CN113668891A - 一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除方法及拆除装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于地砖拆除技术领域，具体涉及一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除方法及拆除装置，所述拆除方法保证在移动过程中微波聚焦天线始终对准地砖之间的水泥浆缝，选用合适的照射工况对水泥浆缝进行移动微波照射，直至水泥浆缝受热产生沿深度方向的贯穿性裂缝，再通过人工或者真空吸盘和千斤顶配合或者铲除组件将松动的地砖块与下部干硬性水泥砂浆层脱离；所述拆除装置包括微波电源、微波系统、屏蔽箱体、移动装置、传感器系统、微波聚焦天线、真空吸盘、千斤顶以及铲除组件。本发明的拆除方法和拆除装置利用微波选择性加热水泥石的特点，促使地砖之间的水泥浆缝产生开裂，实现地砖的安静拆除及完整回收。

Description

一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除方法及拆除装置

技术领域

本发明属于地砖拆除技术领域，具体涉及一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除方法及拆除装置。

背景技术

目前，在民用建筑进行室内装修的过程中，往往涉及到现有地砖的拆除，目前的拆除方式主要是工人利用风镐、锤子、凿子等工具，将地砖全部砸碎，然后收集地砖碎块。该方式在破碎地砖的过程中必然会产生大量噪声和振动，在居民区的使用受到严格限制；原本完好的地砖在拆除过程中必须被破坏，不符合环保节约的要求，特别是在施工中地砖返工重铺时，会造成很大的浪费；且工人的劳动强度大，飞溅的地砖碎块还可能造成人身伤害；另外，风镐等电动工具可控性较差，可能在拆除过程中损伤楼板、横梁等结构构件，造成结构损伤、产生安全隐患。因此，需要根据地砖铺设的特点，提出新的安全、高效、环保、静音、低振动的地砖拆除方法。

发明内容

本发明提供一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除方法及拆除装置，与现有方法相比，本发明所提出的方法有效解决了机械拆除中存在的噪声扰民、劳动强度大等问题，同时避免了拆除过程中对地砖以及房屋结构的损坏，实现了地砖地完整回收，有效提高了地砖的拆除效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除方法，地砖的分层结构包括上层的地砖本体层、中层的水泥浆体层以及底层的干硬性水泥砂浆层，所述拆除装置包括拆除装置，所述拆除装置包括用于将直流电能转变成微波能并提供稳定的连续波输出大功率微波的微波系统和用于输出所述微波系统产生的大功率微波的微波聚焦天线，所述拆除方法具体包括以下步骤：

步骤S1、取样

S1-1、在待拆除区域内，随机选取n处取样点，选取的取样点位置为任意相邻两地砖之间的水泥浆缝；

S1-2、利用混凝土钻孔取芯机在n处取样点分别取芯，得到n份样品；

步骤S2、确认各分层几何参数的值

S2-1、对n份样品中的地砖本体层、水泥浆体层以及干硬性水泥砂浆层分别进行厚度的测量，得到n个地砖本体层厚度值、n个水泥浆体层厚度值以及n个干硬性水泥砂浆层厚度值；

S2-2、对n个地砖本体层厚度值取平均值得到D₁ 、n个水泥浆体层厚度值取平均值得到D₂ 、n个干硬性水泥砂浆层厚度值取平均值得到D₃；

步骤S3、确认各分层含水率

S3-1、对n份样品中的地砖本体层、水泥浆体层以及干硬性水泥砂浆层分别进行含水率的测量，得到n个地砖本体层含水率、n个水泥浆体层含水率以及n个干硬性水泥砂浆层含水率；

S3-2、对n个地砖本体层含水率取平均值得到ω₁ 、n个水泥浆体层含水率取平均值得到ω₂、n个干硬性水泥砂浆层含水率取平均值得到ω₃；

步骤S4、确认各分层介电参数

根据步骤S3-1中得到的各分层的含水率和步骤S3-2中得到的ω₁、ω₂、ω₃，查询介电参数表格，得到ω₁对应的介电参数ε₁’、ε₁”，ω₂对应的介电参数ε₂’、ε₂”，ω₃ 对应的介电参数ε₃’、ε₃”；

步骤S5、确认照射时间t

S5-1、预设试验功率、预设试验温度、预设所述微波系统输出的微波频率；

S5-2、利用步骤S2中得到的D₁ 、D₂ 、D₃和步骤S4中得到的ε₁’、 ε₁”、 ε₂’、ε₂”、 ε₃’、ε₃”，建立1：1的有限元模型；

S5-3、根据步骤S5-1中预设的试验功率、预设的试验温度、预设的所述微波系统输出的微波频率，以及步骤S5-2中建立的有限元模型，在有限元软件中模拟照射的过程，得到随时间变化的温度分布图；

S5-4、整理得到温度分布图中最高温度达到预设试验温度所需时间作为照射时间t；

步骤S6、确认所述拆除装置移动速度v

S6-1、测量所述微波聚焦天线输出端竖直投影下所覆盖的水泥浆缝的长度d；

S6-2、结合步骤5中的照射时间t和步骤S6-1中的d，得到所述拆除装置移动速度v；

步骤S7、进行拆除工作

开启所述拆除装置，所述拆除装置以步骤6中得到的v进行移动，对拆除区域内的地砖块进行拆除。

作为本发明的进一步优选，步骤S6-2中所述拆除装置移动速度v的计算公式为：v=d/t。

作为本发明的进一步优选，在进行步骤S7时，所述微波聚焦天线出口端距离水泥浆缝竖直方向的间距在5mm以内。

还提供了一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除装置，所述拆除装置包括：

移动装置，所述移动装置置于地面，用于带动所述拆除装置进行移动；

屏蔽箱体，所述屏蔽箱体设置于所述移动装置上方；

微波电源，所述微波电源置于所述屏蔽箱体外部，并为所述拆除装置提供电能；

微波系统，所述微波系统设置于所述屏蔽箱体内部，用于将直流电能转变成微波能，并提供稳定的连续波输出大功率微波；

微波聚焦天线，所述微波聚焦天线与所述微波系统连接，所述微波聚焦天线用于输出所述微波系统产生的微波对地砖进行拆除。

作为本发明的进一步优选，还包括控制系统，所述控制系统用于规划所述拆除装置的移动路线，并控制所述拆除装置的运作以及移动方向。

作为本发明的进一步优选，还包括传感器系统，所述传感器系统包括超声波传感器和光学传感器，其中：

所述超声波传感器设置于所述屏蔽箱体顶部，用于对拆除区域进行整体扫描，在所述控制系统中形成并存储拆除区域的地形图；

所述光学传感器设置于所述微波聚焦天线出口处，用于所述微波聚焦天线的定位，确保所述微波聚焦天线输出端竖直投影下覆盖有瓷砖间的水泥浆缝。

作为本发明的进一步优选，还包括真空吸盘，所述真空吸盘安装于所述移动装置底部。

作为本发明的进一步优选，还包括若干千斤顶，若干所述千斤顶设置于所述移动装置底部边缘处。

作为本发明的进一步优选，还包括铲除组件，所述铲除组件安装于所述移动装置底部，所述铲除组件铲除方向与所述移动装置前进方向一致。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明利用大功率密度微波选择性加热水泥石的特点，使地砖间的水泥浆缝发生开裂，从而破坏了相邻地砖间的联结，然后通过真空吸盘进行外力的施加，从而保证每块地砖完好的同时极大地削弱了地面的整体性，实现地砖的安静可控拆除；或者通过铲除组件进行外力的施加，将地砖高效快速地拆除。

2、本发明设置传感器系统和控制系统，从而实现本拆除装置的自主移动，以及自动化拆除工作。

3、本发明通过若干真空吸盘的设置，使得微波照射后拆除装置与地砖之间连接更紧密，也更加便捷的将微波照射后的地砖与干硬性水泥砂浆层脱离。

4、本发明还设置有铲除组件，用于高效快速铲除地砖。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的微波聚焦天线微波照射工作示意图；

图2是本发明的真空吸盘工作示意图；

图3是本发明的铲除组件工作示意图；

图4是本发明的地砖完整拆除设备示意图；

图5是本发明的地砖快速拆除设备示意图；

图6是本发明的进行地砖拆除时的三维立体图；

图中：1、微波电源；2、微波发生器；3、环形器；4、自动阻抗匹配器；5、石英隔离窗；6、90°弯头波导；7、微波聚焦天线；8、水负载；9、超声波传感器；10、光学传感器；11、屏蔽箱体；12、移动装置；13、真空吸盘；14、千斤顶；15、铲除组件。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

现有的地砖铺设工艺决定了地砖的分层结构，地砖的分层结构包括上层的地砖本体层、中层的水泥浆体层以及底层的干硬性水泥砂浆层，每层结构的微波吸收能力以及力学强度相差悬殊，其中微波吸收能力由介电参数（介电参数包含介电常数和损耗因子）来表征。水泥石，即硬化后的水泥浆体，在自然状态下，是很好的微波吸收材料；地砖本体常由陶瓷或石材等材料制成，具有微波透明特性故几乎不吸收微波；干硬性水泥砂浆中水泥用量少、拌和用水量低、砂子用量多，即石英含量高，故对微波吸收能力弱。因此，地砖结构在微波照射下，地砖之间的水泥浆缝将首先被选择性加热，其因为闭合孔隙水的存在，很容易发生爆裂和沿深度方向的开裂，而地砖本体层和干硬性水泥砂浆层则会在微波的照射下保持完好。

实施例1

本实施例提供一种优选实施方案，一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除方法，本拆除方法涉及拆除装置，上述拆除装置包括移动装置12、屏蔽箱体11、微波电源1、微波系统、微波聚焦天线7，其中：

上述移动装置12置于地面，用于带动上述拆除装置在待拆除区域内进行移动；进一步地，上述移动装置12包括顶板和若干万向轮，顶板底部安装若干万向轮，优选地，万向轮设置个数为四个，分别设置于顶板底部四角，移动装置12通过万向轮实现任意方向的移动。

上述屏蔽箱体11设置于移动装置12上方，用于将上述微波系统罩设在屏蔽箱体11内部，防尘防灰同时防止微波系统对周围的人造成伤害。

上述微波电源1置于屏蔽箱体11外部，微波电源1通过线路与拆除装置连接，微波电源1为拆除装置提供电能。

上述微波系统设置于屏蔽箱体11内部，用于将直流电能转变成微波能，并提供稳定的连续波输出大功率微波。上述微波系统包括微波发生器2、环形器、自动阻抗匹配器4、石英隔离窗5、水负载8以及90°弯头波导6，沿屏蔽箱体11后端部至前端部依次设置微波发生器2、环形器、自动阻抗匹配器4、石英隔离窗5以及90°弯头波导6。上述自动阻抗匹配器4为不低于100Hz的信号采集频率，自动阻抗匹配器4内的销钉匹配动作时间小于0.2s。上述水负载8设置于上述环形器下方。

上述微波聚焦天线7输入端与90°弯头波导6输出端连接，输出端朝向相邻两地砖之间的水泥浆缝，微波聚焦天线7输出端的微波功率密度不低于100W/cm²。微波聚焦天线7用于输出微波系统产生的微波，微波照射在水泥浆缝上，使得水泥浆缝产生爆裂，地砖本体层和干硬性水泥砂浆层未发生爆裂，从而施加一定的力，即可将地砖与干硬性水泥砂浆层脱离，因此保证地砖的完整性的同时将地砖拆除。

基于上述拆除装置，上述拆除方法具体包括以下步骤：

步骤S1、取样

S1-1、在待拆除区域内，随机选取n处取样点，选取的取样点位置为任意相邻两地砖之间的水泥浆缝，其中，n≥3；

S1-2、利用混凝土钻孔取芯机在n处取样点分别取芯，得到N份样品；

优选地，取芯的直径为5cm，取芯的深度需包含地砖本体层、水泥浆体层以及干硬性水泥砂浆层，要求所取干硬性水泥砂浆层是完整的。

步骤S2、确认各分层几何参数的值

S2-1、对n份样品中的地砖本体层、水泥浆体层以及干硬性水泥砂浆层分别进行厚度的测量，得到n个地砖本体层厚度值、n个水泥浆体层厚度值以及n个干硬性水泥砂浆层厚度值，其中：

定义地砖本体层厚度为h₁、水泥浆体层厚度h₂、干硬性水泥砂浆层厚度h₃，n个地砖本体层厚度值分别为h_1-1、h_1-2……h_1-n，n个水泥浆体层厚度值分别为h_2-1、h_2-2……h_2-n，n个干硬性水泥砂浆层厚度值分别为h_3-1、h_3-2……h_3-n。

S2-2、对n个地砖本体层厚度值取平均值得到D₁ 、n个水泥浆体层厚度值取平均值得到D₂ 、n个干硬性水泥砂浆层厚度值取平均值得到D₃，其中：

D₁= （h_1-1+h_1-2+……+h_1-n）/n

D₂= （h_2-1+h_2-2+……+h_2-n）/n

D₃=（ h_3-1+h_3-2+……+h_3-n）/n。

步骤S3、确认各分层含水率

S3-1、对n份样品中的地砖本体层、水泥浆体层以及干硬性水泥砂浆层分别进行含水率的测量，得到n个地砖本体层含水率、n个水泥浆体层含水率以及N个干硬性水泥砂浆层含水率；

S3-2、对n个地砖本体层含水率取平均值得到ω₁ 、n个水泥浆体层含水率取平均值得到ω₂、n个干硬性水泥砂浆层含水率取平均值得到ω₃；

步骤S4、确认各分层介电参数

根据步骤S3-1中得到的各分层的含水率和步骤S3-2中得到的ω₁、ω₂、ω₃，查询介电参数表格，得到ω₁对应的介电参数ε₁’、ε₁”，ω₂对应的介电参数ε₂’、ε₂”，ω₃ 对应的介电参数ε₃’、ε₃”，其中：

对于代入的ω₁、ω₂、ω₃的值，介电参数表格中未能找寻到对应的介电参数值的，通过进行插值计算求得对应的介电参数值；

步骤S5、确认照射时间t

S5-1、预设试验功率、预设试验温度、预设微波系统输出的微波频率，其中：

优选地，因功率越大，用时越短，从而预设试验功率选择最大功率2kW，以节约工作时间；试验温度范围为170℃-230℃，本实施例中预设试验温度选择200℃；当微波频率越高，能加热的最高温度越高，但是加热深度相应会越浅，为了保证干硬性水泥砂浆层下方的楼板不会遭到高温破坏，本实施例中预设微波系统输出的微波频率选用2.45GHz，来满足对水泥浆体层加热的要求的同时，实现不会对干硬性水泥砂浆层下方的楼板造成损坏的要求。

S5-2、利用步骤S2中得到的D₁ 、D₂ 、D₃ 和步骤S4中得到的ε₁’、ε₁”、ε₂’、ε₂”、ε₃’、ε₃”，建立1：1的有限元模型；

S5-3、根据步骤S5-1中预设的试验功率2kW、预设的试验温度、预设的微波系统输出的微波频率2.45GHz以及选取的微波聚焦天线型号（不同微波聚焦天线的型号，馈口尺寸不同），以及步骤S5-2中建立的有限元模型，在有限元软件中模拟照射的过程，得到随时间变化的温度分布图；

S5-4、整理得到温度分布图中最高温度达到预设试验温度200℃所需时间作为照射时间t；

步骤S6、确认拆除装置移动速度v

S6-1、测量微波聚焦天线7输出端竖直投影下所覆盖的水泥浆缝得长度d；

S6-2、结合步骤5中得到的照射时间t和步骤S6-1中得到的d，得到拆除装置移动速度v，其中：

v=d/t。

步骤S7、进行拆除工作

将上述拆除装置的微波聚焦天线7输出端移动至，正对待拆除区域中相邻两地砖间的水泥浆缝，且微波聚焦天线7出口端距离水泥浆缝竖直方向的间距在5mm以内；

然后开启拆除装置，拆除装置以步骤6中得到的v进行自行移动，进一步地，拆除装置方向的调整，可通过人工进行手动调整；

经过微波照射过的水泥浆缝发生充分爆裂，从而可人工直接将地砖（即地砖本体层和水泥浆体层）与干硬性水泥砂浆层进行脱离，实现地砖的完整拆除。因地砖本体层与水泥浆层之间的力学强度高，而干硬性水泥砂浆层作为施工中的找平层，粘聚力差、抗拉承载力极低，当微波照射破坏了地砖本体层和水泥浆体层之间的强联结之后，用简单的力学方法就能从松散的干硬性水泥砂浆层顶面拆下地砖。因拆除后的地砖包含地砖本体层和水泥浆体层，可以将拆除后的地砖扣在地面，通过本拆除装置继续对拆除后的地砖的水泥浆体层进行微波照射，从而使得与地砖本体层联结的水泥浆体层完全爆裂至脱离，因此得到干净的地砖本体层。

其中，在进行拆除工作前，可先进行一次校准工作：用步骤S6-2得到的移动速度v，在一小块待拆除区域内启动上述拆除装置进行照射，然后观察水泥浆缝的断裂效果，根据效果再对移动速度v进行微调，再进行步骤S7具体的拆除工作。（如断裂效果未达到理想断裂程度，减小移动速度v；如断裂效果远超理想断裂程度，增大移动速度V；理想断裂程度为真空吸盘13可轻易吸附起地砖或者铲除组件15可轻易将地砖铲除）

关于速度变化幅度：按照一般情况下，2kW、20s定点照射能够实现局部水泥浆体开裂，进行移动速度换算，得到移动速度约为0.5m/min，如果试做发现效果不佳/过好，可以将移动速度上下浮动0.1m/min后，再进行试做观察；

进一步地，上述拆除装置还包括传感器系统和控制系统，其中：

上述传感器系统包括超声波传感器9和光学传感器10，超声波传感器9设置于屏蔽箱体11顶部，用于对拆除区域进行整体扫描，然后在控制系统中形成并存储拆除区域的地形图，然后规划出移动路线；光学传感器10设置于微波聚焦天线7出口处，用于微波聚焦天线7的定位，确保微波聚焦天线7输出端竖直投影下覆盖有相邻两地砖间的水泥浆缝。

上述控制系统用于规划拆除装置的移动路线，并控制拆除装置的运作以及移动方向；控制系统包括计算机和控制器，控制器设置于移动装置12上，控制器接收上述传感器系统的信息，然后控制器发送信息给计算机，由计算机反馈指令给控制器，控制器再控制拆除装置做出相应动作。控制器控制移动装置12的启动、关闭、移动速度以及转向；控制器还控制微波系统的启动、关闭、输出功率大小。

上述进一步地技术方案，传感器系统和控制系统可实现拆除装置的自主移动，以及自动化工作。

进一步地，上述拆除装置还包括真空吸盘13、若干千斤顶14以及伸缩机构（伸缩机构图中未示出），其中：

上述真空吸盘13设置于移动装置12底部，优选地，移动装置12底部靠近微波聚焦天线7的一侧设置真空吸盘13；若干上述千斤顶14设置于移动装置12底部，千斤顶14个数为2个或者4个，优选地，千斤顶14个数为4个分布于移动装置12底部四角，千斤顶14由控制器直接控制或者单独设立控制机构进行控制；上述伸缩机构设置于真空吸盘13与移动装置12之间，用于控制真空吸盘13在移动装置12底部与地砖之间上下往复运动，伸缩机构由控制器直接控制或者单独设立控制机构进行控制。

当对一块地砖四边水泥浆缝进行微波照射后，控制伸缩机构带动真空吸盘13下降至吸附在地砖表面上；然后四个千斤顶14同步运行，当四个千斤顶14与地面接触后，继续运行直至将拆除装置顶起，同时被真空吸盘13吸住的经微波照射后的地砖被抬起脱离干硬性水泥砂浆层，从而保证地砖完整性的同时将地砖拆除；接着伸缩机构和千斤顶14均复原至初始位置，然后将拆除下来的地砖从真空吸盘13上卸下即可。

上述进一步地技术方案，可实现拆除装置的自主移动、自动化工作以及自动化拆除地砖，无需对微波照射后的地砖进行人工拆除。

进一步地，设置若干真空吸盘13，若干真空吸盘13呈阵列式分布，分布面积为一块地砖的面积；伸缩机构同时控制若干真空吸盘13的伸缩（此技术方案未从附图中示出）。也就是，当对一块地砖四边水泥浆缝进行微波照射后，控制伸缩机构带动若干真空吸盘13下降至每个真空吸盘13吸附在地砖表面上；然后四个千斤顶14同步运行，当四个千斤顶14与地面接触后，继续运行直至将拆除装置顶起，同时被若干真空吸盘13吸住的经微波照射后的地砖被抬起脱离干硬性水泥砂浆层，从而保证地砖完整性的同时将地砖拆除；接着伸缩机构和千斤顶14均复原至初始位置，然后将拆除下来的地砖从若干真空吸盘13上卸下即可。

关于吸盘吸力：底层干硬性水泥砂浆层抗拉强度约为0.05MPa。对于一块尺寸为60cm*60cm的地砖，经计算需要约18kN的拉力（1800kg）使之于下部干砂浆层脱离，60cm见方的地砖可以布置4个直径30cm的工业吸盘，直径30cm的工业吸盘单个吸力可以达到5.5kN，4个吸盘拉力共计22kN（2200kg）；也就是，真空吸盘13的规格参数、设置数量都根据若干真空吸盘13的总拉力大于拉起一块地砖所需拉力来确定。

上述进一步地技术方案，通过若干真空吸盘13的设置，使得微波照射后拆除装置与地砖之间连接更紧密，也更加便捷的将微波照射后的地砖与干硬性水泥砂浆层脱离。

进一步地，上述拆除装置还包括铲除组件15，其中：

铲除组件15包括两部分，其一安装在移动装置12上的固定部，固定部沿竖直方向设置，其二斜射在固定部远离移动装置12的一端的铲除部（图中未示出）；固定部与铲除部之间夹角范围为100°-170°，优选地，固定部与铲除部之间夹角为135°。固定部安装于移动装置12底部远离微波聚焦天线7的一侧，铲除组件15铲除方向与移动装置12前进方向一致。固定部与移动装置12之间设置有上述伸缩机构，伸缩机构用于控制铲除组件15在移动装置12底部与地砖之间上下往复运动，伸缩机构由控制器直接控制或者单独设立控制机构进行控制。

当对一块地砖四边水泥浆缝进行微波照射后，拆除装置继续移动，伸缩机构将铲除组件15下降至被微波照射后的地砖水泥缝处，通过拆除装置前进的动力和铲除部的配合，将被微波照射后的地砖铲出；然后伸缩机构复原至初始位置，被铲出的地砖自行从铲除部上脱落。铲除部的面积远小于地砖的表面面积，因此铲除组件15抬起后，铲除部无法支撑地砖，地砖就会自行脱落。进一步地，也可在所有地砖间的水泥浆缝均经过微波照射后，然后通过铲除组件完成所有的铲除工作，无需一块块的拆除地砖。

关于铲除组件15外力：假设干硬性水泥砂浆层抗拉强度为0.05MPa，对于原尺寸为60cm*60cm的地砖，因为撬起过程中地砖可能断裂，故不妨按照60cm*30cm的尺寸计算，地砖底部边缘需要的撬起力为4.5kN（450kg）。同时拆除组件是一个杠杆，由杠杆原理，设（动力臂=10*阻力臂）的情况，动力臂端相应需要施加的外力仅为450N（45kg）。

上述进一步地技术方案，可实现拆除装置的自主移动、自动化工作以及自动化拆除地砖，无需对微波照射后的地砖进行人工拆除；相较于真空吸盘13拆除本技术方案拆除速度更快，但是拆除后地砖的完整性无法保证百分百完整，损坏较于真空吸盘13多。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1. 一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除方法，地砖的分层结构包括上层的地砖本体层、中层的水泥浆体层以及底层的干硬性水泥砂浆层，其特征在于：包括拆除装置，所述拆除装置包括用于将直流电能转变成微波能并提供稳定的连续波输出大功率微波的微波系统和用于输出所述微波系统产生的大功率微波的微波聚焦天线，所述拆除方法具体包括以下步骤：

步骤S1、取样

S1-1、在待拆除区域内，随机选取n处取样点，选取的取样点位置为任意相邻两地砖之间的水泥浆缝；

S1-2、利用混凝土钻孔取芯机在n处取样点分别取芯，得到n份样品；

步骤S2、确认各分层几何参数的值

S2-1、对n份样品中的地砖本体层、水泥浆体层以及干硬性水泥砂浆层分别进行厚度的测量，得到n个地砖本体层厚度值、n个水泥浆体层厚度值以及n个干硬性水泥砂浆层厚度值；

S2-2、对n个地砖本体层厚度值取平均值得到D₁ 、n个水泥浆体层厚度值取平均值得到D₂ 、n个干硬性水泥砂浆层厚度值取平均值得到D₃；

步骤S3、确认各分层含水率

S3-1、对n份样品中的地砖本体层、水泥浆体层以及干硬性水泥砂浆层分别进行含水率的测量，得到n个地砖本体层含水率、n个水泥浆体层含水率以及n个干硬性水泥砂浆层含水率；

S3-2、对n个地砖本体层含水率取平均值得到ω₁ 、n个水泥浆体层含水率取平均值得到ω₂、n个干硬性水泥砂浆层含水率取平均值得到ω₃；

步骤S4、确认各分层介电参数

根据步骤S3-1中得到的各分层的含水率和步骤S3-2中得到的ω₁、ω₂、ω₃，查询介电参数表格，得到ω₁对应的介电参数ε₁’、ε₁”，ω₂对应的介电参数ε₂’、ε₂”，ω₃ 对应的介电参数ε₃’、ε₃”；

步骤S5、确认照射时间t

S5-1、预设试验功率、预设试验温度、预设所述微波系统输出的微波频率；

S5-2、利用步骤S2中得到的D₁ 、D₂ 、D₃和步骤S4中得到的ε₁’、 ε₁”、 ε₂’、ε₂”、 ε₃’、ε₃”，建立1：1的有限元模型；

S5-3、根据步骤S5-1中预设的试验功率、预设的试验温度、预设的所述微波系统输出的微波频率，以及步骤S5-2中建立的有限元模型，在有限元软件中模拟照射的过程，得到随时间变化的温度分布图；

S5-4、整理得到温度分布图中最高温度达到预设试验温度所需时间作为照射时间t；

步骤S6、确认所述拆除装置移动速度v

S6-1、测量所述微波聚焦天线输出端竖直投影下所覆盖的水泥浆缝的长度d；

S6-2、结合步骤5中的照射时间t和步骤S6-1中的d，得到所述拆除装置移动速度v；

步骤S7、进行拆除工作

开启所述拆除装置，所述拆除装置以步骤6中得到的v进行移动，对拆除区域内的地砖块进行拆除。

2.根据权利要求1所述的一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除方法，其特征在于：步骤S6-2中所述拆除装置移动速度v的计算公式为：v=d/t。

3.根据权利要求1一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除方法，其特征在于：在进行步骤S7时，所述微波聚焦天线出口端距离水泥浆缝竖直方向的间距在5mm以内。

4.一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除装置，其特征在于，包括：

移动装置，所述移动装置置于地面，用于带动所述拆除装置进行移动；

屏蔽箱体，所述屏蔽箱体设置于所述移动装置上方；

微波电源，所述微波电源置于所述屏蔽箱体外部，并为所述拆除装置提供电能；

微波系统，所述微波系统设置于所述屏蔽箱体内部，用于将直流电能转变成微波能，并提供稳定的连续波输出大功率微波；

微波聚焦天线，所述微波聚焦天线与所述微波系统连接，所述微波聚焦天线用于输出所述微波系统产生的微波对地砖进行拆除。

5.根据权利要求4所述的一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除装置，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统用于规划所述拆除装置的移动路线，并控制所述拆除装置的运作以及移动方向。

6.根据权利要求5所述的一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除装置，其特征在于：还包括传感器系统，所述传感器系统包括超声波传感器和光学传感器，其中：

所述超声波传感器设置于所述屏蔽箱体顶部，用于对拆除区域进行整体扫描，在所述控制系统中形成并存储拆除区域的地形图；

所述光学传感器设置于所述微波聚焦天线出口处，用于所述微波聚焦天线的定位，确保所述微波聚焦天线输出端竖直投影下覆盖有地砖间的水泥浆缝。

7.根据权利要求4或6所述的一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除装置，其特征在于：还包括真空吸盘，所述真空吸盘安装于所述移动装置底部。

8.根据权利要求7所述的一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除装置，其特征在于：还包括若干千斤顶，若干所述千斤顶设置于所述移动装置底部边缘处。

9.根据权利要求8所述的一种基于微波致裂水泥石技术的地砖拆除装置，其特征在于：还包括铲除组件，所述铲除组件安装于所述移动装置底部，所述铲除组件铲除方向与所述移动装置前进方向一致。

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