Лазерная резка бетонного проема: Лазерная резка проёмов — АлмРез

Содержание

Резка дверных проёмов в стене: кирпич, бетон, методы, усиление

Наиболее эффективное оборудование для резки бетона и его просверливания, при помощи которого можно обрабатывать бетонные конструкции, является буровые и резательные алмазные станки. Кроме того, оно используется во время взятия проб бетона, образцов в скальных породах и во время других строительных работ.

На фото — как можно разрезать бетон

Расчёта проёма для двери

Сделать проём в стене под дверь нельзя просто по своему желанию. Обустройство дверного прохода в межкомнатной перегородке начинается с проектирования. Процесс заключается в оформлении разрешительных документов и выполнении определённых расчётов.

Размер, а также расположение прохода прямо пропорционально зависит от параметров окон. Основой расчёта является соотношение площади световых проёмов, обеспечивающих естественное освещение в комнате, и пола 1:5,5. Последнюю цифру можно увеличить максимум до 8. Учитывая, что окна в доме уже установлены, под параметр подгоняют размер дверного прохода.

Когда вырезают новый проём в стене, дополнительно придерживаются принятых стандартов ГОСТ:

высота – 2 м;
ширина дверного прохода для жилых комнат – 70 и 80 см, в санузел – 60 см, входные двери – 90 и 100 см.

Размеры проёма для распашной двери
Дополнительно укрепляют проход перемычкой и окосячкой. В помещении с высокими потолками разрешается отступать от общепринятых стандартов для обустройства просторного входа, если действия согласованы с БТИ и предусмотрены проектом.

Методы резки

Чтобы выполнить резку дверного проёма своими руками понадобится инструмент, но правильно его выбрать можно после определения способа проводимых работ. Метод зависит от материала стены. Долбить зубилом и кувалдой нецелесообразно, так как нарушится целостность всей перегородки. Аккуратно вырезать проём можно методом алмазной, лазерной, гидроабразивной или кислородной резки.

Алмазная резка

Для бетонных перегородок применяют метод алмазной резки дверного проёма с использованием болгарки или дисковой пилы. Режущим элементом инструмента выступает металлический диск с алмазным напылением.

Метод алмазной резки имеет много преимуществ:

низкий уровень вибрации исключает появление трещин даже на рыхлых перегородках;
в процессе резки поручается точный тонкий срез по размеченному контуру и под нужным углом;
уровень шума работающего инструмента не превышает допустимого порога, оговорённого в санитарных нормах;
малое количество мусора за счёт отсутствия сколов, что невозможно получить при использовании перфоратора.

Из недостатков выделяют затраты на приобретение дорогих алмазных дисков. Во время работ бетонную стену смачивают водой, но мелкая пыль все равно распространяется в помещении.

Лазерная резка

Для лазерной резки проёмов применяют дорогое оборудование. Раньше оно было громоздкое и использовалось только на производстве. Современное оборудование для лазерной резки компактное, но высокая стоимость и специфическое назначение сделало его популярным только среди специализированных ремонтных бригад. Разрез бетонной стены выполняется лазерным резцом за счёт газоразрядного действия.

Перед началом работ оцениваются параметры стены:

толщина;
наличие армирующего каркаса;
прохождение внутри перегородки коммуникаций;
марка железобетонной стены.

Дополнительно учитывают этаж многоквартирного дома, где предусмотрена резка, а также допустимость смачивания бетонной конструкции водой.

Гидроабразивная резка

Холодная резка проёма в стене относится к гидроабразивному методу. Для работы используется специальная установка. Она создаёт сильную струю воды со скоростью 1 тыс. м/с. Жидкость в баке смешивается с абразивными частицами диаметром около 0,4 мм. Подготовленная смесь через сопло подаётся на ж/б конструкцию и разрушает её в точке соприкосновения. Сила реза зависит от давления. На максимальной мощности оборудования вместе с бетоном разрезается армирующий каркас из стальных прутов.

Метод гидроабразивной резки обладает следующими достоинствами:

точный разрез бетона по разметке;
не загрязняется экология за счёт отсутствия химических примесей и вредных газов;
бетонная перегородка не подвергается механическому и термическому воздействию;
отсутствие вибрации стены;
слабый уровень шума;
метод позволяет вырезать участок перегородки под любым углом, а также сделать дверной проход сложной формы.

Недостатком является образование грязи, высокая стоимость расходных материалов, большие габариты оборудования. Гидроабразивную резку применяют на строительных объектах, не сданных в эксплуатацию.

Кислородная резка

Метод кислородной резки ещё называют копьевым сверлением. Для вырезания дверного проёма используется аппарат с металлической трубкой. Через копье под высоким давлением подаётся кислород. Одновременно происходит внутри трубки разогрев струи до температуры 1400оС с помощью газовой горелки. После воспламенения копья внешний источник разогрева выключают. Когда температура достигнет 2000оС, трубку прислоняют к бетонной поверхности и слегка проворачивают. Во время резки отводить копье от бетона нельзя, так как он быстро остывает.

Недостатком метода считается пожароопасность, а также возможность получения ожога. Во время резки раскалённые частицы шлака разлетаются по всему помещению.

Высверливание отверстий

Алмазное сверлильное оборудование или же канатная пила позволяют проделывать в монолитном бетоне различные по диаметру отверстия (25-1200 мм). Если последний лежит в пределах 20-502 мм, глубина, на которую оно высверливается, может достигать нескольких метров. Для резки по кругу используются напаянные на коронку алмазные сегменты.

Совет: после использования данного оборудования, вы сможете реально сэкономить на дальнейшей обработке отверстий.

Как сделать дверной проём в бетонной стене?

Перед вырезкой проёма в панельном доме выполняют ряд мероприятий по укреплению. Временными опорами подпирают плиты перекрытия, чтобы ослабить давление на перегородку. Во время вырезания проёма в бетонной стене придерживаются следующих правил:

Стену очищают от облицовочных материалов. Из комнаты выносят мебель или накрывают плёнкой.
На бетоне делают разметку будущего дверного прохода. Сначала карандашом рисуют линии с одной стороны стены. Длинным сверлом с алмазной напайкой сверлят сквозные отверстия по углам, а также шагом 50 см на всех ровных линиях разметки. С обратной стороны стены по отверстиям размечают точную проекцию дверного прохода.
Бетонную панель режут кусками, удаляют монтировкой и откладывают в сторону. Изъяны торцов стен дверного прохода ровняют болгаркой с алмазным диском.

Если выбранный метод резки требует увлажнения бетона, тонкие панели слегка сбрызгивают водой. Перегородки толщиной более 30 см смачивают постоянно до завершения резки.

Выводы

Алмазная резка бетона с применением высокопроизводительного оборудования является на сегодняшний день очень востребованной технологией, поскольку позволяет выполнять демонтаж строительных конструкций различной толщины при перепланировке или строительстве дома. В отличие от других способов она имеет целый ряд преимуществ. Прежде всего, это высокая скорость и производительность.

Следующее преимущество в том, что алмазная резка не оказывает разрушительных воздействий на несущие конструкции, что особенно важно при проведении работ в старых строениях. Кроме того, резка с помощью алмазного инструмента или лазера обеспечивает высокое качество реза, что сокращает затраты, необходимые для дополнительной обработки проемов, выполненных с применением перфоратора и прочих подобных инструментов.

Технология резки бетона алмазным канатом показана в видео:

Как сделать дверной проём в кирпичной стене?

Выполняемые действия при пробивке проёма в кирпичной стене отличаются от резки бетонной панели. Кладка состоит из рядов с перевязкой швов. Верх дверного прохода должен совпадать со стыком. Нельзя резать кирпичи вдоль. Такие действия ослабят кадку и по перегородке пойдут трещины.

После нанесения разметки приступают к усилению проёма в кирпичной стене врезкой верхней перемычки. Выше размеченной линии выбирают ряд кирпича. В пустоту вмуровывают перемычку длиной больше ширины прохода.

Дальнейшие действия направлены на резку проёма в кирпичной стене выбранным инструментом. Если кладка поддаётся разборке, то разумнее кирпичи выковыривать монтировкой. Швы просверливают электродрелью. Неровные выступы торцов дверного прохода ровняют болгаркой.

Подготовительные работы

В большинстве случаев подобные изменения на объекте необходимо согласовывать, особенно если планируется делать проем в несущей стене. Помещение, где будет производиться резка, освобождают от предметов, которые легко повреждаются. Работы этого типа грязные: появляется большое количество пыли, при дроблении бетона с помощью перфоратора могут лететь осколки. Резку проемов в стенах производят в защитных очках, маске, головном уборе, закрытой одежде и обуви.

Необходимо выполнить разметку участка. Подготавливают лазерный уровень, уголки, разметочную ленту — все это нужно для построения ровных перпендикулярных линий. В точках их пересечения устанавливают уголки. Разметку делают с помощью маркера и рулетки. Алмазная резка проемов предполагает необходимость подготовки инструмента для удаления части стены. С этой целью применяют перфоратор, кувалду и пр. Еще понадобятся материалы для ремонта проема, например, швеллер. Этот элемент выполняет функцию усиления данного участка перегородки.

Как сделать дверной проём в деревянной стене?

Чтобы вырезать дверной проём в деревянном доме понадобится бензопила или электропила.

Дополнительно запасаются брусками сечением 10*10 см. Длина заготовок равна высоте комнаты. Бруски нужны для усиления стены. При вырезании дверного прохода деревянная перегородка способна прогнуться. Во избежание деформации конструкции, бруски вертикально ставят с обеих сторон стены недалеко от прорезей будущего прохода. В стойках и перегородке сверлят сквозные отверстия и длинными болтами стягивают конструкцию.

Чтобы правильно сделать проём для дома из брёвен, убеждаются в наличии сверху над проходом цельного элемента. Это будет несущая перемычка. Разметку наносят так, чтобы снизу и сверху прохода во время вырезки дополнительно оставалась 1/5 толщины целого бревна.

Распиливание клееного бруса бензопилой может закончиться расслоением досок. Чтобы не допустить разрушения материала, прибивают бруски длинными гвоздями рядом с местом пропила. По окончании пропиливания проход укрепляют окосячкой, а временные бруски удаляют.

Для обустройства дверного проёма в каркасном доме сначала демонтируют обшивку вместе с внутренним утеплителем. После вырезки, по периметру прохода устанавливают каркас из бруса. Теплоизоляцию вместе с обшивкой возвращают на своё место.

Изготовление проёма в гипсокартонной перегородке

Для обустройства дверного проёма в межкомнатной перегородке из гипсокартона сначала устанавливают каркас. Конструкция из стального профиля придаёт форму простенка, а также служит основой для фиксации листов ГКЛ. Прочность обеспечивают деревянные балки, установленные по всему периметру прохода. Брус соединяют с металлическими стойками каркаса.

Работа начинается с монтажа направляющего профиля на полу и потолке. Дополнительный элемент крепят к прилегающей стене. Под каждый профиль для амортизации подкладывают резиновую ленту. К направляющим на расстоянии до 40 см фиксируют вертикальные стойки из профиля, образующие каркас простенка. Крайние стойки формируют контур прохода. Они соединяются с вертикальными балками из бруса. Сверху крепится деревянная планка.

Для усиления общего каркаса простенка вертикальные стойки из профиля соединяют горизонтальными перемычками. Обшивку начинают с угла. Листы гипсокартона прикручивают саморезами шагом до 20 см, слегка утапливая внутрь шляпки. Края каждого фрагмента ГКЛ должны прилегать к середине профиля.

как сделать проем в стене, сравнение

В ходе строительства, ремонта и демонтажа здания часто делают коррекцию отдельных его элементов, пробивают новые технологические отверстия и проемы. Работать приходится в толще особо крепких материалов: кирпич, бетон, камень. Для этого строители применяют пневматическую или ударную технику. Однако тяжелые вибрирующие инструменты постепенно заменяет алмазная резка.

Содержание

Технология алмазной резки бетона: тонкости
Область применения алмазной резки
Оборудование для резки железобетона
Нарезчики швов
Стенорезные машины
Буровые установки
Канатные машины
Ручные резчики
Алмазная резка проемов в несущих стенах
Бурение
Резка стен «болгаркой»
Сравнение алмазной и лазерной резки – в чем отличие, что лучше

Технология алмазной резки бетона: тонкости

Алмаз – самый твердый из известных человечеству материалов. Когда в середине прошлого века научились делать искусственные минералы, началась эпоха сверхпрочных инструментов для бурения, резки и обработки металлических прутов, железобетона, монолита, блоков.

Рабочую поверхность режущего инструмента покрывают сегментами не натуральных алмазов. Гальваническим методом, спеканием или прессованием их наносят на сменные диски, коронки, а также специальные цепи и канты – это насадки оборудования, расходники.

Срок службы, производительность инструментов зависят от концентрации алмазной пыли на насадках и способов ее крепления к поверхности.

Алмазную резку бетона – щадящую операцию с минимумом пыли и вибрации – проводят двумя способами:

Сухая резка. Ее применяют, когда нет доступа к воде или велика вероятность залить нижние этажи, либо повредить напольное покрытие в ремонтируемом помещение. При сухой резке инструмент сильно нагревается, интенсивно изнашивается – алмазное покрытие может отслоиться от металлической поверхности. От перегрева режущих кромок спасают короткие (1,5-2,0 минуты) запилы с интервалами для охлаждения насадок воздухом. Сухая резка образует некоторое количество пыли, поэтому способ не применяют в закрытых помещениях.
Мокрая резка. Технология та же, но к инструменту периодически или постоянно поступает вода для охлаждения. Этот метод предпочтительнее, так как не образует пыли – ее поглощает жидкость (принцип скруббера). Скорость резки увеличивается, оператор работает точнее, срезы и пропилы выполняет качественнее. Еще одно достоинство – экономится рабочий ресурс расходников.

Метод выбирают, исходя из условий работы: есть ли постоянный источник электричества и воды, возможность убирать шлам и жидкость промышленными пылесосами, сколько человек можно привлечь к процессу.

Область применения алмазной резки

Стенорезные машины нашли широкое применение в ремонтно-строительном деле. Резку стен без пыли, вибрации и мусора проводят когда нужно:

подготовить отверстия под канализационные, водопроводные и отопительные трубы;
проложить в несущих стенах шахты воздуховодов и вентиляции;
пробить технические отверстия в фундаментах;
вырезать оконные и дверные проемы;
просверлить отверстия для установки перил и ограждений.

Алмазная резка железобетона необходима, когда в доме вырубают ниши под встраиваемую мебель и сейфы, демонтируют стены, чтобы перепланировать квартиру. Установки с алмазными наконечниками требуются в частном и промышленном строительстве на любом его этапе.

Оборудование для резки железобетона

Резка проемов в бетоне – дело не дилетантов. Установками управляют обученные операторы с соответствующим допуском. На смену отбойным молоткам, перфораторам, кувалдам пришли новые машины.

Нарезчики швов

Это строительное оборудование называют швонарезчиком. Применяют, когда нужно пробить глубокий узкий канал в асфальте, бетоне, камне, тротуарной плитке. Тонкие аккуратные швы без рваных краев нужны для прокладки коммуникаций.

Машина выглядит как стальная рама на колесиках и с мотором. К двигателю подключен большой диск с алмазным напылением. Устройство прокатывают по поверхности, диск врезается в материал, проделывает канавку. Если нужно, режущую часть заглубляют.

Впереди нарезчика прикреплен маркер, который позволяет инструменту двигаться строго по начертанной линии. Для охлаждения насадки предусмотрен бак с водой. Вес установки – до 100 кг.

Стенорезные машины

Это крупногабаритный электрический станок, который состоит из корпуса, защитного кожуха, двигателя, направляющей плиты. Также в конструкцию входят: редуктор с зубчато-реечной передачей и вал, на котором смонтирован алмазный диск. Корпус может быть выполнен в подвижном или поворотном варианте. Аппарат работает от напряжения 380В.

Применять такую установку для маленьких площадей нерационально. Обрабатываемая площадь должна быть не менее квадратного метра, иначе резка стен таким серьезным оборудованием будет экономически невыгодна.

В отличие от ударной дрели, машина не создает сотрясение стен, не производит шума. Грязь удаляется водой.

Буровые установки

Машины для алмазного (колонкового) сверления бетона – профессиональное строительное оборудование. Станок высверливает отверстия точно заданного размера коронками различного диаметра. Инструмент предназначен для прокладки труб, проводов, стояков. Фрагмент пробуренной стены просто извлекают из отверстия.

Филигранную работу обеспечивают станина с направляющими и электродвигатель мощностью не менее 2 кВт. Вращение алмазная коронка получает от шпинделя через вал (хвостовик).

Канатные машины

Когда нужно пропилить бетонную глыбу толщиной более 1 метра, дисковая пила бессильна. Придумана эффективная технология с применением алмазного каната.

В стене бурят отверстия, в них заводят стальной трос, замыкают его через шкивы. Обязательный компонент машины – мощный силовой агрегат. Он вращается, задает канату скольжение. Алмазные сегменты троса в этот момент врезаются в материал, постепенно пропиливают его – проем готов. Охлаждают режущую часть водой.

Ручные резчики

Привычное название таких инструментов для резки бетонных стен – «болгарка». Однако на профессиональном языке – это угловая шлифовальная машина (УШМ). Инструменты разной мощности укомплектованы специальными насадками, которые крепятся к резчику винтовым соединением.

В комплекты входят шлифовальные, режущие и обдирочные диски. Оборудование справляется с бетонными и кирпичными стенами толщиной до 13 см.

Специального обучения не нужно – «болгаркой» может работать любой взрослый человек. Маневренный ручной инструмент обрабатывает за короткий срок большие площади.

Алмазная резка проемов в несущих стенах

Несущая стена держит вес верхних этажей и кровли. Без разрешения ЖКХ, архитектурного отдела, управляющих компаний сносить и делать проемы в таких конструкциях запрещено. Когда согласие получено, работают следующими методами.

Бурение

Сквозные отверстия различных форм делают по технологии алмазного бурения. Предварительно составляют схему, зачищают поверхность, наносят контур будущего проема. Затем по его периметру высверливают отверстия буровой установкой (инструмент держат строго перпендикулярно стене).

На обратной стороне, уже по отверстиям, вычерчивают такой же абрис, обозначают его врезкой дисков. Кусок стены разбивают на фрагменты и вырезают поочередно. На заключительном этапе в образовавшийся проем монтируют горизонтальные и вертикальные опоры в виде швеллеров и уголков.

Алмазное сверление в бетоне не доставляет неудобств жильцам многоквартирных домов (визг инструмента, тряска стен).

Резка стен «болгаркой»

Несущую стену прорезать УШМ, даже с алмазными дисками, проблематично. Обычно этот компактный инструмент применяют для «чистовой» работы по устройству проемов. Когда из кирпичной стены выбивают фрагменты, остаются неровные края – их подрезают «болгаркой».

В резке проемов в несущих стенах УШМ – вспомогательный инструмент, когда основным выбран отбойный молоток или перфоратор.

Сравнение алмазной и лазерной резки – в чем отличие, что лучше

Лазерная технология – относительно новое явление в строительном деле. Она основана на мощных газоразрядных СО2 лазерах. До недавнего времени такие установки были стационарными. Сейчас это мобильные аппараты, которые быстро доставляют к месту работы и собирают за считанные минуты. Они действуют на расстоянии от объекта, поэтому устройства часто применяют в аварийно-спасательных операциях. Сфера использования расширяется, но это большие объемы с высокой стоимостью работ.

Алмазная резка бетона и других прочных материалов разными инструментами менее затратная, применима в частном строительстве и ремонтах городских квартир. Но для охлаждения режущих кромок требуется вода, а это шлам и мусор, убрать которые можно только промышленным пылесосом. Стенорезным машинам и канатным системам нужно электричество 380В – такие условия есть не на каждом строительном объекте.

Выбирая из двух способов резки железобетонных конструкций, исходят из объемов работы и целесообразности применения того или иного оборудования.

Прикладные науки | Бесплатный полный текст

1. Введение

Исследования методов демонтажа и резки железобетонных конструкций проводятся с 1970-х годов [1], как правило, с использованием резцов по бетону, молотков по бетону и аналогичных инструментов [2]. Однако эти инструменты создают шум, вибрацию, пыль и силы реакции. На сегодняшний день разработано множество методов снижения шума и вибрации, в том числе распиливание проволокой [3], распиливание стен [4] и методы разрушения. Однако ни один из этих методов не смог решить эти проблемы [5].

Лазерная технология предлагает комплексное решение. Однако эта технология не использовалась из-за таких проблем, как стоимость, размер и вес оборудования. В последние годы выходная мощность и эффективность лазерного оборудования увеличились, а цена снизилась [6]. Поэтому мы считаем, что у этой технологии большое будущее. К преимуществам лазерной технологии относятся ее низкий уровень шума, вибрации и пыли, а также отсутствие реактивной силы [7]. Таким образом, внедрение лазеров на строительных площадках будет способствовать улучшению условий труда благодаря их низкому уровню шума и снижению нагрузки на оператора благодаря минимальной силе реакции [8].

Лазерная резка применяется в строительстве с 1986 года [9,10,11,12,13,14]. В 1994 г. было доказано, что лазер СО ₂ способен выполнять резку на глубину около 300 мм с выходной мощностью 9 кВт и скоростью резания 0,4 см/мин [13]. Однако этот метод не был принят, поскольку оборудование трудно переносить. В этом исследовании мы использовали портативный волоконный лазер, который удобно носить с собой.

Кроме того, автор изучал использование лазеров в строительстве [8,14,15,16]. Мы показали, что эти результаты подтвердили, что уровень эффективности различается в зависимости от различных объемов тепла, даже если материалы одни и те же.

Таким образом, большое значение имеют различные факторы, включая мощность лазера, скорость резки, состав и толщину объекта. В соответствии с этим фоном мы сосредоточились на двух типах бетонов, включая высокопрочный бетон, который использовался для небоскребов. Эти результаты предполагают резку бетона для реконструкции небоскребов.

Другие вопросы, которые следует рассмотреть, включают использование лазерных генераторов, миниатюризацию источника питания и другого оборудования, улучшение характеристик доставки луча, принятие мер безопасности и стоимость. Поэтому, хотя лазеры могут резать бетон, необходимо решить множество проблем, чтобы сделать их практически применимыми.

В этом исследовании исследуется режущая эффективность волоконного лазера. В частности, обсуждаются эффекты резки и дополнительные проблемы, возникающие при двух разных значениях прочности бетона и двух разных режимах лазера для глубины резки бетона толщиной 200 мм.

2. Материалы и методика эксперимента

2.1. Материалы

Составы бетона, используемые для образцов для испытаний, перечислены в таблице 1. Были использованы два типа образцов для испытаний: бетон для общестроительных работ с прочностью 20 Н/мм ² и высокопрочный бетон прочностью 130 Н/мм ² .

Образцы для испытаний были подготовлены с помощью бетонореза с использованием бетонной формы размером 100 мм × 100 мм × 400 мм, а затем герметизированы на 92 недели. Размеры испытательных образцов составляли 100 мм × 50 мм × 200 мм.

В таблице 2 приведены условия лазерного облучения. Условия облучения представляли собой комбинацию двух уровней мощности лазера и пяти уровней скорости резания. Лазерное облучение проводили дважды при каждом условии.

2.2. Лазерный осциллятор

Непрерывный волоконный лазер мощностью 12 кВт использовался в качестве лазерного генератора. Диапазон мощностей составлял от 6 до 9 кВт при фокальном облучении. В качестве вспомогательного газа использовался воздух, который распылялся под углом примерно 75° к облучаемой поверхности.

2.3. Метод

Схема лазерного облучения показана на рис. 1. В ходе эксперимента каждый образец бетона для испытаний облучали лазером в направлении вниз при заданных условиях облучения.

2.4. Метод оценки

2.4.1. Измерение глубины резания

Для измерения глубины резания в конце точки резания использовался цифровой штангенциркуль. Кроме того, поскольку глубина резания отличалась в начале и в конце зоны резания, эту разницу в глубине резания также сравнивали.

На рис. 2 схематично показана разница в глубине резания. Как показано на рис. 1, для резки лазером требуется прямая линия для перемещения лазерного луча. При перемещении луча скорость, мощность и давление вспомогательного газа поддерживаются на заданном уровне. Однако измеренная глубина резания отличалась в начале (1) и конце (2) области лазерного реза, при этом глубина резания в начале была меньше (мы называем эту разницу разницей резания), как показано на рисунке 2. Разница резки может быть рассчитана следующим образом:

CD: Разница резания

d ₁ : Глубина резания в начале резания

d ₂ : Глубина резания в конце резания

Рисунок 2.
Схема резки разницы.

2.4.2. Измерение наличия витрификации, растрескивания и т. д.

Визуальное наблюдение и цифровой микроскоп (Keyence VHX-5000) использовались для подтверждения наличия или отсутствия витрификации, растрескивания и т. д. Застеклованные участки также наблюдались с течением времени.

3. Экспериментальные результаты и обсуждение

3.1. Сравнение мощности лазера

На Рисунке 3 и Рисунке 4 показана взаимосвязь между скоростью резания и глубиной (конец резания) при различной мощности и прочности бетона соответственно.

При прочности бетона 20 Н/мм ² и мощности лазера 6 и 9 кВт глубина резания увеличивалась по мере снижения скорости резания или увеличения мощности.

Лазер смог выполнить резку на глубину 116 мм при мощности и скорости резки 6 кВт и 40 мм/мин соответственно. Кроме того, когда мощность и скорость резания были 9кВт и 40 мм/мин соответственно, лазер мог резать на глубину примерно 150 мм. Следовательно, средняя глубина резания для мощности лазера 9 кВт была в 1,28 раза больше, чем для мощности лазера 6 кВт. Коэффициент корреляции между скоростью резания и глубиной резания при прочности бетона 20 Н был больше 0,9.

В случае бетона с прочностью 130 Н/мм ² и мощностью лазера 6 и 9 кВт, чем ниже скорость резания, тем больше глубина резания. В случае мощности лазера 6 кВт коэффициент корреляции между скоростью резания и глубиной резания составил 0,7, что ниже, чем у лазера мощностью 9 кВт.мощность лазера кВт. При скорости резания 100 мм/мин значения эффективности резания разных мощностей были одинаковыми. Когда скорость резания была меньше 100 мм/мин, эффективность резания различалась для разных значений мощности, что указывает на то, что аккумулирование тепла менялось в зависимости от прочности бетона. Поэтому для резки высокопрочного бетона требуется мощный лазер.

Следовательно, чем выше прочность бетона, тем выше его плотность и теплопроводность [17]. Следовательно, даже при облучении лазером при той же мощности и скорости резания бетон прочностью 130 Н/мм ² очень чувствителен к теплу во время облучения. Однако из-за его более плотной природы для плавления бетона требуется большее количество тепла. При этом бетон с прочностью 20 Н/мм ² обладает большей пористостью. Следовательно, для плавления требуется меньше тепла. Следовательно, чем ниже прочность бетона, тем больше глубина резания. Результаты других исследований аналогичны этому обычному конкретному результату. В результате было обнаружено, что разный бетон влияет на скорость резания или глубину резания.

3.2. Сравнение прочности бетона

На рис. 5 и 6 показано соотношение между глубиной резания (конец резания) при прочности 20 Н/мм ² и глубиной резания при прочности 130 Н/мм ² для двух мощность лазера.

При мощности лазера 6 кВт глубина реза оставалась практически одинаковой для бетонов разной прочности. В этом эксперименте глубина резания варьировалась от 50 до 120 мм.

В случае лазера мощностью 9 кВт глубина реза составляла от 75 до 200 мм, что больше, чем у лазера мощностью 6 кВт. Следовательно, тепловое воздействие на образец было больше при 9мощность лазера кВт, а глубина реза была примерно одинаковой вне зависимости от прочности бетона.

Это явление привело к полному разрезанию бетона прочностью 130 Н/мм ², а в случае бетона прочностью 20 Н/мм ² расплавленный материал снова прилипал после резки .

Этот результат был получен из-за теплового воздействия прочности бетона, упомянутого в разделе 3.1. Высокопрочный бетон имеет высокое сопротивление расслаиванию материала и высокую вязкость [18]. Кроме того, из-за его более высокой плотности резка, вероятно, произошла из-за теплового взрыва и подобных эффектов.

3.3. Различия в поверхностях среза из-за разной прочности бетона

На рис. 7 показана поверхность срезанной части образцов для каждой прочности бетона после лазерной резки. На фото глубина резания составляет примерно 118 мм и 126 мм для образцов прочностью 20 Н/мм ² и 130 Н/мм ² соответственно.

При осмотре поперечных сечений образец прочностью 20 Н/мм ² показал тусклое стеклование. Напротив, образец прочностью 130 Н/мм ² показал глянцевое стеклование. Это связано с тем, что при низкой прочности бетона воздействие лазера направляется в направлении глубины, тогда как при высокой прочности бетона тепло имеет тенденцию накапливаться локально из-за более высокой теплопроводности и плотности [19,20].

3.4. Разница в глубине резания

На рис. 8 показана глубина резания в начальной и конечной точках расстояния резания. Этот график показывает, что глубина резания в начальной и конечной точках была одинаковой до тех пор, пока не было достигнуто расстояние резания примерно 20 мм. При расстоянии резания 20–35 мм разница резания увеличивалась. Когда расстояние резания находилось в диапазоне 35–50 мм, разница резания была почти такой же. Это явление указывает на то, что влияние материала бетона на резку бетона различается в зависимости от расстояния резки. Этот момент ранее не обсуждался. Важно понимать это явление в случае резки бетона толщиной более 80 мм с помощью мощного лазера.

На рис. 9 схематично показана разница в резке с точки зрения теплового влияния в зависимости от расстояния лазерной резки. На этом рисунке показано состояние поверхности в начальной точке резания из-за разницы в расстоянии резания. В верхней части показан бетон внутри модели в соответствии с каждым расстоянием резания. Нижний ряд показывает фотографию начальной точки резки для каждого расстояния резки. Точка 50 мм показывает только начальную точку резки (c.1) и конечную точку резки (c.2). Эта модель описывает ситуацию на рис. 8.9.0005

Причина этого в том, что тепловое воздействие лазера во время резки расплавляет цемент и материалы заполнителя, содержащиеся в бетоне, которые выбрасываются в начале лазерной резки, как показано на рисунке 9. По мере того, как лазер перемещается поперек бетон, материал, расплавленный теплом в месте резки, накапливается и заполняет область, где начинается резка, создавая разницу в резке. Таким образом, было подтверждено, что при глубокой резке и большом расстоянии резания внутри бетона скапливались стекло и т.п. Таким образом, стекло должно быть удалено.

Кроме того, как показано на рисунке 10, накопление тепла (количество полученного тепла) различалось в начальной и конечной точках резания. Например, при мощности лазера 6 кВт и скорости резки 20 мм/мин образец получил 6 кДж тепла сразу после облучения и 900 кДж тепла в конце. Чем выше количество тепла, тем выше температура образца, что указывает на то, почему образец был относительно горячим в конце резки. По мере увеличения количества тепла тепловое воздействие и количество стекла увеличивались, что приводило к большей глубине резания.

3.5. Эффективность резки CO

₂ и волоконных лазеров

На рис. 11 показана глубина резки CO ₂ и волоконных лазеров при мощности лазера 9 кВт. Глубина резания лазера СО ₂ была примерно на 20 мм больше, чем у волоконного лазера при скорости резания 20 мм/мин. Это связано с различиями в фокусном расстоянии, плотности мощности, скорости потока вспомогательного газа и аналогичными параметрами, вызванными различиями в лазерном генераторе и условиях облучения. Однако при скорости резания 50 мм/мин была получена одинаковая глубина резания. Хотя СО ₂ лазерные данные недоступны, результаты на графике показывают, что глубина резания CO ₂ и волоконных лазеров была противоположной или примерно одинаковой при скорости резания более 50 мм/мин. Таким образом, как CO ₂, так и волоконные лазеры были примерно эквивалентны с точки зрения их эффективности резки бетона на высоких скоростях. Однако лазер CO ₂ обеспечивает большую глубину резания при более низких скоростях.

4. Выводы

В этом исследовании для сравнения двух бетонов с различной прочностью при резке бетона толщиной 200 мм условия работы лазера были изменены, и наблюдались условия резания на поверхности. Это исследование подтвердило, что резка бетона с помощью мощного волоконного лазера, который можно использовать на строительных площадках, может использоваться там, где шум и пыль являются основными проблемами. Основные выводы этого исследования заключаются в следующем:

При прочности бетона 20 Н/мм ² тренд глубины резания был таким же, даже если мощность лазера была разной.
При прочности бетона 130 Н/мм ² одна и та же глубина резания была показана при скорости 100 мм, даже если мощность лазера была разной. Однако, когда скорость уменьшилась, разница в мощности лазера сильно повлияла на разницу в глубине резания.
Резка на глубину 200 мм и более требует мощности лазера 9кВт и скорость резания 20 мм/мин.
Независимо от прочности бетона, при сильном тепловом воздействии бетон расплавлялся и остекловывался.
При лазерной резке глубина резания в начальной и конечной точках различалась в зависимости от метода резки.
CO ₂ и волоконный лазер были примерно эквивалентны с точки зрения их эффективности резки в различных бетонах. Однако такая же глубина резания была указана при скорости 50 мм. Кроме того, СО ₂ приводил к большей глубине резания при низких скоростях, чем у волоконного лазера.

Вклад авторов

Все авторы внесли одинаковый вклад в различные аспекты этого исследования. Оба автора прочитали и согласились с опубликованной версией этой рукописи.

Финансирование

Это исследование не получило внешнего финансирования.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Kanamoto Corporation, ITO shokai и некоторым другим лазерным компаниям за их полезные предложения.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

Касаи Ю. Новый метод демонтажа. Конкр. Дж. 1973 , 11, 39–48. [Google Scholar]
Касаи Ю. История технологии бетона 4. Переход к методу сноса. Конкр. Дж. 1992 , 30, 87–91. [Google Scholar]
Кавасима Т.; Такаги, М. Метод демонтажа с помощью алмазной канатной пилы. Конкр. Дж. 1991 , 29, 35–39. [Академия Google]
Янагида К. Метод сноса железобетонных (ЖБ) зданий ③ Метод сноса с низким уровнем шума. Конкр. J. 2016 , 54, 398–402. [Google Scholar]
Юаса, Н. Метод сноса железобетонных (ЖБ) зданий ① История метода сноса железобетонных конструкций. Конкр. J. 2016 , 54, 189–194. [Google Scholar]
Китани Ю. Мощная лазерная сварка в вакууме. J. JWS 2020 , 89, 51–55. [Google Scholar] [CrossRef]
Лазерное общество Японии. глава 47 о лазерных применениях; The Optronics Co., Ltd.: Токио, Япония, 1998; стр. 117–132. [Google Scholar]
Нагаи, К.; Беккемпер, С.; Поправе, Р. Лазерное сверление отверстий в различных видах бетона. Гражданский англ. J. 2018 , 4, 766–775. [Google Scholar] [CrossRef][Зеленая версия]
Сугита, К.; Мори, М.; Фудзиока, Т. Применение лазера CO для резки бетона. Конкр. Дж. 1986 , 24, 13–22. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
Yoshizawa, H.; Вигнараджа, С .; Сайто, Х. Исследование лазерной резки бетона. Транс. Японская сварка. соц. 1989 , 20, 31–36. [Google Scholar]
Нгуен, П. Экспериментальная характеристика удаления бетона с помощью мощного квазинепрерывного волоконного лазерного излучения. J. Laser Appl. 2017 , 29, 041501. [Google Scholar]
Lee, D.; Сео, Ю .; Пио, С. Влияние скорости лазера на характеристики резки материалов на основе цемента. Материалы 2018 , 11, 1055. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed][Green Version]
Куцумидзу А.; Томура, Х .; Вакидзака, Т .; Хишикава, К.; Мория, М. Экспериментальное исследование по резке бетона bu CO ₂ лазерный луч. Дж. Структура. Констр. англ. AIJ 1994 , 464, 43–52. [Google Scholar] [CrossRef][Зеленая версия]
Нагаи, К.; Сато, М .; Хаттори, Х .; Кинугаса, М. Раскопки горных пород с помощью лазера. В «Мощных лазерах в гражданском строительстве и архитектуре»; SPIE-Международное общество оптической инженерии: Осака, Япония, 2000 г. ; Том 3887, стр. 277–286. [Google Scholar]
Wignarajah, S.; Нагаи, К. Между молотом и наковальней. Индивидуальный лазерный раствор. Маг. 2005 , 20, 8–12. [Google Scholar]
Нагаи К. Лазерная обработка для строительной площадки. Лазерный инст. 2010 , 39, 744–748. [Google Scholar]
Seo, TY; Ли, Д.; Pyo, S. Мощная волоконная лазерная резка материалов на основе цемента толщиной 50 мм. Materials 2020 , 13, 1113. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed][Green Version]
Сайто, Х. Оптические измерения в экспериментальной механике; Оптическое общество Японии: Япония, 1965; стр. 3–10. [Академия Google]
Ли, З.; Ли, Q. Взаимосвязь между прочностью на сжатие и теплопроводностью бетона; Японский институт бетона: Токио, Япония, 2014 г.; Том 36, стр. 2050–2055. [Google Scholar]
Научно-исследовательский институт стоимости строительства. Обзорный отчет «Высокопрочный бетон»; Отчет об обзоре новых технологий в Японии; Научно-исследовательский институт стоимости строительства: Япония, 2010 г.; стр. 80–85. [Google Scholar]

Рисунок 1.
Схема лазерного облучения.

Рис. 1.
Схема лазерного облучения.

Рисунок 3.
Соотношение между скоростью резания и глубиной резания для двух мощностей лазера (прочность на сжатие 20 Н/мм ² ).

Рисунок 4.
Соотношение между скоростью резания и глубиной резания для двух мощностей лазера (прочность на сжатие 130 Н/мм ²).

Рисунок 5.
Взаимосвязь между глубиной резания и прочностью бетона (лазер 6 кВт).

Рисунок 6.
Взаимосвязь между глубиной резания и прочностью бетона (лазер 9 кВт).

Рисунок 7.
Поверхность среза после облучения.

Рисунок 8.
Приведите к разнице в резке из-за разницы в расстоянии резания (лазер: 9 кВт; скорость: 60 мм/мин; прочность: 20 Н/мм ² ).

Рисунок 8.
В результате получается разница в резке из-за разницы в расстоянии резания (лазер: 9кВт; скорость: 60 мм/мин; прочность: 20 Н/мм ² ).

Рисунок 9.
Схема разницы резания из-за теплового воздействия (лазер: 9 кВт; скорость: 60 мм/мин; прочность: 20 Н/мм ² ).

Рисунок 10.
Схема теплового воздействия из-за положения облучения.

Рисунок 11.
Кривые глубины резания CO ₂ и волоконных лазеров (лазер 9 кВт).

Таблица 1.
Пропорция смеси.

Бетон	Обычный	Высокопрочный
Strength (N/mm ² )	20	130
Slump (cm)	18	65
Air content (%)	4. 5	2.0
Water-cement ratio (%)	63.3	14.0
Sand-aggregate ratio (%)	50.7	31.0

Table 2.
Условия лазерного облучения.

Таблица 2.
Условия лазерного облучения.

Laser output (kW)	6, 9
Fibre core diameter (μm)	100
Cutting speed (mm/min)	20, 40, 60, 80, 100
Gas type	Air
Gas pressure (MPa)	0. 95
DFS distance (mm)	0

Примечание издателя: MDPI сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.

© 2021 авторами. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

LASER CUT CONCRETE CUTTING INC — Фотографии и обзоры проекта — САН-МАРКОС, Калифорния, США

Камень, брусчатка и бетон

О нас

Laser Cut Concrete Inc. — лицензированная, связанная и застрахованная компания-подрядчик по резке бетона и колонковому бурению, расположенная в Калифорнии, округ Сан-Диего. Laser Cut Concrete Inc. специализируется на резке декоративного бетона.

Laser Cut Concrete Inc. стремится предоставлять нашим клиентам (как коммерческим, так и жилым) профессиональное мастерство и надежные услуги по доступным ценам.

Зона обслуживания Laser Cut Concrete включает, помимо прочего, округ Сан-Диего, расположенный в штате Калифорния. Если вы живете за пределами этого района, но находитесь достаточно близко и считаете, что мы можем быть заинтересованы в вашей работе, пожалуйста, позвоните нам. Известно, что время от времени мы работаем за пределами нашей зоны обслуживания. Laser Cut Concrete предоставляет услуги как коммерческим, так и частным клиентам.

Laser Cut Concrete может предоставить все услуги, перечисленные ниже, для любого типа подрядчика, включая, помимо прочего, подрядчиков по мощению, сантехнических работ, ландшафтных подрядчиков, подрядчиков по кондиционированию воздуха, подрядчиков по электрике, подрядчиков по канализации, водоснабжению и коммунальным услугам, подрядчиков по заборам, промышленных подрядчиков. , подрядчики по установке газовых и водопроводных линий, строители, в том числе коммерческие и промышленные подрядчики.

Предоставляемые услуги

Декоративная распиловка

Обслуживаемые районы

Кардифф у моря, Карлсбад, Энсинитас, Эскондидо, Фербенкс Ранч, Хидден Медоуз, Скрытые тропы, Ла Коста, Оушенсайд, Поуэй, Ранчо Санта Фе, Ранчо Санта Фе, San Diego, San Marcos, Solana Beach, Valley Center, Vista

Назад к навигации

Сведения о компании

Название компании

LASER CUT CONCRETE CUTTING INC

Номер телефона

(760) 471-6460

Адрес

Сан -Маркос, Калифорния 92078
Соединенные Штаты

Последователи

Вернуться к навигации

Обзоры

Вы можете стать первым обзором для лазерных вырезов. и Concrete Contractors, чтобы помочь выполнить работу

Устали читать все учебники DIY? Мы здесь, чтобы помочь. С более чем 1 миллионом профессионалов на дому на Houzz вы легко найдете надежного подрядчика по каменной кладке и бетону для вашего следующего проекта в Сан-Маркос, Калифорния.

Прочтите отзывы от домовладельцев САН-МАРКОС, таких как вы

Ознакомьтесь с отзывами домовладельцев, прежде чем нанимать подрядчика по каменным и бетонным работам для помощи в реализации вашего проекта в САН-МАРКОС. Если у вас есть вопросы, прочитайте отзывы других домовладельцев или наш дискуссионный форум, чтобы получить второе мнение.

Легко связаться с проверенными строительными и бетонными подрядчиками

Если вы просматриваете Houzz и имеете в виду подрядчика, то вы быстро обнаружите, что запросить расценки стало проще, чем когда-либо. С помощью одной простой панели управления вы можете управлять всеми полученными предложениями подрядчиков по каменной кладке и бетону.