CN107917864A - 一种方形透水混凝土试块渗透系数测试装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种计量装置，尤其一种方形透水混凝土试块渗透系数测试装置，包括外侧溢流水槽和内部测量圆筒、四瓣模，以及用来密封试件的橡胶垫块和扣件。测量时，用四瓣模将试件夹持后用橡胶垫包裹四周后，用扣件将试件置于测量筒下部；装置上部由带有流量计的输水管向内部测量筒输水，水经内部测量筒流至外部测量筒后经由溢流口流出测量装置，在溢流口出设流量计监控流出水量，当瞬时进水量和出水量相等并持续30s后，开始读数并计算试件实际透水系数。为测量不同压力差引起渗透系数的变化，装置设有三个不同高度的溢水口，通过阀门可以调节其工作状态。为了方便工作，在上量筒底部引出一读数水管，上面标注刻度用来读取实际水位。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程材料测试测试技术领域，尤其是一种方形透水性混凝土渗透系数测试装置及方法。
背景技术
目前城市建设发展迅速，不透水混凝土尤其是其对道路方面带来的不便和负面效应越来越大，伴随着海绵城市概念的提出，工程建设方面对于透水混凝土的需求越来越多，应用越来越广泛。
透水性能是影响透水混凝土使用性能的一个关键参数，现行规范中对于透水混凝土的透水性能的计算方法有了明确的说明，但是现行环境中尚无较为标准的设备可以直接测量的出透水混凝土的透水性能参数。本发明为了满足实际的需求，考虑测量精度结合实际操作的便利性提出一种切实可行、操作简便的透水混凝土透水系数测量设备以及结合设备的实验方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有透水混凝土测量装置中进水和出水的水流量测试、测量筒内部液面控制以及压力水头差无法较为精确的读取、溢水口位置单一和测量误差较大的技术问题，提供一种透水性混凝土渗透系数测试装置。
一种方形透水混凝土试块渗透系数测试装置，测量的是透水混凝土试件，该试件外部包裹一层橡胶膜，同时制作了可拆卸包围试件的试件夹持模块。装置包括上下壁厚相同的透明测量筒、可放置在测量筒内部下端的和测量筒内径相一致的试件夹持模块、透水垫块以及溢流水槽。测量筒、试件夹持模块和透水垫块均设置在溢流槽内。所述测量筒外壁底部设置一带有刻度的连通管，测量筒上部置有一溢流口防止输入水压超限，测量筒溢流口通过管道连接至溢流水槽外。所述试件夹持模块由四个模瓣楔形拼合，整体呈圆柱状，四个模瓣外套装有环形卡箍。所述溢流水槽一侧上部开设有三个不同高度的溢流口，每个溢流水槽溢流口均设有控水阀门。所述连通管及溢流水槽溢流口的高度均高于试件夹持模块，圆筒溢流口的高度大于连通管最大刻度及溢流水槽溢流口的高度。
一种方形透水混凝土试块渗透系数测试装置，所采用试块尺寸可以是150mm*150mm*150mm、100mm*100mm*100mm或者70.5,mm*70.5mm*70.5mm三种，借助夹持模块中的四瓣模，可以将方形试块夹持住，试件夹持前需要用橡胶膜将试件四周包裹，防止在测试过程中水从四周漏出，影响测试结果。夹持用的四瓣模，采用固定外周尺寸设计，内部尺寸可以根据试件尺寸进行调节。
所述测试筒上部为圆形，试件通过橡胶膜包裹，然后再用试件夹持模块及卡箍将试件夹持放置在圆筒内部下端，再由透水垫块支撑。试件夹持模块外壁由橡胶外套与圆筒内壁紧密连接以保证侧面的密封性，测量筒通过橡胶外套与测量试件的价值模块连接，并保证连接处不渗漏，从而提高透水系数测量的精确度。
为了方便测出水的流量和流速，在供水阀控水阀门和溢流导流管处均设有流量计，流量计读数为瞬时的流水量。实际使用过程中，当两处流量计读数一致并持续30s后，记录器读数为Q。
为了方便测量和控制测量筒内液面高度，所述测量筒外壁一侧伸出一个带刻度的联通管，最小刻度单位是0.5mm。为了方便读数，在连通管内部内置轻质小球，试验时小球高度所示刻度即为圆筒内液面高度。
一种方形透水混凝土试块渗透系数测试方法，采用上述透水混凝土渗透系数测试装置，包括如下步骤：
1）取截面积为A，高度为L的立方体透水混凝土试件，静没在水中24h以上，试验时用橡胶膜通过成模筒包裹在试件上；
2）将试件夹持模块拼合在试件外部，在套上环形卡箍，使四个模瓣紧贴并夹持试件，在将其放置在圆筒内部下侧；
3）打开供水控水阀门，使水流进入测量筒中，并通过该试件渗透进溢流水槽内，选择某一高度溢流水槽溢流口，打开该处溢流水槽溢流口控水阀门，其余两处溢流水槽溢流口控水阀门关闭；
4）当所选溢流水槽溢流口有水流出时，通过供水阀门处流量计调整进水量，根据所需读出连通管小球处刻度即为测量筒内水位高度；
5）当进水口和出水口流量计读数一致并保持连续30秒时，读出流量计示数，记录该示数即为流水量Q，以及测量圆筒内和溢流水槽内的水位计算出水位差差H，H精确至0.5mm，用温度计测出溢流水槽内水温T，T精确至0.5℃；
6）切换溢水阀门位置，重复3次步骤5，并计算每次次透水系数；透水系数计算公式见：CJJ/T135-2009 透水混凝土路面技术规程；
7）测定结束完成后，从测量筒中取出试件夹持模块，将卡箍取下，拿出试件，将仪器擦干净后，整理，放存。
本发明的透水混凝土渗透系数测试装置及方法，可以用来测试透水混凝土的透水系数，优点在于1）进口和出口位置水流量可以通过流量计方便测出；测量筒内液面高度可以通过连通管刻度快速读出；有效避免了侧壁和装置连接处渗漏问题，密封性更强；溢水口高度可调节，实验中可以取不同高度溢流水槽溢流口试验的9次透水系数平均值使得试验结果更为精准。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描述：
图1是本发明透水混凝土渗透系数测试装置的结构示意图；
图2是试件夹持模块的俯视图；
图3是试件夹持模块的主视图爆炸图；
各图中索引为：1、导流管，1-1、控水阀门，1-2、流量计，2、测量筒，2-1、连通管，2-2、轻质小球，2-3、溢流口，3、溢流水槽，3-1、控水阀门，3-2、导流管，3-3、溢流水槽溢流口，3-4、流量计，4、试件夹持模块，5、卡箍，6、蜂窝式透水垫块，6-1、透水圆孔。
具体实施方式
一种方形透水混凝土试块渗透系数测试装置，如图1所示，装置包括上下壁厚相同的透明测量筒2、可放置在测量筒2内部下端的和测量筒2内径相一致的试件夹持模块4、透水垫块6以及溢流水槽3。测量筒2、试件夹持模块4和透水垫块6均设置在溢流水槽3内。所述测量筒2外壁一侧伸出一个内置轻质小球2-2的带有刻度连通管2-1，另一侧在测量筒2上部位置有一溢流口2-3，溢流口2-3通过管道连接至溢流水槽3外。所述试件夹持模块4由四个模瓣楔形拼合，整体呈圆柱状，四个模瓣外套装有环形卡箍5。所述溢流水槽3一侧上部开设有三个不同高度的溢流水槽溢流口3-3，每个溢流水槽溢流口3-3均设有控水阀门3-1。所述连通管2-1及溢流水槽溢流口3-3的高度均高于试件夹持模块4，溢流口2-3的高度大于连通管2-1最大刻度及溢流水槽溢流口3-3的高度。
所述测试装置上部为一测量筒2，试件通过橡胶膜包裹，然后再用试件夹持模块4及卡箍5将试件夹持放置在测量筒2内部下端，再由透水垫块6支撑。试件夹持模块4外壁由橡胶外套与测量筒2内壁紧密连接，测量筒2下部通过橡胶外套与透水垫块6连接。
本发明中，测量筒2，溢流水槽3，连通管2-1，导流管1，导流管3-2均采用透明有机玻璃。在供水阀控水阀门1-1处设有流量计1-2，三个溢流水槽溢流口3-3控水阀门3-1导流管3-2处设有流量计3-4。
一种方形透水混凝土试块渗透系数测试方法，采用上述透水混凝土渗透系数测试装置，包括如下步骤：
1、取截面积为A，高度为L的立方体透水混凝土试件，橡胶膜通过成模筒包裹在试件上；
2、将试件夹持模块4拼合在试件外部，在套上环形卡箍5，使四个模瓣紧贴并夹持试件，在将其放置在测量筒2内部下侧；
3、打开供水阀控水阀门1-1，使水流进入测量筒2中，并通过该试件渗透进溢流水槽3内，选择某一高度溢流水槽溢流口3-3，打开该处溢流水槽溢流口控水阀门3-1，其余两处溢流水槽溢流口控水阀门关闭；
4、当所选溢流水槽溢流口3-3有水流出时，通过供水阀门处流量计1-2调整进水量，根据所需读出连通管小球2-2处刻度并控制测量筒2内液面高度；
5、当t秒内溢流水槽溢流口3-3处流量计3-4示数与供水阀处流量计1-2示数一致时，读出t秒内流量计该示数即为流水量Q，以及测量测量筒2内和溢流水槽3内的水位差H，H精确至1mm，用温度计测出溢流水槽内水温T，T精确至0.5℃；
6、重复3次步骤5，计算3次透水系数；
透水系数计算公式如下：
式中:——水温T°C时试样的渗透系数，mm/s；
——标准温度15°C时的渗透系数，mm/s；
Q——时间t秒内的渗透水量（即步骤f中的Q的平均值），；
L——试样的厚度，mm；
H——平均水位差，mm；
t——时间，s；
——水温分别为T°C与15°C时水的动力粘滞系数比；
7、测定结束完成后，从测量筒2中取出试件夹持模块4，将卡箍5取下，拿出试件，将仪器擦干净后，整理，放存。
本发明的透水混凝土渗透系数测试装置及方法，可以用来测试透水混凝土的透水系数，优点在于水流量可以通过流量计方便测出；测量筒内液面高度可以通过连通管刻度快速测出并加以控制；有效避免了侧壁和装置连接处渗漏问题，密封性更强；同时取不同高度溢流水槽溢流口试验的9次透水系数平均值使得试验结果更为精准。
Claims (8)
1.一种方形透水混凝土试块渗透系数测试装置，其特征在于：包括置于内部测量筒上端的导流管（1）、截面尺寸一致的内部测量筒（2）、溢流水槽（3）、密封固定在测量筒（2）下侧且与内部测量筒（2）内径相一致的试件夹持模块（4）、多孔透水垫块（6），所述的测量筒（2）、试件夹持模块（4）及透水垫块（6）均设置在溢流水槽（3）内部，所述的试件夹持模块（4）由四个模瓣拼合构成，四个模瓣外设置防水橡胶垫后用卡箍（5）约束，所述的透水垫块（6）六面设有排水孔（6-1），所述的溢流水槽（3）上部开设有三个溢流口（3-3），三个口均与导流管（3-2）相连通，连同部位设置阀门（3-1）控制溢流水，所述的测量筒（2）的上部开设有溢流口（2-3）以及连通管（2-1），溢流口（2-3）通过管道连接至溢流水槽（3）外，所述的溢流水槽三个溢流口高度高于试件夹持模块（4）的高度，测量筒溢流口（2-3）的高度高于溢流水槽的三个溢流口。
2.如权利要求1所述的透水混凝土渗透系数测试装置，其特征在于：所述的置于测量筒上端的导流管（1）及与溢流水槽溢流口相连通的导流管（3-2）内径一致，且都设置有控水开关（1-1）、（3-1），通过开关可以控制水量。
3.如权利要求2所述的透水混凝土渗透系数测试装置，其特征在于：所述的置于测量筒上端的导流管（1）及与溢流水槽溢流口相连通的导流管（3-2）均设置有测量水流速率的流量计（1-2）、（3-4）；通过流量计可以比较流入水量和流出水量，使用中当连续30秒内表1-2和表3-4读数一致，即可开始读取测量水管的高度差。
4.如权利要求1所述的透水混凝土渗透系数测试装置，其特征在于：所述的测量筒上部开设的连通管（2-1）上刻有刻度，为方便读数其内部放置悬浮于水面的小球（2-2）。
5.如权利要求1所述的透水混凝土渗透系数测试装置，其特征在于：所述的溢流水槽中具有三个不同高度的溢流口（3-3）具体间距可以根据实际需求进行调整，通过溢流口的阀门，可以调节出水口水位，以达到控制水压力差的功能。
6.如权利要求1所述的透水混凝土渗透系数测试装置，其特征在于：所述的试件夹持模块（4）由四个模瓣拼合构成，四个模瓣外设置防水橡胶垫后用卡箍（5）约束后置于测量筒（2）的下部，并与测量筒（2）形成密闭整体；通过替换四瓣模可以实现150mm*150mm*150mm、100mm*100mm*100mm和70.5mm*70.5mm*70.5mm三种尺寸试块的测量；试块和瓣模之间用橡胶膜来填充之间的间隙，防止水从侧边漏出硬性最终测试结果。
7.一种方形透水混凝土试块渗透系数测试方法，其特征在于：所述的测量筒（2）的底部开设有连通管（2-1），连通管树立与测量管旁方便读数位置，其上刻有刻度，刻度0点取自距离溢流水槽（3）内部底面，刻度最小尺寸0.5mm，与测量筒等高。
8.一种方形透水混凝土试块渗透系数测试方法，其特征在于：采用如权利要求1-7任一项所述的透水混凝土渗透系数测试装置，包括如下步骤：
a、取截面积为A，高度为L的透水混凝土式样，提前静没在水中24h以上，实验时通过夹持模块（4）将试样封装；
b、将试件夹持后的试块套上卡箍（5），整体置于测量筒（2）内；
c、将内置有试件夹持模块及试样的测量筒（2）放置于溢流水槽（1）内，测量筒下置透水垫块（6）；
d、打开供水水阀阀门（1-1），使得水流进经测量筒（2）后进入溢流水槽（3），当水量超过溢流水口（3-3）后，打开溢流水槽溢流口（3-3）并调整进水阀门进水量直至流量计（1-2）和流量计（3-4）读数趋于一致；
e、读取流量计（1-2）、（3-4）示数，当连续30秒内两者读数一致时，将此数值记为Q，此时可读出测量筒（2）上部开设的刻有刻度的连通管（2-1）中小球（2-2）对应的示数（H1），并计算出两者之差H，H精确至0.5mm，用温度计测量溢流水槽（3）中水的温度T，T精确至0.5℃；
f、取Q，H，T平均值，代入CJJ/T135-2009 《透水混凝土路面技术规程》所给定计算公式，计算透水系数1；
g、依次调节溢水口阀门（3-3），调整溢水口水头位置，重复步骤d，e，f，计算透水系数2、3，将计算得出透水系数1、2、3取平均后即可得到实际透水系数；
h、测定结束完成后，取出试件夹持模块，打开卡箍取出试件，将仪器擦干净后放存。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180417 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |