一种基于微波和负压原理的土遗址修复装置

摘要

本发明涉及一种基于微波和负压原理的土遗址修复装置，包括位于土遗址两侧且对应设置的环境调节机构和药液喷淋机构，所述环境调节机构包括设有万向轮的第一基座，第一基座上端设有箱体，箱体一侧顶部通过支撑杆连接保护管，保护管通过法兰与箱体连接并连通，保护管的端部呈扩口结构，箱体内设有通过导线与蓄电池电连接的空气负压机和微波发生器，空气负压机的负压管以及微波发生器的波导管设置于所述保护管内，所述药液喷淋机构包括对土遗址背离环境调节机构的侧面和顶面喷淋疏水液的水平喷管和竖直喷管，本发明通过微波和负压的双重结合，除水和提高疏水材料在土遗址内部的渗透效果同时进行，有效提高了土遗址的防水效果。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑文物保护技术领域，具体是一种基于微波和负压原理的土遗址修复装置。

背景技术

土质材料在我国古代应用广泛，据统计全世界35%的遗址建筑为土遗址，全世界30%的人类居住在土建筑中，UNESO的统计数据表明：全世界14%的濒危文物是土质文物，这说明土建筑保护既是文化遗产保护的需要，同时也是人类居住状况的需要，真正意义上的土遗址保护科学起源于20世纪60年代，由于新的土建筑在现代工业社会中所占份额很小，其研究基础和保护工作相对于石质木质文物显得非常有限，近40年来，土遗址保护研究逐渐发展起来，直到最近，土质文物保护工作由于难度大、应用广才越来越受到社会和文物保护工作的重视。

当前，由自然、人类活动等因素诱发，土遗址特别是其较深层容易产生劣化。例如，雨水较容易对土遗址的表层产生较大的冲蚀；再例如，土遗址的表层吸水后较容易产生崩裂。土遗址的表层发生劣化后，较容易使得土遗址的内部产生不可逆转的损坏，进而较容易产生垮塌、碎裂。对土遗址较深层进行加固，是实现土遗址保护的重要举措。

对土遗址进行加固的方法有很多种，但都有一定的缺陷，例如申请号为2018215100097的专利文献，其利用微波对土遗址表层进行加热，可对土体表层加热达到温度400℃-450℃，易使土体表层与内部之间产生材料的不相容，致使表层出现翘皮现象。同时现有技术中使用最多是化学修复液加固的方法，而化学加固方法指的是在土遗址的表面通过涂刷、喷洒等方法施加化学材料，经由化学材料的渗透实现土遗址表层的加固，最终使得土遗址具备一定的抗劣化能力。但是，单一在土遗址表面进行涂刷或者喷洒的方法，这使得化学修复液仅仅作用于土遗址的表层，而内部存在渗透性较差，渗透不均匀，修复作用降低的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微波和负压原理的土遗址修复装置，本发明通过微波和负压的双重结合，除水和提高疏水材料在土遗址内部的渗透效果同时进行，有效提高了土遗址的防水效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于微波和负压原理的土遗址修复装置，所述装置包括位于土遗址两侧且对应设置的环境调节机构和药液喷淋机构，所述环境调节机构包括设有万向轮的第一基座，第一基座上端设有箱体，箱体一侧顶部通过支撑杆连接保护管，保护管通过法兰与箱体连接并连通，箱体内设有通过导线与蓄电池电连接的空气负压机和微波发生器，空气负压机的负压管以及微波发生器的波导管设置于所述保护管内，所述药液喷淋机构包括对土遗址背离环境调节机构的侧面和顶面喷淋疏水液的水平喷管和竖直喷管；所述微波发生器发出的微波频率为300MHz-300GHz，所述负压管内环境为0.3-0.8kPa。

优选的，所述保护管的端部呈扩口结构。

优选的，所述保护管端口处还设有微波辅热结构件。

优选的，所述微波辅热结构件为铁氧体圆环。

优选的，所述药液喷淋机构还包括设有万向轮的第二基座，第二基座上设有机仓，开设有补液口的储液箱设置于机仓内，储液箱顶部连通有水平的导液管，导液管顶部连接有设有微型水泵且折弯的竖直喷管，导流管底部还连通有伸缩软管，伸缩软管与水平喷管连通，水平喷管朝向环境调节机构的一端敞口，另一端封闭。

优选的，所述水平喷管朝向环境调节机构的一端与增压罩连接，增压罩上开设有气压阀，水平喷管与机仓内设有的气泵通过管道连通。

优选的，所述微波辅热结构件的工作温度为25-50℃。

本发明的工作过程如下：

将环境调节机构和药液喷淋机构置于土遗址两侧，并使得保护管管口尽可能对应增压罩的范围，增压罩可以贴靠土遗址表面设置，然后开启空气负压机、微波发生器、气泵和微型水泵。

空气负压机将保护管扩口结构处的空气抽真空，波导管将微波传导至土遗址上，同时微波辅热构件吸收微波并自发热；微型水泵抽取储液箱内的防水剂并通过竖直喷管喷至土遗址顶面，同时微型水泵抽取的防水剂还会通过导流管和伸缩软管进入水平喷管，并在气泵的气流作用下分散性喷淋至土遗址表面，同时由于增压罩的存在，使得增压罩处的土遗址表面气压逐渐增大至气压阀开启排压，以维持增压罩处土遗址表面处于高压状态。

土遗址两侧的压差，使得防水剂依据达西定律提高了其在土遗址内部的渗流效果，可以使得防水剂更好地渗透至土遗址内部；同时微波和微波辅热构件作用，使得墙体内部原有的水分外排进而达到墙体烘干、脱湿的效果，同时随着防水剂不断的渗入墙体，升温后的墙体配合微波也使得防水剂的密度进一步降低，防水剂的饱和蒸汽压随着温度上升而加大，使得防水剂的表面张力和渗透阻力减小，进一步提高防水剂在土遗址中的渗透效果，土遗址能够由内至外地充分吸收防水剂。同时土遗址的部分成分会在高温作用下发生矿化反应，提高土遗址的耐崩解性。

根据土遗址的组成成分和酸碱性，采用复合的防水剂，复合防水剂是无机和有机复合液体，既可以与土遗址中的物质发生反应，形成表面突起起到防水作用，阻止毛细水的扩展，又可以在土颗粒外表面和土遗址外层形成疏水膜，阻断外界雨水的浸入。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1）本发明利用微波和负压双重作用土遗址的同时配合化学加固，使得防水剂能够充分地进入土遗址内部，使得土遗址由内至外地进行加固，而且这种加固属于不可逆加固，不存在防水剂的失效问题，确保在较长的时间内维持加固效果。

2）相比于单一喷洒化学防水剂加固而言，本发明采用微波加热配合负压，使得无需考虑化学材料对于不同环境及土体成分的适应性问题，显著扩大本发明的应用范围。

附图说明

图1为具体实施方式中基于微波和负压原理的土遗址修复装置的结构示意图。

图2为图1所示环境调节机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，一种基于微波和负压原理的土遗址修复装置，所述装置包括位于土遗址两侧且对应设置的环境调节机构和药液喷淋机构，所述环境调节机构包括设有万向轮2的第一基座1，第一基座1上端设有箱体3，箱体3一侧顶部通过支撑杆35连接保护管31，保护管31通过法兰33与箱体3连接并连通，保护管33的端部呈扩口结构，所述保护33管的扩口结构处设有微波辅热结构件34，所述微波辅热结构件34为铁氧体圆环。箱体3内设有通过导线与蓄电池32电连接的空气负压机4和微波发生器5，空气负压机4的负压管41以及微波发生器5的波导管51设置于所述保护管31内；

所述药液喷淋机构包括对土遗址7背离环境调节机构的侧面和顶面喷淋疏水液的水平喷管69和竖直喷管63，所述药液喷淋机构还包括设有万向轮2的第二基座11，第二基座11上设有机仓6，开设有补液口的储液箱61设置于机仓6内，储液箱61顶部连通有水平的导液管62，导液管62顶部连接有设有微型水泵64且折弯的竖直喷管63，导流管62底部还连通有伸缩软管65，伸缩软管65与水平喷管69连通，水平喷管69朝向环境调节机构的一端敞口并与增压罩68连接，另一端封闭。增压罩68上开设有气压阀，水平喷管69与机仓内设有的气泵66通过管道67连通。

微波发生器发出的微波频率为300MHz-300GHz，所述负压管内环境为0.3--0.8kPa，所述微波辅热结构件的工作温度为25-50℃。

本发明的工作过程如下：

将环境调节机构和药液喷淋机构置于土遗址7两侧，并使得保护管管口尽可能对应增压罩的范围，增压罩可以贴靠土遗址表面设置，然后开启空气负压机、微波发生器、气泵和微型水泵。

空气负压机将保护管扩口结构处的空气抽真空，波导管将微波传导至土遗址上，同时微波辅热构件吸收微波并自发热；微型水泵抽取储液箱内的防水剂并通过竖直喷管喷至土遗址顶面，同时微型水泵抽取的防水剂还会通过导流管和伸缩软管进入水平喷管，并在气泵的气流作用下分散性喷淋至土遗址表面，同时由于增压罩的存在，使得增压罩处的土遗址表面气压逐渐增大至气压阀开启排压，以维持增压罩处土遗址表面处于高压状态。

土遗址两侧的压差，使得防水剂依据达西定律提高了其在土遗址内部的渗流效果，可以使得防水剂更好地渗透至土遗址内部；同时微波和微波辅热构件作用，使得墙体内部原有的水分外排进而达到墙体烘干、脱湿的效果，同时随着防水剂不断的渗入墙体，升温后的墙体配合微波也使得防水剂的密度进一步降低，防水剂的饱和蒸汽压随着温度上升而加大，使得防水剂的表面张力和渗透阻力减小，进一步提高防水剂在土遗址中的渗透效果，土遗址能够由内至外地充分吸收防水剂。同时土遗址的部分成分会在高温作用下发生矿化反应，提高土遗址的耐崩解性。