一种用于微生物基复合压浆材料的压浆机及使用方法与流程

本发明属于水泥混凝土路面维修养护领域，具体涉及一种用于微生物基复合压浆材料的压浆机及使用方法。

背景技术：

水泥混凝土路面具有强度高，承载能力好、稳定性好、扩散荷载能力强、养护费用低、使用寿命长等优点，被广泛应用于高等级路面，并在我国得到了长足的发展。但是水泥混凝土路面在使用过程中，在行车荷载和环境作用下，也逐渐出现了路面损坏、使用质量下降的情况，特别是板下基础产生的塑性变形，致使水泥板的局部不再与基础保持连续接触，即出现板下局部脱空。

现有的脱空处治技术是将水泥、粉煤灰、砂、外加剂及水等按一定比例进行配制，通过压浆设备将其注入脱空处。其缺点有：首先水泥属于高能耗资源，水泥的生产会污染环境。其次水泥砂浆易在压浆机内凝固，不易于冲洗，长时间如此会影响设备使用寿命。而该压浆机所用压浆材料是经巴氏芽孢八叠球菌诱变筛选出产脲酶能力较高的菌株，通过培养液培养产生碳酸钙作为胶凝材料进行面板脱空处治。该设备结构及操作简单；体积小，携带方便；所用材料绿色无污染；不仅能随时监测压浆材料质量，也便于控制施工过程；注浆完成后便于清洗。

技术实现要素：

本发明提供一种操作简单、携带方便、环保新颖的新型压浆机。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种用于微生物基复合压浆材料的压浆机。包括行走机构、电力系统、显示控制系统、搅拌系统和压浆系统；所述行走机构包括滚轮和装置底座；所述电力系统包括电机和油箱；所述显示控制系统包括控制开关、屏幕显示器、信息处理系统；所述搅拌系统包括微生物及培养液进料斗、砂及外加剂进料斗、螺旋搅拌扇叶、恒温搅拌箱和开关控制阀；所述压浆系统包括压浆罐、空气开关阀、压力检测表、微生物脲酶活性传感器、培养液浓度传感器、温度检测传感器、恒温控制器、出浆管、流量监测传感器和流量控制阀。

优选的，所述搅拌系统包括两个进料斗，所述主料进料斗为微生物及培养液进料斗，辅料进料斗为砂及外加剂进料斗。

优选的，所述搅拌箱与所述两个进料斗相接，所述搅拌箱能恒温，并在所述搅拌箱底部出料管处设置开关控制阀。

优选的，所述螺旋搅拌扇叶设置于搅拌箱中，形状为三叶式螺旋扇叶。

优选的，所述压浆系统包括压浆罐、恒温控制器、微生物脲酶活性传感器、培养液浓度传感器和温度检测传感器。所述压浆罐与所述搅拌箱经开关控制阀相连接。

优选的，所述恒温控制器、微生物脲酶活性传感器、培养液浓度传感器和温度检测传感器设置于所述压浆罐侧壁，并与所述信息处理系统相连接。

优选的，在所述压浆罐底部设置出料管，所述出料管外端与所述注浆管相连接，接口处用螺丝拧紧。

优选的，在所述压浆罐与所述出料管连接处设置流量监测传感器及流量控制阀，所述流量监测传感器及所述流量控制阀与所述电机相连。

本发明还提供了一种用于微生物基复合压浆材料的压浆机的使用方法，包括以下步骤：

A、对巴氏芽孢八叠球菌进行诱变，筛选出产脲酶能力较高的菌株，将其培养在一定量的培养液中；

B、通过控制系统的屏幕显示器输入相应参数，包括：主料、辅料和添加剂的配合比、搅拌时间、搅拌速度、压浆压力标准值、恒压时间、保压时间、恒温搅拌箱温度等；

C、启动电源控制开关，启动自动制浆程序，配制压浆材料；

D、启动自动压浆程序，对混凝土路面板脱空处进行压浆处治。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用经巴氏芽孢八叠球菌诱变筛选出的产脲酶能力较高的菌株，通过培养液培养产生碳酸钙作为胶凝材料，取代了原先使用水泥基材料作为压浆材料，不仅能降低生产水泥带来的环境污染，还能降低维修成本，提高施工效率。

(2)本发明使用柴油发电机进行供电，并能满足在野外工作的需求，不受电力限制。

(3)本发明配备有信息处理系统和屏幕显示器，在压浆罐中还设有微生物脲酶活性传感器、培养液浓度传感器、温度检测传感器及恒温控制器等，能实时对微生物的性能指标进行监控，并对所得数据进行分析处理，保证压浆质量。

(4)本发明施工作业完成后，直接用清水冲洗，避免了水泥砂浆粘结凝固在设备内壁，不仅清洗快捷方便，还能提高设备使用寿命。

附图说明

图1是本发明所述新型压浆机的结构示意图。

图2是本发明所述新型压浆机的正视图。

图3是本发明所述新型压浆机的俯视图。

图4是本发明所述新型压浆机传感器结构示意图。

图5是本发明所述新型压浆机螺旋搅拌扇叶结构示意图。

附图中：

1、包括滚轮 2、装置底座 3、电机 4、油箱 5、控制开关 6、屏幕显示器 7、信息处理系统 8、微生物及培养液进料斗 9、砂及外加剂进料斗 10、螺旋搅拌扇叶 11、恒温搅拌箱12、开关控制阀 13、压浆罐 14、空气开关阀 15、压力检测表 16、微生物脲酶活性传感器 17、培养液浓度传感器 18、温度检测传感器 19、恒温控制器 20、出浆管 21、流量监测传感器 22、流量控制阀。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，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详细的描述，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的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3，本发明的滚轮1和装置底座2构成压浆机的行走机构，便于压浆前或压浆后将压浆机移动到所需位置。

在所述行走机构上，设置有电机3和油箱4，构成压浆机的电力系统，保证压浆过程的自动化、程序化。

在所述电力供应系统上设置有控制开关5、屏幕显示器6和信息处理系统7构成压浆机的核心控制系统，可实现功能：(1)压浆时可通过控制开关对压浆过程进行实时操控；(2)通过控制系统可设置主料、辅料和添加剂配合比、搅拌时间、搅拌速度、压浆压力标准值、恒压时间、保压时间等；(3)如图4所示，通过压力检测表15、脲酶活性传感器16、培养液浓度传感器17和温度传感器18等搜集到的数据信息经信息处理系统处理后显示在屏幕显示器6上，便于监测压浆材料质量；(4)通过控制系统可以对恒温控制器20进行温度调控，保证微生物活性。

在所述控制系统右侧的微生物及培养液进料斗8、砂及外加剂进料斗9、螺旋搅拌扇叶10和恒温搅拌箱经电缆线与控制系统与供电系统相连，构成压浆机搅拌系统，压浆前压浆材料经过两个进料斗分别进入到恒温搅拌箱11中，如图5所示，经所述螺旋搅拌扇叶10搅拌均匀后恒压于所述恒温搅拌箱11中。

在所述恒温搅拌箱11右侧与所述压浆罐13连通处设置开关控制阀12，用于某些情况下，压浆控制程序出错或设备故障时进行手动操作；所述压浆罐13顶部设置有压力检测表15和空气开关阀14，所述压力检测表15可在压浆作业时可进行压力检测，所述空气开关阀14可用于手动控制压浆罐内压力大小，避免开关控制阀关闭时因压浆罐内压力过大而造成破裂现象，也便于压浆作业完成后清洗设备。

在所述压浆罐13底部设置有出浆管20，在所述出浆管20上设有流量监测传感器21及流量控制阀22，所述流量监测传感器21用于压浆时对压浆流量数据的监测，所述流量控制阀22可以手动控制浆料压出。

实施例1：

本发明使用时，按图1-3结构安装连接完毕，具体制浆压浆步骤如下：

微生物的诱变、筛选及培养：将巴氏芽孢八叠球菌诱变，筛选出产脲酶能力较高的菌株，将其培养在一定量的培养液中，按照下述质量比例选取压浆材料：

①巴氏芽孢八叠球菌：20％；

②脲酶菌培养液：30％，蛋白胨1.1g/L，氯化钠5.0g/L，磷酸二氢钾2.1g/L，尿素1.9g/L，葡萄糖0.11g/L；

③砂：50％，粒径0.2～0.38mm。

所述的自动制浆步骤如下：

(1)通过控制系统的屏幕显示器6输入相应参数，包括：主料、辅料和添加剂的配合比、搅拌时间150s、搅拌速度180rpm、压浆压力标准值0.5MPa、恒压时间60s、保压时间60s、恒温搅拌箱温度为20℃。

(2)启动控制开关5按钮，电机系统3开始运转，分别将主料、辅料和添加剂添加到微生物及培养液进料斗8和砂及外加剂进料斗9中，紧接着控制系统发出指令，启动搅拌系统，螺旋搅拌扇叶10以规定转速匀速转动，边添加材料边搅拌。在控制系统上打开恒温搅拌箱11和压浆罐内13处的开关控制阀，达到设定搅拌时间后，压浆材料在恒温搅拌箱11内不断被搅拌的同时，不断从底部被吸入压浆罐13中。压力检测表15、微生物脲酶活性传感器16、培养液浓度传感器17、温度检测传感器18、恒温控制器19实时监测微生物的各项性能并传输回控制中心。准备压浆，同时再次进行制浆。

所述的自动压浆步骤如下：

(1)在控制系统上打开出浆管20处的开关控制阀，开始压浆。浆料自压浆罐13中经出浆管20压出，流量监测传感器21实时监测浆料输出的流量大小并传输回控制系统。

(2)保压和补压浆：当压浆罐的压力达到设定值时，保持稳定的时间达到恒压时间标准值，控制系统发出指令停止压浆。手动关闭流量控制阀22进行保压。在保压期间，若若压力值下降到压力标准值后，控制系统发出补压浆的指令，直至压力达到压力标准值。若压力过大，可手动打开空气开关阀14进行适当泄压，避免压力过大造成压浆管破裂。

自动保存压浆作业过程中的数据，自动生各参数的分析图表，关闭电机3，压浆作业完成。

为检测所制备的微生物砂浆的强度是否符合规范要求，在试验室采用相同材料配比制备微生物砂浆试件，并对其进行抗压强度试验。结果表明，微生物水泥砂浆3d抗压强度达到4.2MPa，符合《公路水泥混凝土路面养护技术规范》所要求的3MPa，适用于混凝土路面板脱空处治。

实施例2：

本发明使用时，按图1-3结构安装连接完毕，具体制浆压浆步骤如下：

微生物的诱变、筛选及培养：将巴氏芽孢八叠球菌诱变，筛选出产脲酶能力较高的菌株，将其培养在一定量的培养液中，按照下述质量比例选取压浆材料：

①巴氏芽孢八叠球菌：25％；

②脲酶菌培养液：25％，酵母提取物10.0g/L，无水乙酸钠8.0g/L，硫酸铵9.5g/L，尿素300g/L；

③砂：50％，粒径0.2～0.38mm。

本实施例的自动压浆步骤和自动制浆步骤同实施例1。

为检测所制备的微生物砂浆的强度是否符合规范要求，在试验室采用相同材料配比制备微生物砂浆试件，并对其进行抗压强度试验。结果表明，微生物水泥砂浆3d抗压强度达到4.4MPa，符合《公路水泥混凝土路面养护技术规范》所要求的3MPa，适用于混凝土路面板脱空处治。

实施例3：

本发明使用时，按图1-3结构安装连接完毕，具体制浆压浆步骤如下：

微生物的诱变、筛选及培养：将巴氏芽孢八叠球菌诱变，筛选出产脲酶能力较高的菌株，将其培养在一定量的培养液中，按照下述质量比例选取压浆材料：

①巴氏芽孢八叠球菌：25％；

②脲酶菌培养液：30％，酵母提取物10.0g/L，无水乙酸钠8.0g/L，硫酸铵10.0g/L，尿素300.0g/L，无水氯化钙100.0g/L；

③砂：45％，粒径0.2～0.38mm。

本实施例的自动压浆步骤、自动制浆及其他操作步骤同实施例1。

为检测所制备的微生物砂浆的强度是否符合规范要求，在试验室采用相同材料配比制备微生物砂浆试件，并对其进行抗压强度试验。结果表明，微生物水泥砂浆3d抗压强度达到4.3MPa，符合《公路水泥混凝土路面养护技术规范》所要求的3MPa，适用于混凝土路面板脱空处治。

实施例4：

本发明使用时，按图1-3结构安装连接完毕，具体制浆压浆步骤如下：

微生物的诱变、筛选及培养：将巴氏芽孢八叠球菌诱变，筛选出产脲酶能力较高的菌株，将其培养在一定量的培养液中，按照下述质量比例选取压浆材料：

①巴氏芽孢八叠球菌：18％；

②脲酶菌培养液：37％，酵母提取物16.0g/L，硫酸铵9.0g/L，氯化镍10μmol，无水氯化钙100.0g/L；

③砂：45％，粒径0.2～0.38mm。

本实施例的自动压浆步骤、自动制浆及其他操作步骤同实施例1。

为检测所制备的微生物砂浆的强度是否符合规范要求，在试验室采用相同材料配比制备微生物砂浆试件，并对其进行抗压强度试验。结果表明，微生物水泥砂浆3d抗压强度达到4.7MPa，符合《公路水泥混凝土路面养护技术规范》所要求的3MPa，适用于混凝土路面板脱空处治。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。