CN107389497A - 一种测定透水混凝土路面蒸发速率的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，包括固定架、吊装杆、第一容器、第二容器和加载设备，构成类似杠杆结构。本发明还公开了一种测定透水混凝土路面蒸发速率的方法，在第一容器中放入与透水路面相同的碎石和透水混凝土，第二容器中装满碎石，调节加载设备，令吊装杆保持水平，在第一容器上部浇水，第一容器中渗水结束后，仍调节加载设备，令吊装杆始终保持水平，而后固定时间段内第一容器中重量的变化即为水蒸发量，而蒸发量由杠杆结构另一端的加载设备反映，操作者即可便捷地获得透水路面的蒸发速率，测试结构简单易操作，测试结构可靠、有效。
Description
技术领域
本发明涉及测试装置领域，特别是涉及一种测定透水混凝土路面蒸发速率的装置和方法。
背景技术
透水混凝土又称多孔混凝土，无砂混凝土，透水地坪，是由骨料、水泥、增强剂、和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料。透水混凝土由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点。透水混凝土铺装的路面能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题，并能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害；同时，是保护地下水、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的铺装材料，其有利于人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有特殊的重要意义。
近年来，随着“海绵城市”概念的提出，透水混凝土在路面建设中更是得到了越来越广泛的运用。在透水路面系统中，渗入路面的积水滞留在透水混凝土的孔隙中，一部分会继续往地下渗流，储存在地下，另一部分则会蒸发到空气中。尤其在夏季高温天气，蒸发部分的水量更是占下渗积水中很大的比例。因此，积水在透水混凝土系统中的蒸发量也成为透水路面设计的一个重要参数，然而透水路面系统属于新兴技术，尚没有行之有效的方法去测定透水路面的蒸发速率，同样没有专门的测试设备。
因此，如何提供一种能够有效测定透水混凝土路面蒸发速率的方法以及测试设备，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种测定透水混凝土路面蒸发速率的装置和方法，以解决上述现有技术存在的问题，使工作人员能够简便地测试透水混凝土路面的蒸发速率，且测试结构有效、可靠。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，包括固定架、吊装杆、第一容器、第二容器和加载设备，所述固定架与所述吊装杆铰接，所述第一容器和所述第二容器分别与所述吊装杆铰接，所述第一容器和所述第二容器分别设置于所述吊装杆和所述固定架铰接点的两侧，所述第一容器为敞口容器，所述第一容器的底部设置通孔，所述第二容器与所述加载设备相连。
优选地，所述第一容器为分体式结构，所述第一容器包括侧壁和底壁，所述侧壁与所述底壁可拆卸连接，所述通孔设置于所述底壁上。
优选地，所述通孔的数量为多个，所述通孔对称设置于所述底壁上。
优选地，测定透水混凝土路面蒸发速率的装置还包括收集容器，所述收集容器设置于所述第一容器的下部，所述收集容器正对所述通孔，所述收集容器为敞口容器，所述收集容器的开口不小于所述底壁的直径大。
优选地，测定透水混凝土路面蒸发速率的装置还包括测力传感器，所述测力传感器与所述加载设备相连，所述测力传感器还与计算机相连。
优选地，所述第一容器和所述第二容器均通过悬吊铁链与所述吊装杆连接。
优选地，所述吊装杆的中部设置水平仪。
本发明还提供了一种测定透水混凝土路面蒸发速率的方法，包括如下步骤：
步骤一、根据所需测量的透水路面的实际铺面厚度，选用合适尺寸的第一容器和第二容器，设透水混凝土路面的铺设厚度为a，透水路面下的碎石层厚度为b，则选用高度为(a+b)的第一容器和第二容器，在第一容器内部装入厚度为b的碎石，选用与所铺设透水路面同种材料的粒径级配，碎石层上部放入高度为a的透水混凝土试件，其配比与实际透水路面相同，在第二容器中装满碎石，调整加载设备，令吊装杆保持水平；
步骤二、令吊装杆始终保持水平，在第一容器上部浇入一定量的水，一段时间后，第一容器底部有水渗出，当第一容器底部停止渗水时，开始记录加载设备所施加力的大小，并记下此时加载设备施加力的大小为F0；
步骤三、以24小时为一个时间段，记录每24小时后加载设备所施加的力的大小分别为F1，F2，F3……Fi，则第i个24小时的蒸发量为
其中，Ac为第一容器的内径面积，ρw为水的密度，则第i个24小时透水路面系统的蒸发速率为
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，包括固定架、吊装杆、第一容器、第二容器和加载设备，固定架与吊装杆铰接，第一容器和第二容器分别与吊装杆铰接，第一容器和第二容器分别设置于吊装杆和固定架铰接点的两侧，第一容器、第二容器和吊装杆构成类似杠杆结构，第一容器为敞口容器，第一容器的底部设置通孔，第二容器与加载设备相连。本发明还提供一种测定透水混凝土路面蒸发速率的方法，在第一容器中放入与透水路面相同的碎石和透水混凝土，第二容器中装满碎石，调节加载设备，令吊装杆保持水平，在第一容器上部浇水，第一容器中渗水结束后，仍调节加载设备，令吊装杆始终保持水平，而后固定时间段内第一容器中重量的变化即为水蒸发量，而蒸发量由杠杆结构另一端的加载设备反映，操作者即可便捷地获得透水路面的蒸发速率，测试结构简单易操作，测试结构可靠、有效。
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为本发明测定透水混凝土路面蒸发速率的装置的整体结构示意图；
图2为本发明测定透水混凝土路面蒸发速率的装置中第一容器的底壁的结构示意图；
其中，1为固定架，2为吊装杆，3为第一容器，301为通孔，302为侧壁，303为底壁，4为第二容器，5为加载设备，6为收集容器，7为测力传感器，8为计算机，9为悬吊铁链。
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做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。
本发明的目的是提供一种测定透水混凝土路面蒸发速率的装置和方法，以解决上述现有技术存在的问题，使工作人员能够简便地测试透水混凝土路面的蒸发速率，且测试结构有效、可靠。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1和图2，图1为本发明测定透水混凝土路面蒸发速率的装置的整体结构示意图，图2为本发明测定透水混凝土路面蒸发速率的装置中第一容器的底壁的结构示意图。
本发明提供一种测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，包括固定架1、吊装杆2、第一容器3、第二容器4和加载设备5，固定架1与吊装杆2铰接，第一容器3和第二容器4分别与吊装杆2铰接，第一容器3和第二容器4分别设置于吊装杆2与固定架1铰接点的两侧，第一容器3为敞口容器，第一容器3的底部设置通孔301，第二容器4与加载设备5相连。
固定架1与吊装杆2铰接，固定架1、第一容器3、第二容器4和吊装杆2构成类似杠杆结构，在测定透水混凝土路面蒸发速率时，在第一容器3中放入与透水路面相同的碎石和透水混凝土，第二容器4中装满碎石，调节加载设备5，令吊装杆2保持水平，在第一容器3上部浇水，第一容器3中渗水结束后，仍调节加载设备，令吊装杆始终保持水平，而后固定时间段内第一容器3中重量的变化即为水蒸发量，而蒸发量由杠杆结构另一端的加载设备4反映并得出具体数值，操作者即可便捷地获得透水路面的蒸发速率，测试结构简单易操作，测试结构可靠、有效。
在本具体实施方式中，固定架1与吊装杆2的铰接点位于吊装杆2的中线上，且第一容器3和第二容器4相对于固定架1与吊装杆2的铰接点对称布置，第一容器3和第二容器4的质量相等，这样，在未向第一容器3和第二容器4中放置测试样品时，固定架1、吊装杆2、第一容器3和第二容器4构成的杠杆结构呈水平状态，加载设备5不需工作，减少了很多调平步骤，减轻操作者工作负担。
具体地，第一容器3为分体式结构，第一容器3包括侧壁302和底壁303，侧壁302与底壁303可拆卸连接，通孔301设置于底壁303上。分体式结构的第一容器3分为侧壁302和底壁303，在本具体实施方式中，侧壁302和底壁303螺纹连接，螺纹连接结构简单，连接可靠，便于拆装，通孔301设置于底壁303上，测试过程中，从模拟透水路面渗出的水从通孔301中流出，底壁303需要清洁时，拆卸方便快捷。
其中，通孔301的数量为多个，通孔301对称设置于底壁303上。为了渗水更均匀、快速地流出，可设置多个通孔301，通孔301均匀地开设于底壁303上，为渗水流出提供便利，加快测试流程，节约测试时间。
更具体地，测定透水混凝土路面蒸发速率的装置还包括收集容器6，收集容器6设置于第一容器3的下部，收集容器6正对通孔301，收集容器6为敞口容器，收集容器6的开口不小于底壁303的直径。第一容器3中渗出的水如果直接流出落到地面上，水分蒸发可能会影响环境温度，进而影响第一容器3中模拟透水路面表面的水的蒸发量，导致透水路面蒸发速率测试结果出现误差，因此，在第一容器3的下部设置收集容器6，收集第一容器3下方的渗水。收集容器6正对第一容器3的底部，当通孔301为多个时，为确保收集容器6能够将第一容器3中的渗水全部收集，设置收集容器6的开口大于或等于底壁303的直径，省却了将收集容器6的开口覆盖全部通孔301的投影面积的繁琐。
另外，测定透水混凝土路面蒸发速率的装置还包括测力传感器7，测力传感器7与加载设备5相连，测力传感器7还与计算机8相连。顺序相连的加载设备5、测力传感器7和计算机8，使操作人员便捷地获得蒸发量数据，计算机8计算蒸发速率，测试精度高，省时省力。
在本具体实施方式中，第一容器3和第二容器4均通过悬吊铁链9与吊装杆2连接，第一容器3为敞口容器，且为了实现类似杠杆结构，第一容器3需能够与吊装杆2实现相对转动，通过悬吊铁链9将第一容器3与吊装杆2相连，第一容器3与吊装杆2能够实现相对转动，同时不影响向第一容器3中加入测试用样块和添加水。
在本发明的其他具体实施方式中，吊装杆2的中部设置水平仪(图中未示出)，操作人员可借助水平仪检验吊装杆2是否保持水平，同时，水平仪设置于吊装杆2，不会因自身重量影响吊装杆2调平。
本发明的测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，固定架1与吊装杆2铰接，固定架1、第一容器3、第二容器4和吊装杆2构成类似杠杆结构，在测定透水混凝土路面蒸发速率时，在第一容器3中放入与透水路面相同的碎石和透水混凝土，第二容器4中装满碎石，调节加载设备5，令吊装杆2保持水平，在第一容器3上部浇水，第一容器3中渗水结束后，仍调节加载设备，令吊装杆始终保持水平，而后固定时间段内第一容器3中重量的变化即为水蒸发量，而蒸发量由杠杆结构另一端的加载设备4反映并得出具体数值，操作者即可便捷地获得透水路面的蒸发速率，测试结构简单易操作，测试结构可靠、有效。
本发明还提供了一种测定透水混凝土路面蒸发速率的方法，包括如下步骤：
步骤一、根据所需测量的透水路面的实际铺面厚度，选用合适尺寸的第一容器3和第二容器4，设透水混凝土路面的铺设厚度为a，透水路面下的碎石层厚度为b，则选用高度为(a+b)的第一容器3和第二容器4，在第一容器3内部装入厚度为b的碎石，选用与所铺设透水路面同种材料的粒径级配，碎石层上部放入高度为a的透水混凝土试件，其配比与实际透水路面相同，在第二容器4中装满碎石，调整加载设备5，令吊装杆2保持水平；
步骤二、令吊装杆2始终保持水平，在第一容器3上部浇入一定量的水，一段时间后，第一容器3底部有水渗出，当第一容器3底部停止渗水时，开始记录加载设备5所施加力的大小，并记下此时加载设备5施加力的大小为F0；
步骤三、以24小时为一个时间段，记录每24小时后加载设备5所施加的力的大小分别为F1，F2，F3……Fi，则第i个24小时的蒸发量为
其中，Ac为第一容器的内径面积，ρw为水的密度，则第i个24小时透水路面系统的蒸发速率为
需要说明的是，步骤一中，向第二容器4中装碎石，实际上第二容器4与加载设备5相连，向第二容器4中加入碎石是可选择的，也可不加直接由加载设备5加载作用力，但是考虑到加载设备5的量程范围，以及加载设备5的加载的作用力接近极限值后可能会影响蒸发量的测定结果，故向第二容器4中加入碎石，保护加载设备5，提高蒸发量的测定结果。
另外，在测定过程中，需将吊装杆2调平，实际上令吊装杆2始终保持某一角度的倾斜同样能够达到测定蒸发量的目的，但是靠操作者目测吊装杆2的倾斜程度误差较大，因此，可以将在固定架1上设置带指针的刻度盘，将吊装杆2与指针相连，用指针与刻度盘配合显示吊装杆2的倾斜程度，其他实验步骤同上，在此不一一赘述。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，其特征在于：包括固定架、吊装杆、第一容器、第二容器和加载设备，所述固定架与所述吊装杆铰接，所述第一容器和所述第二容器分别与所述吊装杆铰接，所述第一容器和所述第二容器分别设置于所述吊装杆和所述固定架铰接点的两侧，所述第一容器为敞口容器，所述第一容器的底部设置通孔，所述第二容器与所述加载设备相连。
2.根据权利要求1所述的测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，其特征在于：所述第一容器为分体式结构，所述第一容器包括侧壁和底壁，所述侧壁与所述底壁可拆卸连接，所述通孔设置于所述底壁上。
3.根据权利要求2所述的测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，其特征在于：所述通孔的数量为多个，所述通孔对称设置于所述底壁上。
4.根据权利要求2所述的测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，其特征在于：还包括收集容器，所述收集容器设置于所述第一容器的下部，所述收集容器正对所述通孔，所述收集容器为敞口容器，所述收集容器的开口不小于所述底壁的直径。
5.根据权利要求1所述的测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，其特征在于：还包括测力传感器，所述测力传感器与所述加载设备相连，所述测力传感器还与计算机相连。
6.根据权利要求1所述的测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，其特征在于：所述第一容器和所述第二容器均通过悬吊铁链与所述吊装杆连接。
7.根据权利要求1所述的测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，其特征在于：所述吊装杆的中部设置水平仪。
8.一种测定透水混凝土路面蒸发速率的方法，应用权利要求1-7任一项所述的测定透水混凝土路面蒸发速率的装置，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、根据所需测量的透水路面的实际铺面厚度，选用合适尺寸的第一容器和第二容器，设透水混凝土路面的铺设厚度为a，透水路面下的碎石层厚度为b，则选用高度为(a+b)的第一容器和第二容器，在第一容器内部装入厚度为b的碎石，选用与所铺设透水路面同种材料的粒径级配，碎石层上部放入高度为a的透水混凝土试件，其配比与实际透水路面相同，在第二容器中装满碎石，调整加载设备，令吊装杆保持水平；
步骤二、令吊装杆始终保持水平，在第一容器上部浇入一定量的水，一段时间后，第一容器底部有水渗出，当第一容器底部停止渗水时，开始记录加载设备所施加力的大小，并记下此时加载设备施加力的大小为F0；
步骤三、以24小时为一个时间段，记录每24小时后加载设备所施加的力的大小分别为F1，F2，F3……Fi，则第i个24小时的蒸发量为
其中，Ac为第一容器的内径面积，ρw为水的密度，则第i个24小时透水路面系统的蒸发速率为
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