CN101738363A - 透水系数测试仪及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生态透水路面和透水试块的透水系数的现场测试或非破损测试的专用仪器及其测试方法。本发明的透水系数测试仪包括：量筒、顶板、底座、立柱支架和阀以及计时装置。该测试仪可以直观迅速的测出透水路面或透水混凝土试块的透水系数，并不需对路面钻芯取样，本发明模拟了自然界单位面积降雨量的计算，使透水路面的透水系数的测试和计算更有实用性和可操作性。

Description

透水系数测试仪及测试方法

技术领域

本发明涉及生态透水路面和透水试块的透水系数的现场测试或非破损测试的专用仪器及其测试方法。

背景技术

目前，生态透水路面及产品作为新型生态环保材料已在国内外大量被推广使用，并且因为生态透水路面的环保社会效益将越来越多地被应用，并将成为室外道路和地坪推广的趋势，针对一哄而上的市场各种生态透水路面和产品难免鱼龙混杂，为此各地也都陆续在编应用规范和标准，但是我们在分析这些在编的标准时发现他们都存在同一个问题：决定透水路面最关键的性能-透水系数至今没有一个可行而又容易操作的测试仪器对其进行测试，要么是使用沥青路面的渗水仪要么是使用钻芯取样法进行测试，数据没有可操作性和可比性。本发明通过精心设计的仪器，可以直观迅速的测出透水路面或透水试块的透水系数，并不需对路面钻芯取样。

发明内容

为达到上述目的，根据本发明提供一种透水系数测试仪，该测试仪包括：量筒、顶板、底座、立柱支架和阀，所述量筒固定在顶板上，所述顶板和底座分别与立柱支架连接固定，所述阀设置在顶板与底座之间的水流流通通路内。

进一步，测试仪还具有计时工具。

更进一步，测试仪的量筒由有机玻璃制成，量筒上标有均匀的刻度，以方便读取水位高度。

更进一步，为了方便读数，0ml刻度位于量筒上端，低于量筒顶部位置，刻度沿量筒从上往下均匀递增，最大刻度(如2000ml)位于下端靠近量筒底部位置。

更进一步，量筒下部设置有密封垫圈，量筒与顶板通过螺纹连接压紧密封垫圈，防止漏水。底座上设置排气孔，排气孔在测试过程中可以排出测试量筒和测试面之间通路中的空气，测试水流下压迫通路中的空气并排出，减少排气不畅对透水测试结果的影响。

更进一步排气孔上应接透明排气管至量简顶面高度，防止测试水从排气孔溢出，影响透水系数测试精度。

更进一步，可在底座上增加配重块，以期在测试时将测试仪压紧在测试路面或试块表面，防止水从底座与路面或试块表面间流出。

更进一步，所述立柱支架为多根，优选为2～5根，特别优选为3根。

更进一步，所述立柱支架底部设置有透水面积标准环。

更进一步，所述仪器底部测试面透水面为直径8厘米的圆形，而开关球阀和测试水通路的内部有效直径必须大于或等于4厘米，(因为透水路面的空隙率一般在15-25％，其中能够透水的连通孔不到50％，所以通路供水面积大于等于测试面积的20％可以确保不是因为供应测试水不足而致透水系数测试结果偏大)。

本发明还提供了上述透水系数测试仪使用时的测试方法，该方法包括以下步骤：

(1)将测试路面或放置于坚实平面上的试件表面清扫干净；

(2)对测试路面或试件用水充分湿润；

(3)在被测点中心放置透水面积标准环，并涂抹一薄层密封材料；

(4)将透水系数测试仪用力压在密封材料上，使透水仪底座透水面积标准环密实吻合；

(5)在底座上压上配重块，防止测试时水从底座与测试路面或试件表面间流出；

(6)关闭阀，向量筒内注水，直至水面略低于量筒顶端；

(7)打开阀，水开始从透水系数测试仪下部流出，待水面降至第一刻度时开始计时，至水面降至第二时计时终止；

(8)根据计时结果计算测试路面或试件的透水系数。

其中第(8)步骤中透水系数计算按以下公式计算：

$C_w=\frac{V_2-V_1}{(T_2-T_1)\×4^2\×\mathrm{\Π}}$

公式式中：C_w——路面或试件的透水系数，单位ml/s·cm²

          V₁——开始计时的水量，单位ml，

          V₂——结束计时的水量，单位ml，

          T₁——开始计时的时间，单位s

          T₂——结束计时的时间，单位s

          ∏——圆周率

进一步的，为使测试结果更为准确，可按步骤(1)～(8)对同一测试路面的多个不同测点或同一材料制成的多个试件进行多次测试计算测定透水系数，取平均值，作为测试结果。

本发明的有益效果是：

1、生态透水路面的强度和透水系数是决定路面功能的最重要的两个技术指标，但是这两个指标本身是矛盾的，生态透水路面的关键技术就是这两个关键指标的平衡与兼顾，但是目前市场上使用的测试仪器和方法并不适用，如沥青路面渗水仪，该设备是为了测试不应渗水的沥青路面的渗水系数而设计的，用作透水路面的透水系数测定时根本读不出数据，还有一种测试方法是将路面和试块钻芯取样后在试验室内用专用设备对芯样进行透水系数测试，而测试后芯样不能进行强度测试，数据也就没有可比性，所以目前市场上还没有对实际透水路面有效的测试方法和仪器，本发明成功解决了以上问题，可以在试块进行透水系数测试后同时正常进行抗压和抗折强度测定，形成的数据具有可比性和通用性。

2、本发明透水系数测试仪的阀门和连结管道的内径设计大于等于φ40mm，透水测试面积直径为φ80mm，阀门和连结管道内径的计算可以确保透水系数测试不会因为供水不足而不准确，而透水测试面积φ80mm直径的设计可以保证仪器对150mm×150mm×150mm混凝土标准试块的透水系数准确测量。

3、本透水系数测试仪器的设计模拟了自然界单位面积降雨量的计算，使透水路面的透水系数的测试和计算更有实用性和可操作性。

4、本透水系数测试仪器和测试方法的发明有助于对生态透水路面质量的判定和控制，更有助于生态透水路面应用技术标准的制定和推广，有助于我们建设推广真正的生态透水道路从而有效地改善我们的生存环境。

附图说明

为了补充完善对本发明的描述并使本申请特征更容易理解，特提供一套附图，附图为示例性质，并不能解释为对本发明的限制。附图示出了下述内容：

图1是本发明的透水系数测试仪的示意图。

图2是本发明的透水系数测试仪底座的俯视图。

其中附图标记：1、量筒，2、螺纹连接，3、顶板，4、阀，5、立柱支架，6、配重块，7、阀开关，8、密封材料，9、底座，10、透水面积标准环。

具体实施方式

如图1、2所示的具体实施例中，透水系数测试仪组成为：

量筒(1)由透明有机玻璃制成，量筒(1)管径为70mm，容积略大于2000ml，量筒上标有均匀刻度，刻度分辨率为2ml，刻度0ml位于量筒上端低于量筒顶端位置，刻度2000ml位于量筒下端；

顶板(3)为外径150mm的圆形，顶板(3)具有内径80mm的中心通孔；量筒下部与顶板采用螺纹连接，量筒下部设密封垫圈防止漏水；

底座(9)为外径150mm的圆形，底座(9)具有内径80mm的开口，底座上设置有3个排气孔；

立柱支架(5)为三根，立柱支架的两头分别连接固定在顶板(3)和底座(9)；

流通通路内设置具有开关把手(7)的阀(4)，阀(4)为净内径40mm的球阀；

透水面积标准环(10)底面直径80mm；

计时装置；

配重块(6)，配重块为压重钢圈，共四块，每块重约2.5kg。

测试时，按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作抗压或抗折混凝土试件并经养护达到测试龄期，试件尺寸为15cm*15cm*15cm或15cm*15cm*55cm，或选好测试路面。

然后按步骤测试：

(1)将测试路面或放置于坚实平面上的试件表面清扫干净；

(2)对测试路面或试件用水充分湿润；

(3)在被测点中心放置透水面积标准环，并涂抹一薄层密封材料，密封材料厚度低于标准面积测试环高度，并用刮刀修补密封材料至内径80mm、外径约150mm、厚度约3～5mm的密封材料环；

(4)将透水系数测试仪用力压在密封材料上，使透水仪底座透水面积标准环密实吻合；

(5)在底座上压上配重块，防止测试时水从底座与测试路面或试件表面间流出；

(6)关闭阀，向量筒内注水，直至水面高于0ml刻度且略低于量筒顶端；

(7)打开阀，水开始从透水系数测试仪下部流出，待水面降至0ml刻度时开始计时，至水面降至2000ml刻度时计时终止(测试过程中，应观察透水的情况，正常情况下水应该通过路面内部空隙或被测试件的底面面及四周渗出，如水是从底座与密封材料间渗出，说明底座与被测试之间密封不好，应重新刮涂密封材料后对路面或试件重新操作。若试验时水面下降至一定程度后基本保持不动，说明试件基本不透水或根本不透水，则在报告中注明)；

(8)根据计时结果计算测试路面或试件的透水系数。

(9)其中第(8)步骤中透水系数计算按以下公式计算：

$C_w=\frac{V_2-V_1}{(T_2-T_1)\×4^2\×\mathrm{\Π}}$

公式式中：C_w——路面或试件的透水系数，单位ml/s·cm2

          V1——开始计时的水量刻度(通常为0ml)，单位ml，

          V2——结束计时的水量刻度(通常为2000ml)，单位ml，

          T1——开始计时的时间，单位s

          T2——结束计时的时间，单位s

          ∏——圆周率

进一步的，为使测试结果更为准确，可按步骤(1)～(8)对同一测试路面的多个不同测点或同一材料制成的多个试件进行多次测试计算测定透水系数，取平均值，作为测试结果。

Claims (16)

1.一种透水系数测试仪，其特征在于该测试仪包括：量筒(1)、顶板(3)、底座(9)、立柱支架(5)和阀(4)，所述量筒(1)与顶板(3)连接，所述顶板(3)和底座(9)分别与立柱支架(5)连接固定，所述阀(4)设置在顶板(3)与底座(9)之间的流通通路内。

2.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述测试仪还包括计时装置。

3.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述量筒(1)上至少设置有两个刻度。

4.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述量筒(1)下部设置有密封垫圈，量筒与顶板通过螺纹连接压紧密封垫圈，防止漏水。

5.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述底座(9)上设置排气孔。

6.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述底座(9)上设置有配重块(6)。

7.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述立柱支架(5)至少为2根。

8.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述立柱支架(5)底部设置有透水面积标准环(10)。

9.如权利要求1-8任一所述的测试仪，其特征在于：所述量筒(1)由透明有机玻璃制成，量筒(1)管径为70mm，容积略大于2000ml，量筒上标有均匀刻度，刻度分辨率为2ml，刻度0ml位于量筒上端低于量筒顶端位置，刻度2000ml位于量筒下端；所述顶板(3)为外径150mm的圆形，顶板(3)具有内径80mm的中心通孔；所述流通通路内的阀为具有开关把手(7)的球阀，球阀净内径40mm；所述立柱支架(5)为三根；所述底座(9)为外径150mm的圆形，底座(9)具有内径80mm的开口；所述透水面积标准环(10)底面直径80mm。

10.如权利要求9所述的测试仪，其特征在于：所述底座(9)上设置的配重块(6)为压重钢圈，压重钢圈共四块，每块重约2.5kg。

11.如权利要求9所述的测试仪的测试方法，包括以下步骤：

(1)将测试路面或放置于坚实平面上的试件表面清扫干净；

(2)对测试路面或试件用水充分湿润；

(3)在被测点中心放置透水面积标准环(10)，并涂抹一薄层密封材料；

(4)将透水系数测试仪用力压在密封材料上，使透水仪底座(9)透水面积标准环密实吻合；

(5)在底座(9)上压上配重块，防止测试时水从底座(9)与测试路面或试件表面间流出；

(6)关闭阀(4)，向量筒(1)内注水，直至水面高于0ml刻度并略低于量筒顶端；

(7)打开阀(4)，水开始从透水系数测试仪下部流出，待水面降至0ml刻度时开始计时，至水面降至2000ml时计时终止；

(8)根据计时结果计算测试路面或试件的透水系数。

12.如权利要求11所述的测试仪的测试方法，其中第(3)步骤中涂抹的密封材料厚度低于标准面积测试环高度，并用刮刀修补密封材料至内径80mm、外径约150mm、厚度约3～5mm的密封材料环。

13.如权利要求11所述的测试仪的测试方法，其中第(5)步骤中，使用的配重块为共四块，每块重约2.5kg的压重钢圈。

14.如权利要求11所述的测试仪的测试方法，其中第(8)步骤中透水系数计算按以下公式计算：

$C_w=\frac{V_2-V_1}{(T_2-T_1)\×4^2\×\mathrm{\Π}}$

公式式中：C_w——路面或试件的透水系数，单位ml/s·cm²

          V₁——开始计时的水量，单位ml，

          V₂——结束计时的水量，单位ml，

T₁——开始计时的时间，单位s

T₂——结束计时的时间，单位s

П——圆周率

15.如权利要求11所述的测试仪的测试方法，当现场测试路面时，按步骤(1)～(8)在同一检测路段选取多个测点，测定透水系数，取平均值，作为测试结果。

16.如权利要求11所述的测试仪的测试方法，当测试试件时，按步骤(1)～(8)在对同种材料制作的多块试件，测定透水系数，取平均值，作为测试结果。

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