本發(fā)明涉及一種方形梁成型方法，尤其涉及一種生物固土的方形梁批量成型方法。

背景技術(shù)：
我國正處于經(jīng)濟高速發(fā)展時期，對建設(shè)用地的需求不斷擴大，需要更多的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)來滿足人們的生產(chǎn)和生活需求，而當(dāng)今建設(shè)用地資源十分有限，這需要對不能滿足工程需求的土地或沙地加以固化和改良。傳統(tǒng)的土壤改良方法，往往需要添加一系列有污染性的化學(xué)成分，可能帶來水質(zhì)污染問題甚至影響人體健康。項目組所在的科研團隊正在研究新型環(huán)境友好的土壤和砂地加固技術(shù)，利用自然界廣泛存在的生物礦化過程的一種，微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀法，即根據(jù)尿素水解微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀機理，從生物反應(yīng)物(尿素、NH4+、Ca2+鈣離子濃度)、催化劑(細菌和脲酶濃度)和反應(yīng)濃度(PH值和溫度)對尿素進行水解，在土壤和砂地中產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，進而對土壤和砂地進行固化，此方法也稱為生物固土法。由于微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀法機理簡單，快速高效，容易控制，環(huán)境耐候性好，項目組所在的科研團隊正設(shè)想將這一技術(shù)應(yīng)用于建筑材料中，即通過這種方法來生產(chǎn)修建房屋需要的磚塊或砌塊。根據(jù)人類生產(chǎn)和科學(xué)研究的規(guī)律，在進行實際工程應(yīng)用前需對新型產(chǎn)品進行大量的力學(xué)性能測試，如對新型材料梁的抗彎性能試驗，為將這一技術(shù)進行實際應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)，以確?；A(chǔ)設(shè)施和房屋的安全可靠。如何利用生物固土的原理快速將方形模塊批量生產(chǎn)出來，一直是困擾科研工作者的一個難題，基于此，設(shè)計了一種生物固土的方形梁批量成型方法，便于快速將方形梁設(shè)計和生產(chǎn)出來，為后期科研使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種生物固土的方形梁批量成型方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種生物固土的方形梁批量成型方法，該方法包括如下步驟：1)準(zhǔn)備好模具需要的材料：在有機玻璃平板上鉆孔或購買現(xiàn)成有孔洞的有機玻璃，有機玻璃上的孔洞錯位排列；再用木工鋸條將有機玻璃切割成板塊，板塊包括兩片縱向側(cè)板、一片底板、兩片端板、兩片縱向側(cè)板定位板、兩片端板定位板以及隔板；再準(zhǔn)備兩根縱向螺桿、八根底板支撐螺栓和多個螺母；兩片縱向側(cè)板開有隔板插槽；2)組裝切割好的帶孔洞的有機玻璃板塊：2.1)先將兩片縱向側(cè)板定位板和兩片端板定位板平行放置在底板上并分別靠近底板的四側(cè)，兩片縱向側(cè)板定位板和兩片端板定位板分別通過底板支撐螺栓和螺母固定在底板上；在底板上提前放置一層土工布，提前放置的土工布位于兩片縱向側(cè)板定位板和兩片端板定位板之間；2.2)兩片縱向側(cè)板分別豎直放置在底板上，并分別靠在兩片縱向側(cè)板定位板的內(nèi)側(cè)，兩片縱向側(cè)板上的隔板插槽豎直對應(yīng)，隔板豎直放置在底板上，隔板的兩端插入對應(yīng)的縱向側(cè)板上的隔板插槽內(nèi)；兩片端板豎直放置在底板上，并分別靠在兩片端板定位板的內(nèi)側(cè)，兩片端板壓著兩片縱向側(cè)板的端部；2.3)兩根縱向螺桿分別位于兩片縱向側(cè)板的外側(cè)，兩根縱向螺桿的兩端分別穿過兩片端板，兩根縱向螺桿的兩端上分別擰緊螺母，通過擰緊螺母使兩片端板壓緊兩片縱向側(cè)板；通過隔板將底板上的空間分割為多個獨立的方形梁模型腔單元；3)制作土工布裁剪需要的輕質(zhì)模具：用輕質(zhì)材料制作輕質(zhì)模型，輕質(zhì)模型的長度和寬度與方形梁模型腔單元的長度和寬度相等，然后按照輕質(zhì)材料的尺寸裁剪出土工布；4)將裁剪好的土工布縫制好除頂蓋以外的接縫，并放置在方形梁模型腔單元內(nèi)，往土工布圍成的空腔中添砂土，最后縫制土工布頂蓋，此時試件模具制作完成；5)往試件模具中澆入配置好的細菌，等細菌將整個砂土全部澆透潤濕；6)將并排兩個或四個潤濕后的試件模具擺放在容器內(nèi)，組成第一層模具組，再在第一層模具組的上部設(shè)置一大塊平整的支撐第二層模具組的第一層有機玻璃板，第一層有機玻璃板通過四角設(shè)置的螺桿支座支撐在下方的底板上，第一層有機玻璃板與下方的第一層模具組之間形成一定的間距；然后在第一層有機玻璃板上放置第二層模具組，在第二層模具組的上部設(shè)置第二層有機玻璃板；以此類推，根據(jù)實際情況設(shè)置多層的模具組；7)向容器內(nèi)注入化學(xué)溶液，使多層模具組浸泡在化學(xué)溶液中，并導(dǎo)入空氣以增加氧氣成份，能達到提高催化劑和營養(yǎng)液的反應(yīng)速度的目的；8)待反應(yīng)7天后，土工布內(nèi)形成方形梁，方形梁在砂土內(nèi)部形成大量的碳酸鈣，將試件從反應(yīng)液中取出，松開兩根縱向螺桿和兩根橫向螺桿上的螺母，松動后將兩片縱向側(cè)板和兩片端板取出，拆開土工布便可獲得成型后表面平整，內(nèi)部質(zhì)地均勻，強度高的生物固土方形梁。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述底板支撐螺栓穿過底板的兩側(cè)均旋套有螺母，所述螺桿支座穿過對應(yīng)層的有機玻璃板的兩側(cè)以及螺桿支座的底部均旋套有螺母。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述縱向螺桿、底板支撐螺栓、螺桿支座和螺母均纏繞防水的塑料紙或水膠帶。作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，化學(xué)溶液由尿素、NH4+和Ca2+鈣離子混合后添加至水中形式的營養(yǎng)液。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：1、在有機玻璃中設(shè)置了很多孔洞，方便營養(yǎng)液在模具中通過土工布滲透到泥沙土中，產(chǎn)生大量CaCO3，固土效果良好。2、通過螺桿和螺母將有機玻璃片連接，可實現(xiàn)靈活安裝、成型可靠，在反應(yīng)容器的試件成型后，能快速方便拆卸模具，對新成型的試件沒有影響。3、在有機玻璃中設(shè)置小孔，可根據(jù)試驗需要靈活修改模型的尺寸。4、利用有機玻璃表面的平整度和孔洞的良好的透水性，化學(xué)反應(yīng)后成型的長方體試件棱角分明、表面平整度高、質(zhì)地均勻、力學(xué)性能穩(wěn)定，便于后期進行抗彎性能測試的科研試驗。5、可根據(jù)模型的實際大小，調(diào)整模型周邊的有機玻璃片的大小和螺栓的位置，有效限制四周側(cè)板的位移；通過縱向螺桿的螺栓調(diào)節(jié)，方便提高模具的整體穩(wěn)定性。6、在縱向側(cè)板中開槽，可有效限制模具內(nèi)部的隔板位置，保證了每個模型尺寸的一致性。中間隔板可靈活拆卸和安裝，便于提高模型的質(zhì)量。7、在模具中設(shè)置隔板，可有效提高每次化學(xué)反應(yīng)的模型數(shù)量，提高了模型制作的效率，大大縮短試驗的周期，節(jié)省了人力和物力。根據(jù)實際情況設(shè)置多層的模具組，層與層模具組上部設(shè)置一大塊平整的有機玻璃，實現(xiàn)批量生產(chǎn)，大大提高了效率。8、利用四周的螺桿支座，可方便將輸氣管放置在模具底部，提高了細菌的化學(xué)反應(yīng)，增加模型的強度。9、在八個螺桿支座中，通過調(diào)整螺桿的上部螺母、中間螺母和下部螺母的位置，可實現(xiàn)底板水平面平衡的雙控制。10、層與層之間的分層板(即大塊平整的有機玻璃板)設(shè)置有八個螺桿支座，疊放時，螺桿支座架立在下方的底板上，螺桿支座的位置根據(jù)螺母的調(diào)動，可很好實現(xiàn)分層板(即大塊平整的有機玻璃板)平面的水平；分層板(即大塊平整的有機玻璃板)的高度略高于試件模具的高度，便于營養(yǎng)液滲透到一層模型中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；通過分層板(即大塊平整的有機玻璃板)的分隔，避免了第二層模型組直接壓在第一層模型的上方，可以實現(xiàn)一層和二層模型反應(yīng)條件均衡，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良。附圖說明圖1為試件模具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為底板上提前放置一層土工布的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為設(shè)置多層模具組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為生物固土方形梁的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1—縱向側(cè)板；2—底板；3—端板；4—縱向側(cè)板定位板；5—端板定位板；6—隔板；7—縱向螺桿；8—底板支撐螺栓；9—土工布；10—砂土；11—有機玻璃板；12—螺桿支座；13—生物固土方形梁。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細地描述。一種生物固土的方形梁批量成型方法，該方法包括如下步驟：1)準(zhǔn)備好模具需要的材料(如圖1、2所示)：在有機玻璃平板上鉆孔或購買現(xiàn)成有孔洞的有機玻璃，有機玻璃上的孔洞錯位排列(鉆孔定位是，孔洞直徑為6mm，孔洞間凈距為3mm，相鄰列孔洞錯位排列，形成梅花形狀孔洞，此外，孔洞直徑和孔洞間凈距也可隨實際需要修改調(diào)整)；再用木工鋸條將有機玻璃切割成板塊，板塊包括兩片縱向側(cè)板1(241.3mm×38.1mm)、一片底板2(299.7mm×238.8mm)、兩片端板3(213.4mm×38.1mm)、兩片縱向側(cè)板定位板4(228.6mm×25.4mm)、兩片端板定位板5(101.6mm×25.4mm)以及隔板6。再準(zhǔn)備兩根縱向螺桿7(縱向螺桿的長度為280mm)、八根底板支撐螺栓8(底板支撐螺栓的長度為50mm)和多個螺母。兩片縱向側(cè)板1開有隔板插槽(由于有機玻璃自身的材料特性，韌性強，開槽的深度和光滑平整度是難點，開槽深度取決于有機玻璃的厚度，深度可取為2mm，精確的定位是確保每個模具一致性的關(guān)鍵點，可采取用夾具將有機玻璃夾緊，借助方木塊來精準(zhǔn)定位，調(diào)整電動鋸中鋸片的深淺度，來回移動來實現(xiàn)有機玻璃的開槽)。為防止其受化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，縱向螺桿7、底板支撐螺栓8、螺桿支座12和螺母均纏繞防水的塑料紙或水膠帶。2)組裝切割好的帶孔洞的有機玻璃板塊：2.1)先將兩片縱向側(cè)板定位板4和兩片端板定位板5平行放置在底板2上并分別靠近底板2的四側(cè)，兩片縱向側(cè)板定位板4和兩片端板定位板5分別通過底板支撐螺栓8和螺母固定在底板2上，底板支撐螺栓8的底端凸出底板2的底部，其目的是方便試驗時在底板2的下方設(shè)置供氣管。在底板支撐螺栓穿過底板的兩側(cè)均旋套有螺母。在底板2上提前放置一層土工布9，提前放置的土工布9位于兩片縱向側(cè)板定位板4和兩片端板定位板5之間，如圖2所示，其目的是防止空氣流太高時，容易導(dǎo)致砂土在未產(chǎn)生碳酸鈣時，由于氣流湍急，砂土可能被破壞。2.2)兩片縱向側(cè)板1分別豎直放置在底板2上，并分別靠在兩片縱向側(cè)板定位板4的內(nèi)側(cè)，兩片縱向側(cè)板1上的隔板插槽豎直對應(yīng)，隔板6豎直放置在底板2上，隔板6的兩端插入對應(yīng)的縱向側(cè)板1上的隔板插槽內(nèi)；兩片端板豎直放置在底板2上，并分別靠在兩片端板定位板5的內(nèi)側(cè)，兩片端板3壓著兩片縱向側(cè)板1的端部。2.3)兩根縱向螺桿7分別位于兩片縱向側(cè)板1的外側(cè)，兩根縱向螺桿7的兩端分別穿過兩片端板3，兩根縱向螺桿7的兩端上分別擰緊螺母，通過擰緊螺母使兩片端板3壓緊兩片縱向側(cè)板1；通過隔板6將底板2上的空間分割為多個獨立的方形梁模型腔單元，成型后的獨立的方形梁模型腔單元的內(nèi)部尺寸長×寬×高為177.8mm×76.2mm×38.1mm。3)按照獨立的方形梁模型腔單元的尺寸裁剪出土工布，將裁剪好的土工布縫制好除頂蓋以外的接縫，并放置在方形梁模型腔單元內(nèi)，往土工布圍成的空腔中添砂土10，最后縫制土工布頂蓋，此時試件模具制作完成。4)往試件模具中澆入配置好的細菌，等細菌將整個砂土全部澆透潤濕。5)將并排兩個或四個潤濕后的試件模具擺放在容器內(nèi)，組成第一層模具組，再在第一層模具組的上部設(shè)置一大塊平整的支撐第二層模具組的第一層有機玻璃板11，第一層有機玻璃板11通過四角設(shè)置的螺桿支座12支撐在下方的底板2上，第一層有機玻璃板與下方的第一層模具組之間形成一定的間距；螺桿支座12穿過對應(yīng)層的有機玻璃板的兩側(cè)以及螺桿支座12的底部均旋套有螺母。然后在第一層有機玻璃板上放置第二層模具組，在第二層模具組的上部設(shè)置第二層有機玻璃板；以此類推，根據(jù)實際情況設(shè)置多層的模具組，實現(xiàn)批量生產(chǎn)，大大提高了效率，如圖3所示。7)向容器內(nèi)注入化學(xué)溶液，使多層模具組浸泡在化學(xué)溶液(化學(xué)溶液由尿素、NH4+和Ca2+鈣離子混合后添加至水中形式的營養(yǎng)液)中，并導(dǎo)入空氣以增加氧氣成份，能達到提高催化劑和營養(yǎng)液的反應(yīng)速度的目的。8)待反應(yīng)7天后，土工布內(nèi)形成方形梁，方形梁在砂土內(nèi)部形成大量的碳酸鈣，將試件從反應(yīng)液中取出，松開兩根縱向螺桿7上的螺母，松動后將兩片縱向側(cè)板1和兩片端板3取出，拆開土工布便可獲得成型后表面平整，內(nèi)部質(zhì)地均勻，強度高的生物固土方形梁13，如圖4所示，該生物固土方形梁13可很好地用于抗彎試驗，為后期該技術(shù)的推廣應(yīng)用提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。