CN115383866A - 一种道路自防护混凝土的制备方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路自防护混凝土的制备方法及设备，以获得填充有立体网格结构的混凝土，立体网格结构由两端连接有钩形件的若干条形构件彼此邻接构成，矿化细菌芽孢及其生存必须的营养物质填充在条形构件的内部，从而将混凝土与矿化细菌芽孢、营养物质隔离，以避免矿化细菌芽孢的死亡和对营养物质混凝土强度的影响，在道路未开裂时，条形构件内部的矿化细菌芽孢处于休眠状态，道路一旦开裂，条形构件会随之被拉断，外部的水分和氧气进入裂缝和被拉断的条形构件内部，并且激活裂缝附近的微生物自修复剂内部的矿化细菌芽孢，矿化细菌芽孢进行矿化反应，生成碳酸钙晶体，从而填充裂缝。

Description

一种道路自防护混凝土的制备方法及设备

技术领域

本发明涉及硅酸盐水泥的制备领域，具体涉及一种道路自防护混凝土的制备方法。

本发明还涉及一种道路自防护混凝土的制备设备。

背景技术

自防护混凝土，又称自修复混凝土，是指在混凝土中添加微生物，通过诱导微生物在混凝土的裂缝处矿化，以生成填补混凝土裂缝的碳酸钙，从而修复混凝土的裂缝，例如CN202110518295.1公开的一种适用于结构受拉区的微生物定位自修复混凝土材料及其制备方法。

但是，使用微生物进行水泥自愈面临着以下问题：

水泥凝固过程中会产生极大的应力，会对细菌芽孢造成破坏作用，影响到水泥最终的自愈结果。

若要解决部分细菌芽孢被破坏的问题，就需要增加细菌芽孢的数量，但是细菌芽孢的数量增加，混凝土中添加的吸水性物质及营养物质的数量也相应地增加，这些额外的添料会对水泥强度造成影响。

为此，人们需要一种没有上述问题的自防护混凝土。

发明内容

本发明的目的在于提供一种道路自防护混凝土的制备方法及设备，以解决现有的基于微生物自愈技术的自防护混凝土，其中添加的吸水性物质及营养物质会对水泥强度造成影响，并且水泥凝固时微生物容易死亡的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种道路自防护混凝土的制备方法，包括以下步骤：获得条形构件，所述条形构件是柔软的空心圆柱体，所述条形构件的两端连接有钩形件，并且所述条形构件的内部填充有微生物自修复剂，所述微生物自修复剂包括矿化细菌芽孢及其生存必须的营养物质，将所述条形构件和混凝土一起搅拌，使得所述条形构件通过所述钩形件彼此邻接成立体网格结构。

进一步地，形成所述条形构件的步骤包括：获得软管，并且向所述软管的内部间断地填充所述微生物自修复剂和胶水；在所述胶水凝固前切断所述软管，被切断的所述软管其两端均具有所述胶水；向所述软管的两端插入所述钩形件，所述钩形件通过凝固的所述胶水与所述软管固定连接。

一种道路自防护混凝土的制备设备，包括：软管传输机，用于传输软管使其沿着自身的轴线移动；挤出头，包括输出端、第一输入端和第二输入端，其中，所述输出端设置在所述软管的移动路径上；第一挤出机，连接所述第一输入端并且用于向所述挤出头内部挤出微生物自修复剂；第二挤出机，连接所述第二输入端并且用于向所述挤出头内部挤出胶水；固定引导件，具有与所述软管滑动配合的引导孔，所述引导孔设置在所述软管的移动路径上；活动引导件，具有与所述软管滑动配合的引导槽，所述引导孔和所述引导槽共同引导所述软管的端部与所述输出端插接，所述引导孔的端面与所述引导槽的端面接触，并且所述引导孔的端面与所述引导槽的端面中至少一者具有锋利的边缘；驱动器，用于驱动所述活动引导件相对于所述固定引导件移动，以使得所述软管被所述引导孔的端面和所述引导槽的端面的交错动作切断。

进一步地，所述活动引导件包括筒体，所述引导槽设置在所述筒体上，所述驱动器的执行部与所述筒体的转轴传动连接，所述驱动器用于驱动所述筒体环绕自身的轴线旋转。

进一步地，所述引导槽包括第一底壁和第一侧壁，所述第一底壁是向着所述筒体内部凹陷的圆弧形状，所述第一底壁与所述软管间隙配合，所述第一侧壁连接所述第一底壁的两边和所述筒体的外壁，2个所述第一侧壁彼此平行或者朝向相互远离的方向倾斜，所述第一侧壁的深度大于所述软管的直径。

进一步地，所述活动引导件的外周面在所述引导槽远离所述挤出头的一端的一侧形成有缺口，所述缺口具有第二底壁和第二侧壁，所述第二底壁与所述第一底壁圆滑过渡连接，所述第二侧壁与所述第一侧壁圆滑过渡连接，所述第二侧壁与所述活动引导件的端面相切并且形成锐角。

进一步地，所述引导槽靠近所述挤出头的一端的所述第一底壁和所述第一侧壁与所述活动引导件的端面圆滑过渡连接。

进一步地，所述输出端的旁侧设置有夹持装置，所述夹持装置具有能够夹持所述软管使其与所述输出端摩擦连接的执行部。

进一步地，所述挤出头的外壁套装有热交换器，所述热交换器用于降低所述挤出头的温度。

进一步地，所述软管传输机包括：放料筒，用于盘绕所述软管，所述软管的一端从所述放料筒上伸出；驱动轮，具有2个并且抵靠在所述软管的两侧，所述驱动轮与所述软管摩擦连接；电机，至少具有1个并且用于驱动所述驱动轮旋转。

本申请与现有技术相比较具有如下有益效果：

提供一种道路自防护混凝土的制备方法和设备，以获得填充有立体网格结构的混凝土，立体网格结构由两端连接有钩形件的若干条形构件彼此邻接构成，矿化细菌芽孢及其生存必须的营养物质填充在条形构件的内部，从而将混凝土与矿化细菌芽孢、营养物质隔离，以避免矿化细菌芽孢的死亡和对营养物质混凝土强度的影响，在道路未开裂时，条形构件内部的矿化细菌芽孢处于休眠状态，道路一旦开裂，条形构件会随之被拉断，外部的水分和氧气进入裂缝和被拉断的条形构件内部，并且激活裂缝附近的微生物自修复剂内部的矿化细菌芽孢，矿化细菌芽孢进行矿化反应，生成碳酸钙晶体，从而填充裂缝。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例的网格结构的立体图；

图2为本发明实施例的条形构件的侧视图；

图3为图2的A-A方向的剖视图；

图4为本发明实施例的制备设备的俯视图，图中机架隐藏；

图5为图4的B-B方向的剖视图；

图6为图5的C处的局部放大图；

图7为本发明实施例的制备设备的立体图；

图8为本发明实施例的活动引导件的立体图；

图中的标号分别表示如下：

1-条形构件；11-微生物自修复剂；12-钩形件；121-防脱件；122-连接杆；123-钩子；13-软管；14-胶水；

2-立体网格结构；

3-软管传输机；31-放料筒；32-驱动轮；33-电机；

4-挤出头；41-输出端；42-第一输入端；43-第二输入端；

5-固定引导件；51-引导孔；

6-活动引导件；61-引导槽；611-第一底壁；612-第一侧壁；62-筒体；63-缺口；631-第二底壁；632-第二侧壁；64-刀口；

7-驱动器；

8-夹持装置；81-手指气缸；82-管夹；

9-热交换器；91-冷却水管路；92-连接管路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的基于微生物自愈技术的自防护混凝土，其中添加的吸水性物质及营养物质会对水泥强度造成影响，并且微生物容易在混凝土中死亡。

为此，如图1-3所示，本实施例提供道路自防护混凝土的制备方法的实施例，以解决上述技术问题。

包括以下步骤：获得条形构件1，条形构件1是柔软的空心圆柱体，条形构件1的两端连接有钩形件12，并且条形构件1的内部填充有微生物自修复剂11，微生物自修复剂11包括矿化细菌芽孢及其生存必须的营养物质，将条形构件1和混凝土一起搅拌，使得条形构件1通过钩形件12彼此邻接成立体网格结构2。

其中，矿化细菌芽孢可以采用嗜碱性巴氏芽孢杆菌，营养物质可以采用酵母提取物、硫酸铵、醋酸钙和尿素。

道路由上述具有立体网格结构2的混凝土凝固而成，混凝土内部的立体网格结构2是不规则的立体网格形状，其容易在任意方向上拉断，以适应任意方向的裂缝。

在道路未开裂时，条形构件1内部的矿化细菌芽孢处于休眠状态，道路一旦开裂，条形构件1会随之被拉断，外部的水分和氧气进入裂缝和被拉断的条形构件1内部，并且激活裂缝附近的微生物自修复剂11内部的嗜碱性巴氏芽孢杆菌，嗜碱性巴氏芽孢杆菌利用酵母提取物、硫酸铵、醋酸钙和尿素进行矿化反应，生成碳酸钙晶体，从而填充裂缝。

进一步地：本实施例提供一种用于获得微生物自修复剂11的方法的可选实施例，其具体步骤如下所述。

形成条形构件1的步骤包括：

获得软管13，并且向软管13的内部间断地填充微生物自修复剂11和胶水14；

在胶水14凝固前切断软管13，被切断的软管13其两端均具有胶水14；

向软管13的两端插入钩形件12，钩形件12通过凝固的胶水14与软管13固定连接。

其中，软管13是细长的玻纤管，其尺寸优选地满足以下条件：直径＜5mm，长度＞10cm。

本方法能够在软管13的中端或者其他部位也填充有胶水14，从而使得微生物自修复剂11在软管13的内部被胶水14分隔成多段，从而使得接近裂缝的软管13的断裂不影响远离裂缝的软管13内部的矿化细菌芽孢的休眠。

进一步地：为了避免搅拌条形构件1和混凝土时，钩形件12与胶水14分离，为此，钩形件12插入至软管13内部的一端形成有嵌合在胶水14内部的防脱件121，防脱件121是球形或者勾形或者圆柱形，防脱件121通过粗细小于其的连接杆122与钩形件12连接。

进一步地：为了提高搅拌条形构件1和混凝土时，条形构件1通过钩形件12彼此邻接的效率，为此，每个钩形件12包括多个钩子123。

进一步地：为了能够高效率地获得条形构件1，为此，本实施例提供道路自防护混凝土的制备设备的实施例，其具体结构如下所述。

包括：软管传输机3、挤出头4、第一挤出机、第二挤出机、固定引导件5、活动引导件6和驱动器7。

软管传输机3用于传输软管13使其沿着自身的轴线移动；

挤出头4包括输出端41、第一输入端42和第二输入端43，其中，输出端41设置在软管13的移动路径上；

第一挤出机(图中未出示)连接第一输入端42并且用于向挤出头4内部挤出微生物自修复剂11；

第二挤出机(图中未出示)连接第二输入端43并且用于向挤出头4内部挤出胶水14；

固定引导件5具有与软管13滑动配合的引导孔51，引导孔51设置在软管13的移动路径上；

活动引导件6具有与软管13滑动配合的引导槽61，引导孔51和引导槽61共同引导软管13的端部与输出端41插接，引导孔51的端面与引导槽61的端面接触，并且引导孔51的端面与引导槽61的端面中至少一者具有锋利的边缘；

驱动器7用于驱动活动引导件6相对于固定引导件5移动，以使得软管13被引导孔51的端面和引导槽61的端面的交错动作切断。

上述设备均连接在机架上，为了便于观察，机架在图中隐藏，上述设备通过以下步骤执行：

S1、软管传输机3传输软管13使其沿着引导孔51和引导槽61移动并且与输出端41插接；

S2、第一挤出机和第二挤出机交替地工作，以向软管13内部交替地灌装微生物自修复剂11和胶水14；

S3、驱动器7驱动活动引导件6相对于固定引导件5移动，软管13的一端被引导孔51和引导槽61切断。

进一步地：为了提高上述设备的工作效率，在软管13被切断之后，还应当能够自动地脱离输出端41、固定引导件5和活动引导件6，从而为软管传输机3继续传输软管13提供条件。

为此，本实施例提供一种制备设备的可选实施例，其具体结构如下所述。

活动引导件6包括筒体62，引导槽61设置在筒体62上，驱动器7的执行部与筒体62的转轴传动连接，驱动器7用于驱动筒体62环绕自身的轴线旋转。

具体的，驱动器7是电动滚轴，其内置于筒体62的内部，固定引导件5是平板形状，固定引导件5还用于连接驱动器7和机架。

在步骤S3之后，制备设备还执行以下步骤：

S4、软管13伴随着活动引导件6转动，以使得软管13的另一端被活动引导件6从输出端41上扯下；

S5、软管13旋转至筒体62的下方时，软管13从引导槽61中掉落并且移动至下一个工位。

在软管13的两端插接钩形件12的工作可以由人工完成。

进一步地：为了使得引导槽61具有足够的摩擦力以拖曳软管13，并且还能够便于软管13从引导槽61中掉落。

为此，本实施例提供一种引导槽61的可选实施例，其具体结构如下所述。

引导槽61包括第一底壁611和第一侧壁612，第一底壁611是向着筒体62内部凹陷的圆弧形状，第一底壁611与软管13间隙配合，第一侧壁612连接第一底壁611的两边和筒体62的外壁，2个第一侧壁612彼此平行或者朝向相互远离的方向倾斜，第一侧壁612的深度大于软管13的直径。

引导槽61的内壁至少能够与软管13的外壁的一半贴合，以使得引导槽61具有能够拖曳软管13移动的摩擦力，并且引导槽61的宽度大于软管13的直径，以使得软管13便于与引导槽61分离。

进一步地：为了实现引导槽61的一端能够与引导孔51配合以切断软管13，并且其另一端能够将软管13从输出端41上扯下的目的。

为此，本实施例提供一种活动引导件6的可选实施例，其具体结构如下所述。

活动引导件6的外周面在引导槽61远离挤出头4的一端的一侧形成有缺口63，缺口63具有第二底壁631和第二侧壁632，第二底壁631与第一底壁611圆滑过渡连接，第二侧壁632与第一侧壁612圆滑过渡连接，第二侧壁632与活动引导件6的端面相切并且形成锐角。

基于上述实施例，第二侧壁632与活动引导件6的端面的连接部位形成了能够切断软管13的刀口64，刀口64与引导孔51的端面紧邻，在刀口64切断软管13的过程中，软管13伴随着活动引导件6一起旋转，并且软管13的一端被刀口64切入因此无法移动，软管13的另一端被引导槽61拖曳着脱离输出端41。

进一步地：为了避免软管13靠近输出端41的一端被引导孔51和引导槽61切断。

为此，本实施例提供一种活动引导件6的可选实施例，其具体结构如下所述。

引导槽61靠近挤出头4的一端的第一底壁611和第一侧壁612与活动引导件6的端面圆滑过渡连接。

进一步地：由于软管13的一端需要从输出端41上扯下，因此软管13与输出端41之间的插接力度应当较小，否则不利于取下软管13，但是，这会导致第一、第二挤出机通过挤出头4向软管13内部灌装微生物自修复剂11和胶水14时，软管13容易被灌装的微生物自修复剂11和胶水14推挤着与输出端41脱离。

为此，本实施例提供一种制备设备的可选实施例，其具体结构如下所述。

输出端41的旁侧设置有夹持装置8，夹持装置8具有能够夹持软管13使其与输出端41摩擦连接的执行部。

具体的，在本实施例中，夹持装置8包括手指气缸81和管夹82，管夹82具有2个并且分别连接于手指气缸81的2个执行部。

软管传输机3和活动引导件6工作时，手指气缸81驱动管夹82远离输出端41。

第一、第二挤出机工作时，手指气缸81驱动管夹82夹持软管13使其抵紧输出端41，以避免软管13被灌装微生物自修复剂11和胶水14时与输出端41脱离。

进一步地：第一、第二挤出机交替工作的过程中，微生物自修复剂11和胶水14与挤出头4的内壁摩擦会产生热量，而微生物自修复剂11超过70度时其内部的矿化细菌芽孢会死亡。

为此，本实施例提供一种可选实施例，其具体结构如下所述。

挤出头4的外壁套装有热交换器9，热交换器9用于降低挤出头4的温度。

具体的，热交换器9是主要布置在输出端41所处的管道的外侧的金属套管，热交换器9的内部设置有若干冷却水管路91，冷却水管路91自热交换器9的一端出发，沿着热交换器9的轴线延伸，并且在靠近热交换器9另一端的部位与其相邻的冷却水管路91通过连接管路92连接，从而使得每2个临近的冷却水管路91形成1个冷却水回路，每个冷却水回路均与冷却水循环机(图中未出示)的输出端和输入端连接，通过不断地在热交换器9的内部循环冷却水以使得挤出头4的温度始终在70度以下。

进一步地：本实施例提供一种软管传输机3的可选实施例，其具体结构如下所述。

软管传输机3包括：放料筒31、驱动轮32和电机33。

放料筒31用于盘绕软管13，软管13的一端从放料筒31上伸出；

驱动轮32具有2个并且抵靠在软管13的两侧，驱动轮32与软管13摩擦连接；

电机33至少具有1个并且用于驱动驱动轮32旋转。

具体的，2个驱动轮32中的一个是主动轮并且与电机33连接，另一个驱动轮32是从动轮并且通过轴承座连接机架。

或者2个驱动轮32均是主动轮，并且分别与2个电机33连接。

驱动轮32的轮面可以是平面、凹面、凸面或者锯齿面，2个驱动轮32夹持着软管13使其通过固定引导件5和活动引导件6的引导前进并且插接到输出端41上。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为本发明实施例的落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种道路自防护混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

获得条形构件(1)，所述条形构件(1)是柔软的空心圆柱体，所述条形构件(1)的两端连接有钩形件(12)，并且所述条形构件(1)的内部填充有微生物自修复剂(11)，所述微生物自修复剂(11)包括矿化细菌芽孢及其生存必须的营养物质，将所述条形构件(1)和混凝土一起搅拌，使得所述条形构件(1)通过所述钩形件(12)彼此邻接成立体网格结构(2)。

2.根据权利要求1所述的一种道路自防护混凝土的制备方法，其特征在于，

形成所述条形构件(1)的步骤包括：

获得软管(13)，并且向所述软管(13)的内部间断地填充所述微生物自修复剂(11)和胶水(14)；

在所述胶水(14)凝固前切断所述软管(13)，被切断的所述软管(13)其两端均具有所述胶水(14)；

向所述软管(13)的两端插入所述钩形件(12)，所述钩形件(12)通过凝固的所述胶水(14)与所述软管(13)固定连接。

3.一种道路自防护混凝土的制备设备其特征在于，包括：

软管传输机(3)，用于传输软管(13)使其沿着自身的轴线移动；

挤出头(4)，包括输出端(41)、第一输入端(42)和第二输入端(43)，其中，所述输出端(41)设置在所述软管(13)的移动路径上；

第一挤出机，连接所述第一输入端(42)并且用于向所述挤出头(4)内部挤出微生物自修复剂(11)；

第二挤出机，连接所述第二输入端(43)并且用于向所述挤出头(4)内部挤出胶水(14)；

固定引导件(5)，具有与所述软管(13)滑动配合的引导孔(51)，所述引导孔(51)设置在所述软管(13)的移动路径上；

活动引导件(6)，具有与所述软管(13)滑动配合的引导槽(61)，所述引导孔(51)和所述引导槽(61)共同引导所述软管(13)的端部与所述输出端(41)插接，所述引导孔(51)的端面与所述引导槽(61)的端面接触，并且所述引导孔(51)的端面与所述引导槽(61)的端面中至少一者具有锋利的边缘；

驱动器(7)，用于驱动所述活动引导件(6)相对于所述固定引导件(5)移动，以使得所述软管(13)被所述引导孔(51)的端面和所述引导槽(61)的端面的交错动作切断。

4.根据权利要求3所述的一种道路自防护混凝土的制备设备，其特征在于，

所述活动引导件(6)包括筒体(62)，所述引导槽(61)设置在所述筒体(62)上，所述驱动器(7)的执行部与所述筒体(62)的转轴传动连接，所述驱动器(7)用于驱动所述筒体(62)环绕自身的轴线旋转。

5.根据权利要求4所述的一种道路自防护混凝土的制备设备，其特征在于，

所述引导槽(61)包括第一底壁(611)和第一侧壁(612)，所述第一底壁(611)是向着所述筒体(62)内部凹陷的圆弧形状，所述第一底壁(611)与所述软管(13)间隙配合，所述第一侧壁(612)连接所述第一底壁(611)的两边和所述筒体(62)的外壁，2个所述第一侧壁(612)彼此平行或者朝向相互远离的方向倾斜，所述第一侧壁(612)的深度大于所述软管(13)的直径。

6.根据权利要求5所述的一种道路自防护混凝土的制备设备，其特征在于，

所述活动引导件(6)的外周面在所述引导槽(61)远离所述挤出头(4)的一端的一侧形成有缺口(63)，所述缺口(63)具有第二底壁(631)和第二侧壁(632)，所述第二底壁(631)与所述第一底壁(611)圆滑过渡连接，所述第二侧壁(632)与所述第一侧壁(612)圆滑过渡连接，所述第二侧壁(632)与所述活动引导件(6)的端面相切并且形成锐角。

7.根据权利要求5所述的一种道路自防护混凝土的制备设备，其特征在于，

所述引导槽(61)靠近所述挤出头(4)的一端的所述第一底壁(611)和所述第一侧壁(612)与所述活动引导件(6)的端面圆滑过渡连接。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的一种道路自防护混凝土的制备设备，其特征在于，

所述输出端(41)的旁侧设置有夹持装置(8)，所述夹持装置(8)具有能够夹持所述软管(13)使其与所述输出端(41)摩擦连接的执行部。

9.根据权利要求3所述的一种道路自防护混凝土的制备设备，其特征在于，

所述挤出头(4)的外壁套装有热交换器(9)，所述热交换器(9)用于降低所述挤出头(4)的温度。

10.根据权利要求3所述的一种道路自防护混凝土的制备设备，其特征在于，

所述软管传输机(3)包括：

放料筒(31)，用于盘绕所述软管(13)，所述软管(13)的一端从所述放料筒(31)上伸出；

驱动轮(32)，具有2个并且抵靠在所述软管(13)的两侧，所述驱动轮(32)与所述软管(13)摩擦连接；

电机(33)，至少具有1个并且用于驱动所述驱动轮(32)旋转。

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