全文摘要
本发明属于水下建筑相关技术领域，其公开了一种防止表面苔藓生长的防苔藓生长保护结构及水工建筑设备，该保护结构包括两个封头板、压电陶瓷板、细骨料混凝土层及氮化硅保护层，该氮化硅保护层用于承载该压电陶瓷板；该压电陶瓷板位于该氮化硅保护层与该细骨料混凝土层之间，且其被环氧树脂所包裹；该细骨料混凝土层收容于该氮化硅保护层内；两个该封头板分别用于密封该氮化硅保护层的两端；该保护结构通过该细骨料混凝土层连接于水工构件，通过给该压电陶瓷板施加变化的电压而使该压电陶瓷板振动，使得附着在该保护结构上的苔藓孢子被振落，从而避免对该水工构件的腐蚀。本发明防止了苔藓对水工构件的腐蚀，成本较低，适用性较强。
主设计要求
1.一种防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构，其特征在于：所述保护结构包括两个封头板、压电陶瓷板、细骨料混凝土层及氮化硅保护层，所述氮化硅保护层呈圆筒状，其用于承载所述压电陶瓷板；所述压电陶瓷板位于所述氮化硅保护层与所述细骨料混凝土层之间，且其被环氧树脂所包裹；所述细骨料混凝土层呈圆筒状，其收容于所述氮化硅保护层内；两个所述封头板分别用于密封所述氮化硅保护层的两端；所述保护结构通过所述细骨料混凝土层连接于水工构件，进而将所述水工构件密封，以防止所述水工构件被苔藓腐蚀；通过给所述压电陶瓷板施加变化的电压而使所述压电陶瓷板振动，进而带动整个所述保护结构振动，使得附着在所述保护结构上的苔藓孢子被振落，从而避免对所述水工构件的腐蚀。
设计方案
1.一种防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构，其特征在于：
所述保护结构包括两个封头板、压电陶瓷板、细骨料混凝土层及氮化硅保护层，所述氮化硅保护层呈圆筒状，其用于承载所述压电陶瓷板；所述压电陶瓷板位于所述氮化硅保护层与所述细骨料混凝土层之间，且其被环氧树脂所包裹；所述细骨料混凝土层呈圆筒状，其收容于所述氮化硅保护层内；两个所述封头板分别用于密封所述氮化硅保护层的两端；
所述保护结构通过所述细骨料混凝土层连接于水工构件，进而将所述水工构件密封，以防止所述水工构件被苔藓腐蚀；通过给所述压电陶瓷板施加变化的电压而使所述压电陶瓷板振动，进而带动整个所述保护结构振动，使得附着在所述保护结构上的苔藓孢子被振落，从而避免对所述水工构件的腐蚀。
2.如权利要求1所述的防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构，其特征在于：所述保护结构包括弹簧，所述弹簧的两端分别设置有挂钩，两个所述挂钩中的一个连接于所述细骨料混凝土层，另一个连接于所述水工构件。
3.如权利要求1所述的防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构，其特征在于：所述氮化硅保护层的中心轴与所述细骨料混凝土层的中心轴重合。
4.如权利要求1所述的防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构，其特征在于：所述氮化硅保护层包括多个首尾相连接的弧形组成段，所述弧形组成段通过接头相连接。
5.如权利要求4所述的防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构，其特征在于：所述接头包括设置在所述弧形组成段上的第二凹槽及第一凸起，所述第二凹槽与所述第一凸起拼接以将相邻的两个所述弧形组成段连接在一起。
6.如权利要求4所述的防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构，其特征在于：所述弧形组成段朝向所述细骨料混凝土层的表面开设有第一凹槽，所述第一凹槽用于收容所述压电陶瓷板。
7.如权利要求1-6任一项所述的防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构，其特征在于：所述封头板包括不锈钢弹性压型钢板及设置在所述不锈钢弹性压型钢板上的高分子弹性聚合物层，所述高分子弹性聚合物层是采用异戊橡胶制成的。
8.如权利要求1-6任一项所述的防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构，其特征在于：所述压电陶瓷板是PZT压电陶瓷板。
9.一种防止表面苔藓生长的水工建筑设备，其特征在于：
所述水工建筑设备包括权利要求1-8任一项所述的防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构及水工构件，所述水工构件收容于所述细骨料混凝土层内。
10.如权利要求9所述的防止表面苔藓生长的水工建筑设备，其特征在于：所述水工建筑设备还包括交流电源，所述交流电源通过导线连接于所述压电陶瓷板，其用于为所述压电陶瓷板提供电能。
设计说明书
技术领域
本发明属于水下建筑相关技术领域，更具体地，涉及一种防止表面苔藓生长的防苔藓生长保护结构及水工建筑设备。
背景技术
水工建筑构件，例如桥墩、潮湿地区的混凝土柱、海底的输油管道、大坝在水下的部分和水工钢闸门等，在长期的使用过程中，表面会生长苔藓，而苔藓的根部会分泌微量的有机质如碳酸、腐植酸及各种有机酸，在水工建筑构件表面产生胶质状的粘土膜而破坏水工构件。世界各国每年因为腐蚀损失约占国民经济总产值的2～4％，其中很大一部分是与苔藓对水工构件的腐蚀有关。苔藓会使混凝土内部pH值不断降低，使钢筋表面发生破坏并锈蚀，从而加速钢筋锈蚀，即降低混凝土结构寿命。
现阶段采取的主要方法是在混凝土中掺入高效减水剂和外掺料，以用以降低用水量和水灰比，降低水化热，增加结构的致密性和稳定性，从而使得混凝土具有高耐久性，但是效果有限，成本较高，且没有从根本上防止苔藓的生长。相应地，本领域存在着发展一种能够防止表面苔藓生长的防苔藓生长保护结构及水工建筑设备的技术需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种防止表面苔藓生长的防苔藓生长保护结构及水工建筑设备，其基于水工建筑设备的防止特点，研究及设计了一种能够防止表面苔藓生长的防苔藓生长保护结构及水工建筑设备。所述防苔藓生长保护结构通过振动来使得其上的苔藓孢子脱落，防止了苔藓孢子的积累，避免了水工构件被苔藓腐蚀，结构简单，操作容易，适用性较强，且从根本上抑制了苔藓的腐蚀，适用性较强。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种防止表面苔藓生长的防苔藓生长保护结构，所述防苔藓生长保护结构包括两个封头板、压电陶瓷板、细骨料混凝土层及氮化硅保护层，所述氮化硅保护层呈圆筒状，其用于承载所述压电陶瓷板；所述压电陶瓷板位于所述氮化硅保护层与所述细骨料混凝土层之间，且其被环氧树脂所包裹；所述细骨料混凝土层呈圆筒状，其收容于所述氮化硅保护层内；两个所述封头板分别用于密封所述氮化硅保护层的两端；
所述防苔藓保护结构通过所述细骨料混凝土层连接于水工构件，进而将所述水工构件密封，以防止所述水工构件被苔藓腐蚀；通过给所述压电陶瓷板施加变化的电压而使所述压电陶瓷板振动，进而带动整个所述保护结构振动，使得附着在所述保护结构上的苔藓孢子被振落，从而避免对所述水工构件的腐蚀。
进一步地，所述保护结构包括弹簧，所述弹簧的两端分别设置有挂钩，两个所述挂钩中的一个连接于所述细骨料混凝土层，另一个连接于所述水工构件。
进一步地，所述氮化硅保护层的中心轴与所述细骨料混凝土层的中心轴重合。
进一步地，所述氮化硅保护层包括多个首尾相连接的弧形组成段，所述弧形组成段通过接头相连接。
进一步地，所述接头包括设置在所述弧形组成段上的第二凹槽及第一凸起，所述第二凹槽与所述第一凸起拼接以将相邻的两个所述弧形组成段连接在一起。
进一步地，所述弧形组成段朝向所述细骨料混凝土层的表面开设有第一凹槽，所述第一凹槽用于收容所述压电陶瓷板。
进一步地，所述封头板包括不锈钢弹性压型钢板及设置在所述不锈钢弹性压型钢板上的高分子弹性聚合物层，所述高分子弹性聚合物层是采用异戊橡胶制成的。
进一步地，所述压电陶瓷板是PZT压电陶瓷板。
按照本发明的另一个方面，提供了一种防止表面苔藓生长的水工建筑设备，所述水工建筑设备包括如上所述的防止表面苔藓生长的防苔藓保护结构及水工构件，所述水工构件收容于所述细骨料混凝土层内。
进一步地，所述水工建筑设备还包括交流电源，所述交流电源通过导线连接于所述压电陶瓷板，其用于为所述压电陶瓷板提供电能。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的防止表面苔藓生长的防苔藓生长保护结构及水工建筑设备主要具有以下有益效果：
1.通过给所述压电陶瓷板施加变化的电压而使所述压电陶瓷板振动，进而带动整个所述保护结构振动，使得附着在所述保护结构上的苔藓孢子被振落，从而避免对所述水工构件的腐蚀，由此从根本上防止了苔藓对水工构件的腐蚀。
2.通过防苔藓生长保护结构的自身结构特征及振动来防止苔藓对水工构件的腐蚀，降低了成本，提高了适用性及灵活性，且效果较好。
3.所述保护结构的成本低，可以显著延长水工建筑构件的寿命，且有利于推广应用。
4.氮化硅保护层具有耐腐蚀的作用，设置在最外层可以有效的保护水工建筑构件，同时将水工构件密封在保护结构内，使得水工构件得到了更好地保护。
附图说明
图1是本发明提供的防止表面苔藓生长的水工建筑设备的局部示意图。
图2是图1中的防止表面苔藓生长的水工建筑设备的防苔藓生长保护结构沿A-B方向的剖面图。
图3是图2中的防苔藓生长保护结构的氮化硅保护层的示意图。
图4是图1中的防止表面苔藓生长的水工建筑设备的水工构件的示意图。
图5是图4中的水工构件与弹簧的连接示意图。
图6是3中的氮化硅保护层的两段弧形组成段的示意图。
图7是图2中的防苔藓生长保护结构的封头板的示意图。
图8是图1中的防止表面苔藓生长的水工建筑设备的局部剖视图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-水工构件，2-开关，3-交流电源，4-封头板，5-防苔藓生长保护结构，6-导线，7-卡扣，8-挂钩，9-弹簧，10-压电陶瓷板，11-环氧树脂，12-细骨料混凝土层，13-氮化硅保护层，14-第一凹槽，15-接头，16-第二凹槽，17-第一凸起，18-不锈钢弹性压型钢板，19-高分子弹性聚合物层，20-油膏。
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1、图2、图3及图4，本发明提供的防止表面苔藓生长的水工建筑设备包括水工构件1、开关2、交流电源3、防苔藓生长保护结构5及导线6，所述开关2连接所述交流电源3及所述导线6的一端，所述导线6的另一端连接于所述防苔藓生长保护结构5。所述水工构件1收容于所述防苔藓生长保护结构5内，所述防苔藓生长保护结构5通过振动来使其上的苔藓孢子脱落，由此避免苔藓对所述水工构件1及所述防苔藓生长保护结构5的腐蚀。本实施方式中，所述交流电源3用于为所述防苔藓生长保护结构5提供变化电压，以使所述防苔藓生长保护结构5发生振动。
请参阅图5、图6、图7及图8，所述防苔藓生长保护结构5包括两个封头板4、弹簧9、压电陶瓷板10、细骨料混凝土层12及氮化硅保护层13，所述氮化硅保护层13呈圆筒状，其用于承载所述压电陶瓷板10。所述细骨料混凝土层12呈圆筒状，其位于所述氮化硅保护层13内。所述弹簧9的一端连接于所述细骨料混凝土层12，另一端用于连接所述水工构件1，由此使得所述水工构件1连接于所述防苔藓生长保护结构5。本实施方式中，所述压电陶瓷板10是PZT压电陶瓷板。
本实施方式中，所述氮化硅保护层13由8段八分之一圆的弧形组成段拼接组成，每个所述弧形组成段开设有第一凹槽14，所述第一凹槽14贯穿所述弧形组成段朝向所述细骨料混凝土层12的表面，所述第一凹槽14用于收容所述压电陶瓷板10。所述压电陶瓷板10收容于所述第一凹槽14内，其与所述第一凹槽14的槽壁之间、所述压电陶瓷板10与所述细骨料混凝土层12之间均填充有环氧树脂11。
所述弧形组成段的两端还分别设置有第二凹槽16及第一凸起17，相邻两个弧形组成段的第二凹槽16与第一凸起17相互拼接以使两个所述弧形组成段拼接在一起。本实施方式中，相邻两个所述弧形组成段之间的拼接间隙填充有环氧树脂，以达到防水的效果；所述第二凹槽16与所述第一凸起17组成接头15，相邻的两个所述弧形组成段通过所述接头15相连接。
所述弹簧9的两端分别设置有挂钩8，两个所述挂钩8中的一个设置在所述细骨料混凝土层12中。所述水工构件1朝向所述细骨料混凝土层12的表面设置有卡扣7，另一个所述挂钩8挂住所述卡扣7，并在施工后期由细骨料水泥砂浆后浇带密封所述卡扣7，从而实现所述防苔藓生长保护结构5与所述水工构件1之间的连接。其中，所述防苔藓生长保护结构5高出水面2米～5米，水面的高度根据常年水面的高度的标准值确定。
两个所述封头板4分别设置在所述氮化硅保护层13相背的两端，且两者分别用于密封所述氮化硅保护层13相背的两端。所述封头板4包括不锈钢弹性压型钢板18及设置在所述不锈钢弹性压型钢板18上的高分子弹性聚合物层19。同时，所述封头板4的外表面设置有油膏20，且所述封头板4与所述氮化硅保护层13之间的接触处也设置有油膏20，如此进行有效的防水密封。本实施方式中，所述高分子弹性聚合物层19是采用具有高弹性的异戊橡胶制成的。
所述交流电源3通过所述导线6与所述压电陶瓷板10相连接，其用于为所述防苔藓生长保护结构5提供电能。所述交流电源3在所述压电陶瓷板10的两端施加变化的电压，进而引起所述压电陶瓷板10振动，进而带动整个所述防苔藓生长保护结构5一起振动。通过所述防苔藓生长保护结构5的振动，可以使附着在所述防苔藓生长保护结构5表面的苔藓孢子脱落，从而避免苔藓对所述水工建筑构件1的腐蚀。
所述的防止表面苔藓生长的水工建筑设备的使用方法包括以下步骤：
第1步，在工厂将围堰进行分节加工，然后在浮体上进行拼装，采用平驳进行浮运。其中，矩形围堰由于重量较轻，可一次拼装到位，因此，精确定位后，可一次放置于河床上；钢围堰沉至设计标高，利用垂直导管灌注混凝土，在混凝土浇筑的过程中，将卡扣埋在预定的位置。
第2步，预制好具有8段1\/8圆形结构的氮化硅保护层，内表面设置有第一凹槽，左右两端分别设置有第二凹槽和第一凸起，将每一段放在地面，第一凹槽朝上放置；然后，在第一凹槽内铺一层环氧树脂；接着，在环氧树脂上放置PZT压电陶瓷板；最后，在PZT压电陶瓷板上再铺一层环氧树脂，并填满第一凹槽，即形成环氧树脂对PZT压电陶瓷板的包裹。
第3步，待环氧树脂凝固之后，再进行拼接，每相邻的1\/8圆形的弧形组成段之间由第二凹槽和第一凸起进行拼接，拼接完成之后，在拼接的空隙处涂环氧树脂，以达到防水的效果。
第4步，氮化硅保护层拼接完成之后，再在其内部制一层圆形模板；在圆形模板和氮化硅保护层之间浇筑细骨料混凝土；将弹簧一端的挂钩埋在细骨料混凝土之中；细骨料混凝土养护完成之后，撤掉模板。接着，利用不锈钢弹性压型钢板和高分子弹性聚合物层共同制作封头板，然后将封头板固定在防苔藓生长保护板的两端，以对防苔藓生长保护板的两端进行密封；最后在封头板表面以及与防苔藓生长保护结构的连接部位涂抹一层油膏，从而防水密封，避免水分渗入防苔藓生长保护结构和水工建筑构件之间的空隙。
第5步，将防苔藓生长保护结构套设在水工建筑构件1的外侧，弹簧另一端的挂钩挂在水工建筑构件表面的卡扣上，并在施工后期由细骨料水泥砂浆后浇带密封卡扣，从而实现防苔藓生长保护结构与水工建筑构件的连接。其中，防苔藓生长保护结构的铺设范围高出水面2～5米，水面的高度根据常年水面高度的标准值确定，封头板两端与水工建筑构件之间由高分子弹性聚合物密封。
第6步，交流电源通过导线与防苔藓生长保护结构中的PZT压电陶瓷板相连，它为防苔藓生长保护结构提供电能；交流电源可以在PZT压电陶瓷板上施加变化的电压，进而引起PZT压电陶瓷板振动，进而带动防苔藓生长保护结构的振动；落在防苔藓生长保护结构表面的苔藓孢子可以被振掉，避免了它在防苔藓生长保护结构表面的积累，从而保护了水工建筑构件。
本发明提供的防止表面苔藓生长的防苔藓生长保护结构及水工建筑设备，其通过给所述压电陶瓷板施加变化的电压而使所述压电陶瓷板振动，进而带动整个所述保护结构振动，使得附着在所述保护结构上的苔藓孢子被振落，从而避免对所述水工构件的腐蚀，降低了成本，提高了适用性，且从根本上防止了苔藓的腐蚀，延长了水工建筑构件的使用寿命。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201910058613.3
申请日:2019-01-22
公开号:CN109706882A
公开日:2019-05-03
国家:CN
国家/省市:83(武汉)
授权编号:CN109706882B
授权时间:20191122
主分类号:E02B 3/04
专利分类号:E02B3/04;A01M21/02
范畴分类:36B;36E;
申请人:华中科技大学
第一申请人:华中科技大学
申请人地址:430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
发明人:桑永朋;高常鑫
第一发明人:桑永朋
当前权利人:华中科技大学
代理人:孔娜;曹葆青
代理机构:42201
代理机构编号:华中科技大学专利中心 42201
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计