申请/专利权人：中国文化遗产研究院;新疆维吾尔自治区文化遗产保护中心

申请日：2018-09-14

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN109098469B

主分类号：E04G23/02

分类号：E04G23/02;E02D3/11

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2024.03.22#著录事项变更;2019.01.22#实质审查的生效;2018.12.28#公开

摘要：本发明公开一种用于土遗址表层加固的微波设备，包括基座100、箱体200、微波发生器300、300′、波导管400、400′和保护管500、500′，所述箱体200安装在所述基座100上，所述微波发生器300、300′安装在所述箱体200内、且可产生微波，所述保护管500、500′的一端与所述箱体200连通，另一端为可与土遗址的表面接触的自由端，所述波导管400、400′的一端与所述微波发生器300、300′相连，另一端伸入所述保护管500、500′中、且沿所述保护管500、500′延伸。上述方案能解决目前采用化学方法加固土遗址表层存在的环境适应性较差、保护效果较差、有效期较短、可再处理性较差、对环境影响较大及成本较高的问题。

主权项：1.一种用于土遗址表层加固的微波设备，其特征在于，包括基座、箱体、微波发生器、波导管、伸缩支撑杆和保护管，所述箱体安装在所述基座上，所述微波发生器安装在所述箱体内、且可产生微波，所述保护管的一端与所述箱体连通，另一端为可与土遗址的表面接触的自由端，所述波导管的一端与所述微波发生器相连，另一端伸入所述保护管中、且沿所述保护管延伸；所述伸缩支撑杆的一端连接于所述保护管，另一端用于支撑于地面；所述保护管的另一端的端口为渐扩口，所述渐扩口内设置有辅热结构件，所述辅热结构件用于接收所述微波进行发热并将产生的热辐射至所述土遗址的表面，所述辅热结构件为铁氧体圆环。

全文数据：一种用于土遗址表层加固的微波设备技术领域本发明涉及文物保护技术领域，尤其涉及一种用于土遗址表层加固的微波设备。背景技术土遗址，通常指以土质材料为主体经挖余、夯打或拌合成型并砌筑而成的具有历史、艺术、科学价值的古代建筑遗址、构筑物等人类活动遗址。在全国重点文物保护单位中以土遗址为主的古遗址和古墓葬占总数的30.2％，分布于全国30个省、市、自治区。此外，还有大量的“省保”和“市县保”级别的土遗址。这些土遗址包括面积从几平方米的发掘墓坑到数十万平方米的大型聚落、城址、宫殿、陵寝等，它们涉及政治、宗教、军事、科技、工业、农业、建筑、交通、水利等方面，具有重要的历史、文化和科学价值，能很好地反映中国各个历史发展阶段的社会状况和经济状况。目前，由于土体本身的性质以及保存环境的不断恶化，土遗址的损坏日益严重，加强对土遗址的保护已然成为刻不容缓的任务。当前，由自然、人类活动等因素诱发，土遗址，特别是土遗址的表层较容易产生劣化。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。对土遗址的表层进行加固，是实现土遗址保护的重要举措。对土遗址的表层进行加固的方法目前只有化学加固方法一种。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。采用化学材料渗透的加固方法并非适用于所有地区的土遗址，因此该方法存在适应性较差、认可度较低的问题。最重要的是，化学材料较容易受到环境因素的影响而发生老化，进而较容易丧失保护功能，因此存在有效期较短的问题。在化学材料老化后，后续再对土遗址的表层采用化学方法进行加固，存在再处理困难的问题。同时，化学材料的成本较高，对于面积通常较大的土遗址而言，此种加固方法无疑会导致保护费用较大，给保护带来较大的成本压力。另外，由于加固材料一般采用的都是可挥发性溶剂，因此会对环境产生较大的负面影响，不利于环境的保护。发明内容本发明公开一种用于土遗址表层加固的微波设备，以解决目前采用化学方法加固土遗址表层存在的环境适应性较差、保护效果较差、有效期较短、可再处理性较差、对环境影响较大及成本较高的问题。为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：一种用于土遗址表层加固的微波设备，包括基座、箱体、微波发生器、波导管和保护管，所述箱体安装在所述基座上，所述微波发生器安装在所述箱体内、且可产生微波，所述保护管的一端与所述箱体连通，另一端为可与土遗址表面接触的自由端，所述波导管的一端与所述微波发生器相连，另一端伸入所述保护管中、且沿所述保护管延伸。优选的，上述微波设备中，所述保护管的另一端的端口为渐扩口。优选的，上述微波设备中，所述渐扩口内设置有辅热结构件，所述辅热结构件用于接收所述微波进行发热并将产生的热辐射至所述土遗址的表面。优选的，上述微波设备中，所述辅热结构件为铁氧体圆环。优选的，上述微波设备中，所述微波发生器至少为两个，至少两个所述微波发生器与所述波导管一一相连。优选的，上述微波设备中，所述保护管为沿水平方向延伸的水平保护管；或者，所述保护管为弯折管，所述保护管的另一端的端口朝向竖直向上或竖直向下。优选的，上述微波设备中，所述基座包括可移动底盘和支撑架，所述支撑架设置在所述底盘上，所述箱体安装在所述支撑架上。优选的，上述微波设备中，所述支撑架为高度可调的升降架。优选的，上述微波设备中，所述箱体设置有蓄电池或发电设备，所述蓄电池或发电设备与所述微波发生器电连接。优选的，上述微波设备中，还包括伸缩支撑杆，所述伸缩支撑杆的一端连接于所述保护管，另一端用于支撑于地面。本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：本发明公开的微波设备采用微波加热这一物理方法实现对土遗址表层进行加固处理，整个过程中通过调整微波设备的加热位置逐块实现对土遗址的表层进行加固。相比于化学加固而言，采用微波加热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，进而能扩大其适用范围。采用微波加热实现加固为不可逆的，不存在化学保护材料的失效问题，能够确保加固效果更长时间地发挥作用。同时，由于没有改变土体的孔隙结构，如果需要，可以方便地进行其他加固措施。在加固的过程中，采用微波设备无疑比在土遗址表层的表面设置化学材料更节省成本，而且不存在化学材料对环境的影响。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明实施例公开的一种用于土遗址表层加固的微波设备的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为本发明实施例公开的另一种用于土遗址表层加固的微波设备的结构示意图。附图标记说明：100-基座、110-可移动底盘、120-支撑架、200-箱体、300-微波发生器、300′-微波发生器、400-波导管、400′-波导管、500-保护管、500′-保护管、510-渐扩口、520-辅热结构件、600-蓄电池或发电设备、700-伸缩支撑杆。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。请参考图1-图3，本发明实施例公开一种用于土遗址表层加固的微波设备，所公开的微波设备包括基座100、箱体200、微波发生器300、波导管400和保护管500。基座100是微波设备的基础，为微波设备的其它组成部分提供安装条件。箱体200安装在基座100上，微波发生器300安装在箱体200内。微波发生器300可产生微波。保护管500的一端与箱体200连通，另一端为可与土遗址的表面接触的自由端，保护管500起到保护置于其内部的波导管400的作用。保护管500通常为金属管。波导管400用于实现微波的传导。波导管400的一端与微波发生器300相连，另一端伸入保护管500中、且沿着保护管500的延伸方向延伸。波导管400设置在保护管500内，用于将微波传导至保护管500的自由端，并自保护管500的自由端向土遗址表层进行辐射，进而实现对土遗址表层的加热。本发明实施例公开的微波设备在工作的过程中，将保护管500的自由端贴近土遗址表层的表面，开启微波发生器300，微波发生器300产生的微波在波导管400的传导下通过保护管500的自由端向着土遗址表层进行热辐射，进而通过加热对土遗址表层进行加固。微波设备产生的微波对土遗址表层进行加热，进而实现对其表层的加固，土遗址的表层加热后使得土料中的部分成分发生化学反应，达到加固的目的，其原理是土体加热达到一定温度例如400℃-450℃左右后某些粘土矿物成分会发生改变从而增加其耐崩解性。通过上述工作过程可知，本发明实施例公开的微波设备采用微波加热这一物理方法实现对土遗址表层的加固处理，整个过程中通过调整微波设备的加热位置逐块实现对土遗址的表层进行加固。相比于化学加固而言，采用微波加热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，进而能扩大其适用范围。采用微波加热实现加固为不可逆的，不存在化学保护材料的失效问题，能够确保加固效果更长时间地发挥作用。同时，由于没有改变土体的孔隙结构，如果需要，可以方便地进行其他加固措施。在加固的过程中，采用微波设备无疑比在土遗址表层施加化学材料更节省成本，而且不存在化学材料对环境的影响。经过检测，采用本发明实施例公开的微波设备进行加热，能够使得加固深度达到10cm以上，很显然，这能够较好地实现对土遗址表层的加固。为了提高微波加热效率，优选的方案中，保护管500的另一端的端口可以为渐扩口510，渐扩口510能使得保护管500的自由端辐射出的热对更大面积的土遗址表层进行加热加固。为了提高微波产生的热对土遗址的表面的加热效率，优选的方案中，渐扩口510内可以设置有辅热结构件520。辅热结构件520用于接收微波进行发热从而升高自身温度，并将产生的热辐射至土遗址的表面，起到提高加热效果的作用。辅热结构件520可以是碳粉、刚玉莫奈石板、重结晶碳化硅板、铁氧体板材、炭毡或铁氧体圆环。优选的，辅热结构件520为铁氧体圆环。本实施例中，微波发生器300的数量可以为一个，也可以至少为两个。每个微波发生器300可以与波导管400一一相连，也就是说，每个微波发生器300通过一根波导管400相连。一种具体的实施方式中，微波发生器为两个，两个微波发生器分别为微波发生器300和微波发生器300′，微波发生器300与波导管400相连，微波发生器300′与波导管400′相连。本实施例中，如图3所示，保护管500′可以为沿水平方向延伸的水平保护管，进而能对土遗址竖直方向的表层进行加热。当然，保护管500可以为弯折管，保护管500的另一端端口可以朝向竖直向上或竖直向下，进而能够对土遗址在水平方向的表层进行加热。优选的方案中，保护管500可以由多个管段拼接而成，各个管段通过自身的弯折方向来拼接不同弯折角度的保护管500，此种情况下，操作人员可以根据土遗址表层的实际情况来拼接形成相适应的保护管500。当然，如上文所述，波导管400设置在保护管500内，进而沿着保护管500延伸方向延伸。因此，波导管400也可以为由多个管段拼接而成的结构件。本实施例公开的微波设备在工作时通常需要通过位置的调整，进而对土遗址表层的各个区域进行加热。基于此，优选的方案中，基座100可以为可移动式基座。在工作的过程中，基座100能够移动，进而能够带动整个微波设备移动。一种具体的实施方式中，基座100可以包括可移动底盘110和支撑架120，支撑架120设置在可移动底盘110上。箱体200安装在支撑架120上，进而由支撑架120实现支撑。可移动底盘110通常可以为平板小车。可移动底盘110实现整个基座100的移动，进而实现整个微波设备的移动，从而能方便微波设备位置的调整。在具体的工作过程中，土遗址的表面的各个区域的高度不同，为了较为灵活地调整保护管500的高度，优选的方案中，支撑架120可以为高度可调的升降架。一种具体的实施方式中，支撑架120可以为液压伸缩杆。支撑架120可以为高度可调的连杆支架，例如菱形伸缩架。在实际的工作过程中，微波设备所处的环境有可能有电源，此种情况下，微波设备的微波发生器300可以直接与电源连接。但是，在很多的情况下，很多土遗址都处于较为荒凉的野外环境中，这为微波设备的供电带来难度。基于此，优选的方案中，箱体200内可以设置有蓄电池或发电设备600，蓄电池或发电设备600可以与微波发生器300电连接，进而为微波发生器300进行供电。本实施中，保护管500的一端通常连接在箱体200上，另一端向着远离箱体200的方向延伸。保护管500可以认为是悬臂结构，为了对其实施更好的支撑，优选的方案中，本发明实施例公开的微波设备还可以包括伸缩支撑杆700，伸缩支撑杆700的一端连接于保护管500，另一端用于支撑于地面。伸缩支撑杆700的支撑，能够较好地优化保护管500以及其内部的波导管400的受力情况。具体的，伸缩支撑杆700可以为液压伸缩杆、气压伸缩杆或伸缩拉杆。本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

权利要求：1.一种用于土遗址表层加固的微波设备，其特征在于，包括基座100、箱体200、微波发生器300、300′、波导管400、400′和保护管500、500′，所述箱体200安装在所述基座100上，所述微波发生器300、300′安装在所述箱体200内、且可产生微波，所述保护管500、500′的一端与所述箱体200连通，另一端为可与土遗址的表面接触的自由端，所述波导管400、400′的一端与所述微波发生器300、300′相连，另一端伸入所述保护管500、500′中、且沿所述保护管500、500′延伸。2.根据权利要求1所述的微波设备，其特征在于，所述保护管500、500′的另一端的端口为渐扩口510。3.根据权利要求2所述的微波设备，其特征在于，所述渐扩口510内设置有辅热结构件520，所述辅热结构件520用于接收所述微波进行发热并将产生的热辐射至所述土遗址的表面。4.根据权利要求3所述的微波设备，其特征在于，所述辅热结构件520为铁氧体圆环。5.根据权利要求1所述的微波设备，其特征在于，所述微波发生器300、300′至少为两个，至少两个所述微波发生器300、300′与所述波导管400、400′一一相连。6.根据权利要求1所述的微波设备，其特征在于，所述保护管500′为沿水平方向延伸的水平保护管；或者，所述保护管500为弯折管，所述保护管500的另一端的端口朝向竖直向上或竖直向下。7.根据权利要求1所述的微波设备，其特征在于，所述基座100包括可移动底盘110和支撑架120，所述支撑架120设置在所述可移动底盘110上，所述箱体200安装在所述支撑架120上。8.根据权利要求7所述的微波设备，其特征在于，所述支撑架120为高度可调的升降架。9.根据权利要求1所述的微波设备，其特征在于，所述箱体200设置有蓄电池或发电设备600，所述蓄电池或发电设备600与所述微波发生器300、300′电连接。10.根据权利要求1所述的微波设备，其特征在于，还包括伸缩支撑杆700，所述伸缩支撑杆700的一端连接于所述保护管500、500′，另一端用于支撑于地面。

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