceau laser.

Les résultats ci-dessus montrent que AV est supérieur à RV, principalement pour les échantillons LP et UHPC. Le VR et le VA dépendent principalement des paramètres d'écroûtage au laser et de la composition des matériaux cimentaires. Le volume supplémentaire, comme discuté ci-dessus, fait référence à la formation de la couche vitreuse dont la nature est entièrement différente des matériaux à base de ciment. Ainsi, on peut interpréter que l'interaction du laser avec le béton peut enlever le matériau et modifier également ses caractéristiques. On s'attend à ce que la couche vitreuse formée puisse piéger la surface radioactive du mur de béton lors du démantèlement des centrales nucléaires.

Après le processus de grattage au laser, un échantillon de chacun des trois types (CM, LP et UHPC) a été choisi pour l'analyse microstructurale. Pour étudier l'effet des teneurs en eau et en silice, LP0.45 a été sélectionné comme matériau avec la plus haute teneur en eau, tandis que CM0.4, avec une faible teneur en sable de silice, et UHPC-2 le plus élevé. Les figures 9a,b montrent la préparation de la coupe transversale et les caractéristiques de l'échantillon CM0.4.

(a) Préparation de la section transversale, (b) Vue en coupe transversale de l'échantillon CM0.4 à une vitesse de balayage de 5 mm/s.

Selon les résultats observés à partir de la vue en coupe, quatre zones principales d'échantillons ont été repérées telles qu'une couche vitreuse, une zone partiellement fondue (PMZ), une zone affectée thermiquement (HAZ) et une zone non traitée, comme illustré à la Fig. 10.

Images illustrator de 4 zones principales en vue en coupe.

Lorsqu'une impulsion laser interagissait sur la surface du matériau à base de ciment, l'échantillon était rapidement chauffé par l'absorption de l'énergie. En outre, les changements chimiques et physiques des éléments dans les matériaux à base de ciment sous l'influence du chauffage assisté par laser ont entraîné la génération de couches vitreuses principalement constituées de SiO2. Plusieurs réactions physiques et chimiques sont provoquées par le processus de déshydratation et de décomposition des matériaux à base de ciment lors du traitement au laser. Le processus de déshydratation des pâtes de ciment chauffées et les changements de phase des éléments agrégés ont entraîné des changements de couleur du matériau à base de ciment chauffé29,32. De plus, les changements de couleur de la zone traitée ayant généré une couche vitreuse sont observés visuellement par rapport aux autres zones33. Wignarajah et al.34 ont rapporté que la présence d'oxydes métalliques dans les échantillons de ciment produisait une couleur sur la couche de surface affectée par le laser. Bien que les couches vitreuses contiennent principalement du SiO2, la couleur de la couche vitreuse apparaît également en raison de l'interaction du laser avec les oxydes métalliques présents dans la composition du matériau, comme indiqué dans le tableau 3.

La zone partiellement fondue a été trouvée entre la zone de la couche vitreuse et la ZAT. La figure 11 présente un exemple des quatre zones principales de l'échantillon après le processus d'écroûtage au laser. En raison de l'interaction directe de l'irradiation laser sur l'échantillon de surface, la température au niveau de la zone traitée était la plus élevée dans le processus d'écroûtage au laser. Elle a progressivement diminué dans les autres zones au fur et à mesure que la chaleur était transférée aux zones environnantes. Différents types de changements de phase des composants du béton tels que le ciment et les granulats ont été observés dans les zones de couche vitreuse, PMZ et HAZ en raison de la différence de gradient thermique. De plus, il a été considéré que le changement de couleur dans la couche vitreuse, PMZ et HAZ était une conséquence distribuée des températures d'irradiation laser.

Apparition de 4 zones de l'échantillon CM0.4 à une vitesse de balayage de 5 mm/s.

À l'intérieur de la zone partiellement fondue, on s'attend à ce que la température varie principalement entre 600 et 1000 ° C. Cela a en outre initié la formation du β-C2S, le changement dans la deuxième phase de C–S–H et la décomposition de la dolomite. En outre, la décomposition de la Portlandite et le changement de phase du quart β-α dans les agrégats et le sable ont entraîné la formation de PMZ35,36,37.

HAZ a été indirectement affecté par la propagation de la chaleur de l'irradiation laser sur la zone traitée. La couleur de la HAZ a changé et est apparue sur la surface supérieure avec une couleur gris blanchâtre, comme illustré à la Fig. 12. Cependant, dans la surface de la section transversale, une partie de la HAZ était de couleur jaune vif et les agrégats étaient n'ont pas fondu et ont maintenu leur présence dans la ZAT, comme le montre la Fig. 11. Les fissures repérées à l'intérieur de la ZAT sont principalement générées en raison de la perte d'eau liée causée par la décomposition du C–S–H et la décarbonisation du carbonate de calcium37,38.

(i–iii) Surface supérieure HAZ, apparence de fissures.

Les figures 13a à c montrent la couche vitreuse avec les pores clairs dans le cas des échantillons LP0.45 et UHPC-2. Cependant, l'observation des pores n'était pas claire dans les cas de CM0.4. La microscopie électronique à balayage (SEM) a également été utilisée avec un grossissement de 100 × pour identifier l'apparition de bulles d'air à l'intérieur de la couche vitreuse, comme illustré sur la Fig. 13d – f. Les pores se sont formés plus densément dans l'échantillon UHPC-2 avec un diamètre de 100 à 300 µm, comme le montre la figure 13f. Ces pores se sont formés en raison de gaz tels que la vapeur d'H2O et le piégeage de CO2 pendant le processus d'écroûtage au laser. Environ 6 % de l'eau non liée est contenue dans le matériau à base de ciment10. Ainsi, les molécules d'eau présentes dans le matériau à base de ciment s'évaporent sous hautes températures chauffées par irradiation laser. De plus, le CO2 était également un sous-produit du processus de déshydratation à haute température des composants primaires tels que C–S–H, Ca(OH)2 et CaCO3 à l'intérieur de la pâte de ciment. De plus, une plus grande quantité de pores a été générée pour LP0.45 et UHPC-2 que dans l'échantillon CM0.4, comme le révèlent les Fig. 13d – f. En raison de la température d'évaporation élevée du sable de silice, la proportion plus élevée de sable de silice dans l'échantillon LP0.45 et UHPC-2 a généré une couche vitreuse maintenant la viscosité élevée du bain en fusion, ce qui a minimisé la libération des gaz et généré une quantité plus élevée. des pores comme discuté ci-dessus17.

L'apparence des bulles dans le haut (a – c) et la structure des pores (d – f) dans la section transversale de la couche vitreuse à la vitesse de balayage laser de 5 mm/s.

Des changements microstructuraux détaillés ont été étudiés pour des échantillons similaires en utilisant un grossissement de 1500 ×. La pâte de ciment, l'hydroxyde de calcium (CH), le gel de silicate de calcium hydraté (C–S–H) et l'hydratation des cristaux ont été observés comme composants primaires à la surface de la zone non traitée. La teneur en portlandite a rapidement diminué pendant le processus de chauffage par Ca(OH)2 → CaO + H2O↑39. Ainsi, du ciment déshydraté et un produit décomposé de C–S–H devraient se former à l'intérieur de la PMZ. À l'intérieur de la zone traitée sous irradiation laser, la pâte de ciment s'est complètement décomposée et le sable de silice a été entièrement fondu, résultant en une zone de couche vitreuse avec une structure dense contenant un mélange de SiO2 et CaO. En outre, la structure de PMZ et la zone de couche vitreuse indiquaient une structure plus dense par rapport à la zone non traitée, comme le montre la Fig. 14. On s'attend à ce que la structure plus dense dans la PMZ ait été générée en raison de la décomposition de C– S–H et formation de β-C2S et C3S grossiers réduisant le diamètre des pores à l'intérieur du matériau cimentaire40.

Microstructure de la couche vitreuse, PMZ et zone non traitée sur les vues en coupe des échantillons CM0.4, LP0.45 et UHPC-2.

L'échantillon LP0.45 avec une vitesse de balayage de 5 mm/s a été analysé en détail. Plusieurs points ont été choisis, et les changements chimiques de chaque point sont fournis dans le tableau 4. Il est essentiel de souligner que la composition chimique de la surface de la section a été déterminée en expérimentant avec 9 points. Les points numéros 1, 2 et 3 étaient situés dans la couche vitreuse, tandis que les points 4, 5 et 6 étaient situés dans PMZ. Les zones HAZ et non traitées ont été désignées par 7, 8 et 9. De plus, la plupart des points sélectionnés ont évité de sélectionner des points sur la particule de sable de silice, comme le montre la figure 15a.

(a) Points choisis pour l'analyse chimique dans la section transversale, (b) Identification de la couche vitreuse basée sur le balayage de ligne EDX.

L'observation des changements chimiques dans les zones de section a révélé une grande quantité de métaux tels que le fer et l'aluminium avec une augmentation du pourcentage de silicium et une diminution du calcium à l'intérieur de la couche vitreuse. La zone partiellement fondue présentait une teneur en silicium plus faible mais plus élevée en calcium que la couche vitreuse. Oxygène présenté dans chaque zone formée. Plus précisément, Fe et Al et d'autres éléments métalliques présents dans le béton influencent la formation d'une couleur différente lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées rencontrées dans les matériaux à base de ciment34,41. Ainsi, la surface colorée qui se forme à l'intérieur de la couche vitreuse est due à la présence de divers oxydes métalliques. Les pâtes de ciment et le sable siliceux fondent lorsque la température de surface atteint 1300–1600 °C10. La formation de SiO2 est principalement attribuée à l'augmentation significative de la teneur en silicium à l'intérieur de la couche vitreuse lors de l'irradiation au laser d'échantillons contenant une grande quantité de sable de silice. La température d'évaporation du calcium explique l'appauvrissement en calcium en pourcentage massique, qui est d'environ 1400 °C, et elle est nettement inférieure à la température d'évaporation du silicium (3170 °C).

L'utilisation de la ligne EDX est illustrée sur les Fig. 15a,b. Le balayage linéaire a été choisi pour éviter de balayer à travers les particules de sable de silice. Le résultat est montré sur la figure 15b a également révélé la présence accrue de silicium dans la couche vitreuse. Une diminution du silicium et une augmentation de la quantité de calcium peuvent être observées à l'extérieur de la couche vitreuse puisque le composant principal de la pâte de ciment est principalement du calcium. La couche vitreuse peut être facilement identifiée en utilisant la technique de balayage linéaire EDX car elle présente des différences de composition avec le matériau en béton. Dans le même temps, il n'est pas facile de localiser d'autres zones telles que PMZ et HAZ car la différence entre le silicium et le calcium n'est pas significative.

Cette étude a identifié avec succès l'effet du laser sur neuf types différents de matériaux à base de ciment, y compris le mortier de ciment et le béton à ultra haute performance (UHPC). L'influence des variations du sable de silice, de la proportion d'eau et des composants minéraux dans le processus de grattage au laser a été découverte expérimentalement avec la microscopie confocale, la microscopie électronique à balayage et la topographie de surface 3D. Les résultats cumulés obtenus à partir des observations expérimentales ont attiré les remarques conclusives suivantes.

L'augmentation de la proportion de sable siliceux dans le mortier de ciment a révélé la montée des débris et la diminution de la formation de fissures le long de la zone traitée.

Après écroûtage au laser, la couleur de la couche vitreuse n'est pas affectée par la proportion d'eau dans le matériau à base de ciment.

La différence de profondeur d'écroûtage au début et à la fin de la zone de traitement au laser résultait de l'accumulation de chaleur pendant la période de traitement au laser.

Le volume d'élimination a diminué dans les échantillons CM en augmentant la vitesse de balayage laser. Tandis que le volume d'élimination dans les échantillons LP et UHPC était significativement réduit par rapport aux échantillons CM.

Une proportion plus élevée de sable siliceux dans les matériaux à base de ciment tels que les échantillons LP et UHPC a entraîné une augmentation significative du volume supplémentaire et une réduction du volume d'élimination. La formation de volume supplémentaire était plus faible dans les échantillons CM que dans les échantillons LP et UHPC. La zone traitée pour ces deux échantillons a généré une couche vitreuse visqueuse piégeant des gaz comme le CO2 et les vapeurs de H2O, ce qui a entraîné des pores plus élevés à l'intérieur de la couche vitreuse.

Les quatre zones différentes, à savoir la couche vitreuse, PMZ, HAZ et non traitée ou non affectée, présentaient des variations d'apparence de couleur, principalement en raison de différents gradients thermiques imposant les différents changements de phase à l'intérieur. Fait intéressant, la ZAT en surface a révélé un aspect gris blanchâtre, alors qu'une couleur jaunâtre a été observée à l'intérieur de la section transversale.

À l'intérieur de la couche vitreuse, une augmentation significative du silicium et des éléments métalliques comme le fer et l'aluminium s'est produite, tandis que le pourcentage de calcium a diminué de manière significative. La présence d'oxygène a également été détectée. La combinaison de ces résultats justifie principalement la présence de SiO2 fusion complète de la pâte de ciment enrichie en calcium et coloration des oxydes métalliques.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Du, Y., Gao, T., Rochelle, GT & Bhown, AS Centrales électriques à combustible fossile à émissions nulles et négatives utilisant la capture de CO2 par des amines aqueuses conventionnelles. Int. J. Greenh. Contrôle des gaz 111, 103473 (2021).

Article CAS Google Scholar

Zhang, N. & Choi, Y. Une étude comparative des changements dynamiques dans les performances d'émission de co2 des centrales électriques à combustibles fossiles en Chine et en Corée. Politique énergétique 62, 324–332 (2013).

Article CAS Google Scholar

AIEA, Nuclear Power Reactors in the World, 2019. Vienne, https://www.iaea.org/publications/13552/nuclear-power-reactors-in-the-worlddf.

Crégut, A., et J. Roger. Inventaire des informations pour l'identification des principes directeurs dans le démantèlement des installations nucléaires. N° EUR-13642. Euratom, 1991.

Pyo, JY, Um, W. & Heo, J. Ciments de phosphate de magnésium et de potassium pour immobiliser les déchets de béton radioactifs générés par le démantèlement des centrales nucléaires. Nucl. Ing. Technol. 53(7), 2261-2267 (2021).

Article CAS Google Scholar

Contrefort, AJ et al. Comprendre le grattage du béton à l'aide de l'énergie micro-onde. Cem. concr. Rés. 75, 75–90 (2015).

Article CAS Google Scholar

Min, BY, Choi, WK & Lee, KW Séparation des granulats propres des déchets de béton contaminés par traitement thermique et mécanique. Anne. Nucl. Énergie 37(1), 16–21 (2010).

Article CAS Google Scholar

Lee, K.-Y. et coll. Tendances du développement technologique pour le traitement des déchets de béton radioactifs. J. Nucl. Technologie des déchets du cycle du combustible 16(1), 93–105 (2018).

Article Google Scholar

R. Waste et M. Committee, « NEA/RWM/R (2011) 2 Unclassified Radioactive Waste Management Committee », 2011.

Rao, BT, Kumar, H. & Nath, AK Traitement des bétons avec un laser CO2 haute puissance. Opter. Technologie laser. 37(5), 348–356 (2005).

Annonces d'article Google Scholar

Savina, M., Xu, Z., Wang, Y., Pellin, M. & Leong, K. Ablation au laser pulsé de ciment et de béton. J. Laser Appl. 11(6), 284–287 (1999).

Article CAS ADS Google Scholar

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.198.110101 , Google Scholar Crossref , CAS 31. S. Muto, K. Tei, S. Yamaguchi, K. Nanri et T. Fujioka, "Technique hybride basée sur le laser pour le génie civil ", XVII Int. Symp. Débit de gaz, chimie. Lasers, lasers haute puissance, vol. 7131, p. 71311 ,

Muto, S. et al. Technique de découpe pour le génie civil à l'aide d'un laser de forte puissance. Rév. Laser Eng. 36, 1203-1205 (2008).

Article Google Scholar

Expérimental sur le béton Tomura Akira ichi HISHIIKA WA et Masahiro MORIYA 沓水," 1994.

Nagai, K. & Shimizu, K. Utilisation d'un laser à fibre haute puissance pour couper le béton. Appl. Sci. 11, 10 (2021).

Article Google Scholar

Lee, D., Seo, Y. & Pyo, S. Effet de la vitesse du laser sur les caractéristiques de coupe des matériaux à base de ciment. Matériaux 11, 7 (2018).

Google Scholar

Long, NP et al. Caractérisation expérimentale de l'enlèvement du béton par irradiation laser à fibre à onde quasi-continue de forte puissance. J. Laser Appl. 29(4), 041501 (2017).

Annonces d'article Google Scholar

Lawrence, J. & Li, L. Vitrage de surface laser à diode haute puissance du béton. J. Laser Appl. 12(3), 116–125 (2000).

Article CAS ADS Google Scholar

Lawrence, J. & Li, L. Une étude comparative des caractéristiques de glaçure de surface du béton traité avec des lasers à diode CO2 et haute puissance Partie II : Propriétés mécaniques, chimiques et physiques. Mater. Sci. Ing. A 287(1), 25–29 (2000).

Article Google Scholar

Peach, B., Petkovski, M., Blackburn, J. & Engelberg, DL L'effet du vieillissement et du séchage sur le grattage au laser du béton. Constr. Construire. Mater. 188, 1035-1044 (2018).

Article Google Scholar

Peach, B., Petkovski, M., Blackburn, J. & Engelberg, DL Une enquête expérimentale sur le grattage au laser du béton. Constr. Construire. Mater. 89, 76–89 (2015).

Article Google Scholar

Peach, B., Petkovski, M., Blackburn, J. & Engelberg, DL L'effet de la composition du béton sur le grattage au laser. Constr. Construire. Mater. 111, 461–473 (2016).

Article CAS Google Scholar

Peach, B., Petkovski, M., Blackburn, J. & Engelberg, DL Encrassement au laser des mortiers. Constr. Construire. Mater. 124, 37–44 (2016).

Article CAS Google Scholar

Heo, SU et al. Effet de la teneur en humidité et de la proportion de mélange de béton sur l'efficacité de l'écroûtage au laser. Goujon de cas. Constr. Mater. 16, e01040 (2022).

Google Scholar

Huynh, TV, Seo, Y. & Lee, D. L'effet de la proportion de sable de silice dans le processus de grattage au laser sur le mortier de ciment. Métaux 11(12), 1914 (2021).

Article CAS Google Scholar

Singniao, P., Sappakittipakorn, M. & Sukontasukkul, P. Effet de la fumée de silice et de la poudre de calcaire sur les propriétés mécaniques du béton ultra-haute performance. Conf. Ser. Mater. Sci. Ing. 897, 1 (2020).

Article Google Scholar

Chan, YW & Chu, SH Effet des fumées de silice sur les caractéristiques de liaison des fibres d'acier dans le béton en poudre réactif. Cem. concr. Rés. 34(7), 1167-1172 (2004).

Article CAS Google Scholar

Seo, Y., Lee, D. & Pyo, S. Découpe laser à fibre haute puissance pour les matériaux à base de ciment de 50 mm d'épaisseur. Matériaux (Bâle) 13, 5 (2020).

Google Scholar

Shi, C. et al. Une revue sur les bétons à ultra hautes performances : Partie I. Matières premières et conception des mélanges. Constr. Construire. Mater. 101, 741–751 (2015).

Article Google Scholar

Akhnoukh, AK & Buckhalter, C. Béton à ultra-hautes performances : Constituants, propriétés mécaniques, applications et enjeux actuels. Goujon de cas. Constr. Mater. 15, e00559 (2021).

Google Scholar

Weber, R. et al. Accumulation de chaleur lors du traitement des matériaux par laser pulsé. Opter. Express 22(9), 11312 (2014).

Article CAS ADS Google Scholar

Colombo, M. & Felicetti, R. Nouvelles techniques NDT pour l'évaluation des structures en béton endommagées par le feu. Feu Saf. J. 42(6–7), 461–472 (2007).

Article Google Scholar

Hager, I. Changement de couleur dans le béton chauffé. Technologie Incendie. 50(4), 945–958 (2014).

Article Google Scholar

Wignarajah, S., Sugimoto, K. & Nagai, K. Effet du traitement de surface au laser sur les caractéristiques physiques et le comportement mécanique des matériaux à base de ciment. LIA Laser Inst. Suis. 75, 383–392 (1993).

Google Scholar

Piasta, J. Déformations thermiques des phases de pâte de ciment et microstructure de la pâte de ciment. Matériaux Constr. 17(6), 415–420 (1984).

Article CAS Google Scholar

Castellote, M., Alonso, C., Andrade, C., Turrillas, X. & Campo, J. Composition et changements microstructuraux des pâtes de ciment lors du chauffage, étudiés par diffraction des neutrons. Cem. concr. Rés. 34(9), 1633–1644 (2004).

Article CAS Google Scholar

Khoury, GA Résistance à la compression du béton à haute température : une réévaluation. Mag. concr. Rés. 44(161), 291–309 (1992).

Article CAS Google Scholar

Grattan-Bellew, PE Enquête microstructurale sur des bétons de ciment Portland détériorés. Constr. Construire. Mater. 10(1), 3–16 (1996).

Article Google Scholar

Hager, I. Comportement du béton de ciment à haute température. Taureau. Académie polonaise. Sci. Technologie. Sci. 61(1), 145-154 (2013).

CAS Google Scholar

Peng, GF & Huang, ZS Modification de la microstructure d'une pâte de ciment durcie soumise à des températures élevées. Constr. Construire. Mater. 22(4), 593–599 (2008).

Article Google Scholar

Mungchamnankit, A., Kittiauchawal, T., Kaewkhao, J. & Limsuwan, P. Le changement de couleur des saphirs verts naturels par traitement thermique. Proc. Ing. 32, 950–955 (2012).

Article CAS Google Scholar

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La recherche décrite ici a été parrainée par la subvention de la National Research Foundation of Korea (NRF) financée par le gouvernement coréen (MSIT ; ministère des Sciences et des TIC) (n° 2021R1C1C1008671) et par la subvention KOREA INNOVATION FOUNDATION financée par le gouvernement coréen (MSIT ) (n° 2020-DD-SB-0159). Ce résultat a été soutenu par la "Stratégie régionale d'innovation (RIS)" par l'intermédiaire de la National Research Foundation of Korea (NRF) financée par le ministère de l'Éducation (MOE)(2021RIS-004). Ce travail a été en partie financé par l'Institut coréen pour l'avancement de la technologie (KIAT) et le ministère du Commerce, de l'Industrie et de l'Énergie.

Département d'ingénierie de la convergence future, Université nationale de Kongju, Cheonan, 31080, Corée

Tam Van Huynh, Mounarik Mondal & Dongkyoung Lee

Département de génie mécanique et automobile, Université nationale de Kongju, Cheonan, 31080, Corée

Dongkyoung Lee

Center for Advanced Powder Materials and Parts of Powder (CAMP2), Université nationale de Kongju, Cheonan, 31080, Corée du Sud

Dongkyoung Lee

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TH, MM et DL ont conçu et conçu les expériences ; TH, MM et DL ont réalisé les expériences ; TH, MM et DL ont analysé les données ; DL et TH ont fourni des réactifs/matériels/outils d'analyse ; DL, TH et MM ont rédigé l'article.

Correspondance à Dongkyoung Lee.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Van Huynh, T., Mondal, M. & Lee, D. Enquête expérimentale sur le grattage au laser sur des matériaux à base de ciment à l'aide d'un laser à fibre nanoseconde. Sci Rep 12, 12202 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16301-4

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Reçu : 15 avril 2022

Accepté : 07 juillet 2022

Publié: 16 juillet 2022

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

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