CN107340215A - 一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置及测试方法。本发明所述测试装置包括内圆筒、外圆筒、配重圆环、底部外耳、水泵、流量计、管道与截止阀；所述内、外圆筒同轴放置于透水混凝土路面上，利用热熔胶将内圆筒四周密封并固定在路面上；所述配重圆环套置于外圆筒外且压在底部外耳上，将外圆筒固定在透水混凝土路面上；所述测试方法为利用水泵向内、外圆筒内供水，调节流速使圆筒中的液面高度保持一致、并维持在H，流量计记录一定时间流到内圆筒的水量，结合内圆筒的截面积与透水混凝土路面的厚度，计算透水系数。本发明结构简单，安装、使用、维护方便，测试结果与实验室中的恒水头测试方法测试结果一致性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试透水混凝土路面的透水系数的仪器，具体的说，涉及一种利用双圆筒协同作用，保证内圆筒中的水体垂直透水混凝土路面向下流动，进而使现场测试结果与实验室恒定水头测试结果一致的测试装置。
背景技术
随着透水混凝土越来越多的应用于城市道路、广场、公园、小区道路、停车场建设中，透水系数是透水混凝土的重要指标之一，直接影响到其功能性的发挥程度，因此相应的各式各样的透水系数测试装置陆续被开发出来。透水系数的测试主要依据CJJ/T-135《透水水泥混凝土路面技术规程》的恒定水头测试原理与DB11/T-775《透水混凝土路面技术规程》的变水头测试原理。
恒定水头测试方法测试原理清晰，透水系数亦是基于恒定水头测试提出，广泛应用于实验室定量测试过程中。因此依据规程CJJ/T-135中恒水头测试原理开发了诸多测试装置，主要有：《CN201310218787.4-透水水泥混凝土渗透系数测试装置及方法》，《CN201320830426.0-一种测量透水混凝土透水系数的试验装置》，《CN201420110237.0-透水混凝土透水系数的测试装置》，《CN201610305628.1-一种混凝土透水系数测定装置》，和《CN201320425033.1-透水混凝土透水系数测定仪》。
以上设备均只适用于透水试块的测试；目前仅检索到一篇专利《CN201120335375.5-透水混凝土透水系数测试仪》所述的装置可以用于测试透水混凝土路面的透水系数，然而该装置是基于变水头测试原理开发的。由于变水头原理的测试结果无法与恒定水头测试值相匹配，因此很难定量的进行横向对比。在现场进行无损测试时，即使利用水泵配合截止水阀保证圆筒的水头保证一定值H，也很难确保水体垂直透水混凝土路面向下流动，即，很难使测试过程满足恒定水头测试方法的基本原理。因此，需要开发一种透水混凝土路面透水系数的测试装置，使现场测试结果与实验室恒定水头测试结果相吻合。
发明内容
本发明为了解决现场透水路面与实验室透水试块测试原理不同，导致测试数据无法对比的问题，本发明提供了一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置及测试方法。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置，该装置很好的满足恒定水头测试方法的测试原理，因此与实验室测试结果一致性好。
本发明提供了一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置，包括内圆筒、外圆筒、配重圆环、底部外耳、水泵、流量计、外圆筒水泵与内圆筒水泵；
所述内圆筒与外圆筒同轴放置于透水混凝土路面上，利用热熔胶将内圆筒四周密封并固定在路面上；所述底部外耳同轴套置于外圆筒外，底部与透水混凝土路面接触；所述配重圆环套置于外圆筒外且压在底部外耳上，将外圆筒固定在透水混凝土路面上；
所述装置设有内、外两条管道，所述内侧管道一端设有外圆筒水泵，另一端端口为外圆筒注水口并位于外圆筒上方，管道中间设有截止阀；所述外侧管道一端设有内圆筒水泵，另一端通过截止阀与流量计连接，端口为内圆筒注水口并位于内圆筒上方；所述管道利用水泵分别向内圆筒与外圆筒内供水；所述管道上各设有截止阀，通过调节截止阀使向内圆筒与外圆筒中的液面高度保持一致。
本发明所述测试装置，所述内圆筒与外圆筒的材质均为亚克力材质的透明有机玻璃，厚度均为5～10mm，内圆筒的内径Φ10～15cm，外圆筒的内径Φ30～40cm。
本发明所述测试装置，所述底部外耳的厚度为5～10mm，环形宽度为3～5cm；所述配重圆环重5～20kg，内径比外圆筒的外径大2～10mm。
本发明所述测试装置，所述外圆筒水泵与内圆筒水泵的功率均为100-200w，流量范围0-40L/min。
本发明所述测试装置，所述流量计的流量测试范围0-50L/min，体积流量测试范围0-10000L，测试精度＜0.05％。
利用上述一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置的测试方法，具体包括如下步骤：
(1)将内圆筒与外圆筒同轴放置于透水混凝土路面上，利用热熔胶将内圆筒四周密封并固定在透水混凝土路面上；所述底部外耳同轴套置于外圆筒外，底部与透水混凝土路面接触；所述配重圆环套置于外圆筒外且压在底部外耳上，将外圆筒固定在透水混凝土路面上；
(2)利用内、外圆筒水泵分别向内圆筒与外圆筒内供水，通过分别调节与两个水泵相连的两个截止阀来调节各自的流速，从而使内圆筒与外圆筒中的液面高度保持一致、并维持在H；
(3)由流量计记录一定时间t流到内圆筒的水量Q，结合内圆筒的截面积A与透水混凝土路面的厚度L，计算透水混凝土路面的透水系数KT，计算公式如下式：
式中，KT——水温T时的透水系数(mm/s)，
Q——特定时间段t内流量计上显示的水量差值(ml)，
L——透水混凝土时间的厚度(mm)，
A——内圆筒的截面积(＝1/4·π·D2)，
D——内圆筒的直径(mm)，
H——内、外圆的液面高度(mm)，
t——测试时间(s)。
本发明结构简单，安装方便，利用热熔胶将内圆筒四周密封并固定在路面上，用配重圆环压在外圆筒的底部外耳上，即可将二者固定在透水混凝土路面上；操作便捷，利用水泵分别向内圆筒与外圆筒内供水，通过调节截止阀使向内圆筒与外圆筒中的液面高度保持一致，通过流量计记录一定时间t通过的水量Q即可。
附图说明
图1为本发明所述测试装置的整体结构示意图。
图2为本发明所述测试装置的主体剖面示意图。
图1～2中的具体标注为：1流量计、2截止阀、3管道、4内圆筒水泵、5内圆筒注水口、6外圆筒注水口、7内圆筒、8外圆筒、9配重圆环、10底部外耳、11透水混凝土路面、12外圆筒水泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1、图2所示，本发明所述的一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置，主要包括内圆筒7、外圆筒8、配重圆环9、底部外耳10、水泵、流量计1、管道3与截止阀2；
所述内圆筒7与外圆筒8同轴放置于透水混凝土路面上，利用热熔胶将内圆筒7四周密封并固定在路面上；所述底部外耳10同轴套置于外圆筒8外，底部与透水混凝土路面接触；所述配重圆环9套置于外圆筒8外且压在底部外耳10上，将外圆筒固定在透水混凝土路面上；
所述装置设有内、外两条管道3，所述内侧管道一端设有外圆筒水泵12，另一端端口为外圆筒注水口6并位于外圆筒上方，管道3中间设有截止阀2；所述外侧管道一端设有内圆筒水泵4，另一端通过截止阀2与流量计1连接，端口为内圆筒注水口5并位于内圆筒上方；所述管道利用水泵分别向内圆筒7与外圆筒8内供水；所述管道上各设有截止阀，通过调节截止阀使向内圆筒与外圆筒中的液面高度保持一致。
首先，通过调节两个截止阀2使得内圆筒7与外圆筒8中的液面保持在相同高度，记录此时的液面高度H；然后，通过流量计1记录一定时间t通过的水量Q；最后，结合内圆筒的截面积A与透水混凝土路面的厚度L，计算透水混凝土路面的透水系数KT。计算公式如下式：
式中，KT——水温T时的透水系数(mm/s)；
Q——特定时间段t内流量计上显示的水量差值(ml)；
L——透水混凝土时间的厚度(mm)；
A——内圆筒的截面积(＝1/4·π·D2)；
D——内圆筒的直径(mm)
H——内、外圆的液面高度(mm)；
t——测试时间(s)。
公式(1)与标准CJJ/T-135《透水水泥混凝土路面技术规程》的测试方法的计算公式一致，因为两种测试方法均是基于恒定水头测试方法，即保证水头恒、同时保证水体流速均是垂直试块表面向下流动。
显然，本发明的上述实例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
实施例
加工生产了一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置，具体的材质、参数及装配过程如下：
内圆筒7与外圆筒8的材质均为亚克力材质的透明有机玻璃，厚度均为10mm，内圆筒7的内径Φ10cm，外圆筒的内径Φ30cm；外圆筒8的底部外耳10，厚度为10mm，环形宽度为5cm；配重圆环9重10kg，内径为31cm；内圆筒水泵4的功率为100w，额定流量为40L/min；外圆筒水泵12的功率为200w，额定流量为80L/min；流量计1的流量测试范围0-50L/min，体积流量测试范围0-10000L，测试精度＜0.05％。
将内圆筒7与外圆筒8同轴放置于透水混凝土路面11上，利用热熔胶将内圆筒7四周密封并固定在透水混凝土路面11上；所述底部外耳同轴套置于外圆筒外，底部与透水混凝土路面接触；所述配重圆环9套置于外圆筒8外且压在底部外耳10上，将外圆筒8固定在透水混凝土路面上；
该装置拥有内、外两条管道，所述内侧管道一端设有水泵12，另一端端口为外圆筒注水口6并位于外圆筒8上方，管道中间设有止水阀2；所述外侧管道一端设有水泵4，另一端通过止水阀2与流量计1连接，端口为内圆筒注水口5并位于内圆筒7上方；两条管道分别利用独立的水泵4和水泵12分别向内圆筒7与外圆筒8内供水；所述管道上各设有止水阀2，通过调节截止阀使向内圆筒7与外圆筒8中的液面高度保持一致。
测试过程中，首先，调节两个截止阀2使得内圆筒7与外圆筒8中的液面保持在相同高度，记录此时的液面高度H；然后，通过流量计1记录一定时间t通过的水量Q；最后，结合内圆筒的截面积A与透水混凝土路面的厚度L，代入公式计算透水混凝土路面的透水系数KT，计算公式如下：
式中，KT——水温T时的透水系数(mm/s)；
Q——特定时间段t内流量计上显示的水量差值(ml)；
L——透水混凝土时间的厚度(mm)；
A——内圆筒的截面积(＝1/4·π·D2)；
D——内圆筒的直径(mm)
H——内、外圆的液面高度(mm)；
t——测试时间(s)。
利用表1中的配合比成型厚10cm、长80cm、宽60cm的透水混凝土板，共三块，模拟透水混凝土路面；同时，成型直径为10cm厚度为10cm的试块，同样成型三块。利用本发明中涉及的测试装置，测试透水混凝土板的透水系数，原始数据及测试结果如表2所示；利用CJJ/T-135《透水水泥混凝土路面技术规程》中涉及的恒水头测试装置，测试圆柱体试块的透水系数，测试结果试块的透水系数平均值为6.75mm/s。
表1透水混凝土的配合比
表2本发明测试的测试及计算结果
利用表2可知利用本发明中所述测试装置测试透水混凝土板的透水系数，通过截止阀调节内、外圆筒的液面高度均为150mm，测试时间不同，分别为约20s、40s、60s、120s、180s、240s，记录相应的水量Q，代入公式(1)计算相应的透水系数Kt，分别为6.43mm/s、6.82mm/s、6.95mm/s、9.74mm/s、9.59mm/s、9.89mm/s，六个值得平均值为6.74mm/s，与恒水头测试结果6.75mm/s几乎一致。
由表2可知，该装置能够用于测试透水混凝土路面的透水系数，可使测试结果与实验室用恒水头测试结果一致。
Claims (6)
1.一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置，其特征在于：包括内圆筒（7）、外圆筒（8）、配重圆环（9）、底部外耳（10）、流量计（1）、外圆筒水泵（12）与内圆筒水泵（4）；
所述内圆筒（7）与外圆筒（8）同轴放置于透水混凝土路面上，利用热熔胶将内圆筒（7）四周密封并固定在路面上；所述底部外耳（10）同轴套置于外圆筒（8）外，底部与透水混凝土路面接触；所述配重圆环（9）套置于外圆筒（8）外且压在底部外耳（10）上，将外圆筒（8）固定在透水混凝土路面上；
所述装置设有内、外两条管道（3），所述内侧管道一端设有外圆筒水泵（12），另一端端口为外圆筒注水口（6）并位于外圆筒（8）上方，管道（3）中间设有截止阀（2）；所述外侧管道一端设有内圆筒水泵（4），另一端通过截止阀（2）与流量计（1）连接，端口为内圆筒注水口（5）并位于内圆筒（7）上方。
2.根据权利要求1所述的一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置，其特征在于，所述内圆筒（7）与外圆筒（8）的材质均为亚克力材质的透明有机玻璃，厚度均为5~10mm，内圆筒的内径Φ10~15cm，外圆筒的内径Φ30~40cm。
3.根据权利要求2所述的一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置，其特征在于，所述底部外耳（10）的厚度为5~10mm，环形宽度为3~5cm；所述配重圆环（9）重5~20kg，内径比外圆筒的外径大2~10mm。
4.根据权利要求3所述的一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置，其特征在于，所述外圆筒水泵（12）与内圆筒水泵（4）的功率均为100-200w，流量范围0-40L/min。
5.根据权利要求4所述的一种测试透水混凝土路面透水系数的测试装置，其特征在于，所述流量计（1）的流量测试范围0-50 L/min，体积流量测试范围0-10000L，测试精度＜0.05%。
6.利用权利要求1至5任一项所述测试装置的一种测试透水混凝土路面透水系数的测试方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
（1）将内圆筒与外圆筒同轴放置于透水混凝土路面上，利用热熔胶将内圆筒四周密封并固定在透水混凝土路面上；所述底部外耳同轴套置于外圆筒外，底部与透水混凝土路面接触；所述配重圆环套置于外圆筒外且压在底部外耳上，将外圆筒固定在透水混凝土路面上；
（2）利用内、外圆筒水泵分别向内圆筒与外圆筒内供水，通过分别调节与两个水泵相连的两个截止阀来调节各自的流速，从而使内圆筒与外圆筒中的液面高度保持一致、并维持在H；
（3）由流量计记录一定时间t流到内圆筒的水量Q，结合内圆筒的截面积A与透水混凝土路面的厚度L，计算透水混凝土路面的透水系数KT，计算公式如下式：
式中，KT——水温T时的透水系数（mm/s），
Q——特定时间段t内流量计上显示的水量差值（ml），
L——透水混凝土时间的厚度（mm），
A——内圆筒的截面积（=1/4·π·D2），
D——内圆筒的直径（mm），
H——内、外圆的液面高度（mm），
t ——测试时间（s）。
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