CN106644876A - 混凝土透水系数的测试装置和测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了混凝土透水系数的测试装置和测试方法。所述混凝土透水系数的测试装置，包括水槽、垫块、标有刻度线且用于容纳混凝土试件的透水管、橡皮泥和出水管；垫块设于水槽内的底板上；透水管位于水槽内且设于垫块上；橡皮泥的形状和透水管的内壁相配合，实现将混凝土试件与透水管内壁之间的缝隙密封；出水管连通水槽。本发明采用以上结构和方法，简单、易制作、易操作、计算过程简单，可以满足透水率的测试需求；体积小、重量轻，只需一个人就可以完成实验的测试。实验装置制作过程简单，所需材料少，实验过程直观。通过设计成特定的尺寸，采用简化后的公式即可方便、快捷的计算出透水系数。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程材料测试技术领域，具体涉及混凝土透水系数的测试装置和测试方法。
背景技术
透水混凝土是具有连续孔隙结构的混凝土，相比普通混凝土具有很强的透水性，目前大量应用于停车场、人行道以及公园等公共场所，能够有效地解决路面排水不畅，缓解城市内涝，降低城市的“热岛效应”，吸声降噪，是创建“海绵城市”的重要材料。水混凝土在研发时要测定透水系数这一关键指标，但目前对于混凝土透水系数的测定，缺乏统一的测试装置，各科研机构自行制作。大部分混凝土透水系数测试装置构造复杂、制作繁琐，计算涉及测定的参数较多，测试结果不具备可比较性，给透水混凝土研究产生了很大不便。
发明内容
本发明的目的在于公开了混凝土透水系数的测试装置和测试方法，解决了现有混凝土透水系数测试装置构造复杂、制作繁琐、计算涉及测定的参数较多的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
混凝土透水系数的测试装置，包括水槽、垫块、标有刻度线且用于容纳混凝土试件的透水管、橡皮泥和出水管；垫块设于水槽内的底板上；透水管位于水槽内且设于垫块上；橡皮泥的形状和透水管的内壁相配合，实现将混凝土试件与透水管内壁之间的缝隙密封；出水管连通水槽。
进一步，所述垫块的高度h3为n×20mm；所述刻度线包括第一刻度线和第二刻度线，第一刻度线距所述底板高h1为n×200mm，第二刻度线32距底板11高h2为n×100mm,透水管3的第一刻度线和第二刻度线之间的容积为n×0.001m3，所述出水管与所述水槽接口处距底板的高度h4为n×120mm；n为大于0的自然数。
进一步，所述透水管的横截面是内边长大于或等于102mm的正方形或内直径大于或等于102mm的圆形。
进一步，所述水槽为底部封闭且顶部开口的结构，由PVC材料制成。
进一步，所述水槽1的高度为300mm，水槽的侧壁厚度和底部厚都是5mm，底面积为300mm×300mm。
进一步，包括4个所述垫块，4个垫块绕所述透水管的中轴线环形分布，用于支撑透水管。
进一步，所述垫块为正方体结构，垫块的长度为20mm、宽度为20mm。
进一步，所述透水管上下通透，所述刻度线标于透水管的内壁，透水管由PVC材料制成。
进一步，所述透水管的高度为400mm，透水管的壁厚为5mm。
进一步，所述出水管的管内径为20mm，出水管的壁厚为2mm，出水管包括连接所述水槽的平直段和连接平直段的倾斜段，平直段的长度为100mm，倾斜段和水平面的夹角X为30度，倾斜段的长度L2为300mm，倾斜段52向左下倾斜。实施例一的其它结构参见现有技术。
混凝土透水系数的测试方法，利用所述混凝土透水系数的测试装置，包括：
S1、将所述混凝土试件装入所述透水管中，混凝土试件是边长为n×100mm的正方体，混凝土试件的下表面与透水管底端的端面平齐，混凝土试件的上表面和所述第二刻度线平齐，将混凝土试件与透水管内壁之间的缝隙用所述橡皮泥填满，使缝隙不漏水；
S2、向所述水槽中加水，使水位到达所述出水管与水槽接口处的下侧；
S3、水槽中的水面稳定后，再向所述透水管中注水至所述第一刻度线处，透水管中的水面和水槽中水面的距离为水头差H，开始计时，待透水管中水面下降到混凝土试件的上表面时，停止计时，检测出透水管中的水流完的时间差△t，通过公式计算出透水系数K，式中，K-透水系数mm/s，△t-时间差s。
进一步，在步骤S2中，向所述水槽中注入水，直至水从所述出水管溢出，停止注水，静置一定时间待水槽中的水面稳定。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明采用以上结构，简单、易制作、易操作、计算过程简单，可以满足透水率的测试需求；体积小、重量轻，只需一个人就可以完成实验的测试。实验装置制作过程简单，所需材料少，实验过程直观。通过设计成特定的尺寸，采用简化后的公式即可方便、快捷的计算出透水系数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述混凝土透水系数的测试装置，实施例一的结构示意图。
图中，1-水槽；11-底板；2-垫块；3-透水管；31-第一刻度线；32-第二刻度线；4-橡皮泥；5-出水管；51-平直段；52-倾斜段；6-混凝土试件。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，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作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。
实施例一
如图1所示实施例一混凝土透水系数的测试装置，包括水槽1、垫块2、标有刻度线且用于容纳混凝土试件6的透水管3、橡皮泥4和出水管5。垫块2设于水槽1内的底板11上。透水管3位于水槽1内且设于垫块2上。橡皮泥4的形状和透水管3的内壁相配合，实现将混凝土试件6与透水管3内壁之间的缝隙密封，使缝隙不漏水。出水管5连通水槽1。实施例一采用以上结构，结构简单、制作方便、易于操作、计算简便和准确。
水槽1为底部封闭且顶部开口的结构，由PVC材料制成，水槽1的高度为300mm，水槽的侧壁厚度和底部厚都是5mm，底面积为300mm×300mm。
垫块2为正方体结构，垫块2的长度为20mm、宽度为20mm、高度h3为20mm。本实施例包括4个垫块2，4个垫块2绕透水管3的中轴线环形分布，用于支撑透水管3。
透水管3上下通透，刻度线标于透水管的内壁，包括第一刻度线31和第二刻度线32，第一刻度线31距底板11高h1为200mm，第二刻度线32距底板11高h2为100mm,透水管3的第一刻度线31和第二刻度线32之间的容积满足0.001m3水的度量。透水管3为PVC材料制成。透水管3的高度为400mm，透水管3的壁厚为5mm。透水管的横截面可以是内边长为102mm的正方形或内直径为102mm的圆形，以适应混凝土试件6。
出水管5与水槽1接口处距底板11的高度h4为120mm。出水管5的管内径为20mm，出水管5的壁厚为2mm。出水管5包括连接水槽1的平直段51和连接平直段51的倾斜段52，平直段51的长度为100mm，倾斜段52和水平面的夹角X为30度，倾斜段52的长度L2为300mm，倾斜段52向左下倾斜。
作为对实施例一的进一步说明，实施例一可以根据混凝土试件6的大小进行同比例缩放，以适应不同尺寸规格的混凝土试件测试，与实施例一配合的混凝土试件6的尺寸为长100mm×宽100mm×高100mm的正方体。当混凝土试件6的长宽高分别放大n倍时，垫块的高度h3、第一刻度线距底板高h1、第二刻度线距底板高h2、透水管的第一刻度线和第二刻度线之间的容积为、出水管与水槽接口处距底板的高度h4也分别放大n倍，n为大于0的自然数。混凝土试件6的尺寸可为100mm×100mm×100mm、150mm×150mm×150mm、200mm×200mm×200mm等。
实施例一的其它结构参见现有技术。
实施例二
实施例二混凝土透水系数的测试方法，利用实施例一所示混凝土透水系数的测试装置，包括：
S1、将混凝土试件6装入透水管中，混凝土试件6是边长为100mm的正方体，混凝土试件6的下表面与透水管底端的端面平齐，混凝土试件6的上表面和第二刻度线32平齐，将混凝土试件6与透水管内壁之间的缝隙用橡皮泥4填满，使缝隙不漏水。
S2、向水槽1中加水，使水位到达出水管5与水槽1接口处的下侧(即如果水位再升高，水即从出水管5流出)。具体操作时，可向水槽1中注入水，直至水从出水管5溢出，停止注水，静置一定时间(例如30s)待水槽1中的水面稳定。
S3、水槽1中的水面稳定后，再向透水管3中注水至第一刻度线31处(即注入0.001m3的水)，透水管3中的水面和水槽1中水面的距离为水头差H，实施例二中水头差H为100mm；开始计时，待透水管3中水面下降到混凝土试件6的上表面时，停止计时，检测出透水管3中的水流完的时间差△t，通过公式计算出透水系数K，式中，K-透水系数mm/s，△t-时间差s。
作为本实施例二的进一步说明，现在说明其原理：公式根据透水系数计算公式推导出来。
式中，K-透水系数mm/s；
Q-透过混凝土试件6的水量，单位mm3；实施例二中透水管内壁的第一刻度线31和第二刻度线32之间的容积满足0.001m3水的度量，故Q＝0.001m3＝100mm×100mm×100mm。
D-混凝土试件6的厚度，单位mm；实施例二中，混凝土试件为边长为100mm的正方体，D＝100mm。
A-混凝土试件6的横截面面积，单位mm2；实施例二中，混凝土试件为边长为100mm的正方体时，故A＝100mm×100mm。
H-水头差，为透水管3中的水面和水槽1中水面的距离，单位mm；由于出水管5与水槽1的接口处距离水槽内底板11的距离为120mm，垫块2的高度为20mm，第二刻度线32距离透水管的底端100mm，故水槽内水面和第二刻度线平齐，H＝h1-h2＝200mm-100mm＝100mm。
△t-时间差，单位s。
通过实施例一和实施例二的固定尺寸可以得出最终得出简化后的透水系数公式从而计算出透水系数K。
实施例二向透水管注入100立方毫米的水，然后测定透水管中的水流完的时间△t，通过简化后的透水系数公式计算出透水系数。
实施例二的其它结构和方法参见现有技术。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (10)
1.混凝土透水系数的测试装置，其特征是：包括水槽、垫块、标有刻度线且用于容纳混凝土试件的透水管、橡皮泥和出水管；垫块设于水槽内的底板上；透水管位于水槽内且设于垫块上；橡皮泥的形状和透水管的内壁相配合，实现将混凝土试件与透水管内壁之间的缝隙密封；出水管连通水槽。
2.根据权利要求1所述混凝土透水系数的测试装置，其特征在于：所述垫块的高度h3为n×20mm；所述刻度线包括第一刻度线和第二刻度线，第一刻度线距所述底板高h1为n×200mm，第二刻度线32距底板11高h2为n×100mm,透水管3的第一刻度线和第二刻度线之间的容积为n×0.001m3，所述出水管与所述水槽接口处距底板的高度h4为n×120mm；n为大于0的自然数。
3.根据权利要求2所述混凝土透水系数的测试装置，其特征在于：所述透水管的横截面是内边长大于或等于102mm的正方形或内直径大于或等于102mm的圆形。
4.根据权利要求1至3任意一项所述混凝土透水系数的测试装置，其特征在于：所述水槽为底部封闭且顶部开口的结构，由PVC材料制成。
5.根据权利要求1至3任意一项所述混凝土透水系数的测试装置，其特征在于：所述水槽1的高度为300mm，水槽的侧壁厚度和底部厚都是5mm，底面积为300mm×300mm。
6.根据权利要求1或3任意一项所述混凝土透水系数的测试装置，其特征在于：所述垫块为正方体结构，垫块的长度为20mm、宽度为20mm。
7.根据权利要求2所述混凝土透水系数的测试装置，其特征在于：所述透水管上下通透，所述刻度线标于透水管的内壁，透水管由PVC材料制成；透水管的高度为400mm，透水管的壁厚为5mm。
8.根据权利要求2或6所述混凝土透水系数的测试装置，其特征在于：所述出水管的管内径为20mm，出水管的壁厚为2mm，出水管包括连接所述水槽的平直段和连接平直段的倾斜段，平直段的长度为100mm，倾斜段和水平面的夹角X为30度，倾斜段的长度L2为300mm，倾斜段52向左下倾斜。实施例一的其它结构参见现有技术。
9.混凝土透水系数的测试方法，利用权利要求2所述混凝土透水系数的测试装置，包括：
S1、将所述混凝土试件装入所述透水管中，混凝土试件是边长为n×100mm的正方体，混凝土试件的下表面与透水管底端的端面平齐，混凝土试件的上表面和所述第二刻度线平齐，将混凝土试件与透水管内壁之间的缝隙用所述橡皮泥填满，使缝隙不漏水；
S2、向所述水槽中加水，使水位到达所述出水管与水槽接口处的下侧；
S3、水槽中的水面稳定后，再向所述透水管中注水至所述第一刻度线处，透水管中的水面和水槽中水面的距离为水头差H，开始计时，待透水管中水面下降到混凝土试件的上表面时，停止计时，检测出透水管中的水流完的时间差△t，通过公式计算出透水系数K，式中，K-透水系数mm/s，△t-时间差s。
10.根据权利要求9所述混凝土透水系数的测试方法，其特征在于：在步骤S2中，向所述水槽中注入水，直至水从所述出水管溢出，停止注水，静置一定时间待水槽中的水面稳定。
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