CN111982785A - 一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置及其试验方法，属于防渗透气材料技术领域，以解决人工水体防渗结构的防渗性能测试没有专用设备的问题和人工水体防渗结构的防渗性能需要完工后根据其渗透量来进行评价，结果滞后、无法准确合理指导施工的问题。装置包括密封装置、进水口、排气阀、漏水口；进水口、排气阀贯穿设在密封装置顶端，所述漏水口贯穿设在密封装置底端；方法包括侧壁密封处理、铺设底部防渗结构、密封实验装置、防渗试验、结果判定。本发明通过模拟试验装置，在人工水体工程施工之前，就对憎水颗粒及其防渗结构是否能够满足人工水体防渗要求进行测试，及时在设计阶段调整憎水颗粒及防渗结构，具有重要的工程学意义。
Description
技术领域
本发明属于防渗透气材料技术领域，具体涉及一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置及其试验方法。
背景技术
憎水颗粒是利用金矿尾矿、铅锌尾矿、风积沙、荒漠沙等骨料颗粒为主要原料制备而成的一种具有透气性能的防渗材料。在人工水体底部通过铺设憎水颗粒代替土工布，解决了水体防渗不透气的难题，既可以达到良好的防渗效果，又能使水体接通地气，增加水体溶解氧，使水质保鲜。
目前实现防水材料的防渗性能测试采用的是防水卷材不透水仪，该设备仅适用于形态为层、片状，整体性较好的沥青和高分子卷材类防水材料的不透水性能检测，即产品有限表面承受水压。密封装置采用上下两侧带孔圆盘紧固中间防水卷材，边壁涂抹黄油密封。憎水颗粒由于其独特的颗粒松散状态不同于防水卷材的整体性，无法利用上下两侧带孔圆盘紧固中间的憎水颗粒，且黄油等密封材料无法对边壁进行密封，因此无法对憎水颗粒的防渗性能指标进行测试。我公司针对憎水颗粒自身的防渗、透气性能测试研发了专门的测试装置和配套的测试方法--《一种防渗、透气性能测试装置及测试方法》（ZL201810164351.4）。
但是对于憎水颗粒运用于人工水体底部的防渗效果，尚无专门的设备。
现有技术中，人工水体防渗结构的防渗性能测试，也没有专用设备，一般是设计阶段靠设计人员的经验进行设计、施工阶段靠施工人员的经验根据现场地质情况进行调整、直至最后人工水体完工后，根据其渗透量来进行评价，属于完工后评价体系，一旦施工完成后防渗性能达不到要求，工程就需要返工，浪费大量人力物力，耽误工时。
针对这一技术问题，本领域技术人员研发了一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置及其试验方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，以解决现有技术中人工水体防渗结构的防渗性能测试没有专用设备的问题。
本发明的另一个目的在于提供一种憎水颗粒用人工水体模拟试验方法，以解决现有技术中人工水体防渗结构的防渗性能需要完工后根据其渗透量来进行评价，结果滞后、无法准确合理指导施工的问题。
为了解决以上问题，本发明技术方案为：
一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，包括密封装置、进水口、排气阀、漏水口。
其中：进水口、排气阀贯穿设在密封装置顶端，所述漏水口贯穿设在密封装置底端；
密封装置侧壁、与侧壁相邻的底壁边缘均设有边壁密封层；密封装置内自下而上依次设有下隔离网、憎水颗粒、上隔离网、防渗结构，下隔离网位于漏水口上方。
进一步的，密封装置包括密封装置本体和上压板，密封装置本体和上压板之间设有密封垫；进水口、排气阀贯穿设在上压板上，漏水口贯穿设在密封装置本体底端。
进一步的，密封装置本体底部间隔设有至少两圈凸起部。
进一步的，下隔离网卡设于最内圈的凸起部中，边壁密封层位于密封装置本体底部且延伸至最外圈的凸起部的位置处。
进一步的，上压板底部设有进水缓冲装置，进水缓冲装置与进水口位置相对应。
进一步的，防渗结构包括自下而上设置的覆盖层和表层；进水口上设有透明的水位观察窗。
进一步的，密封装置本体底部设有底座支撑部；上压板顶部设有至少一组把手；密封装置本体和上压板之间通过紧固螺栓固定。
进一步的，边壁密封层为以下材料中的任意一种：聚乙烯丙纶防水卷材、三元乙丙橡胶防水卷材、丁基橡胶防水卷材、双面布基再生橡胶防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、氯磺化聚乙烯防水卷材、氯化聚乙烯-橡胶共混防水卷材、聚乙烯防水卷材、SBS防水卷材、APP防水卷材、SBR防水卷材、PVC防水卷材、丁苯橡胶防水卷材、JS防水涂料、聚氨酯防水涂料、乳液型硅橡胶防水涂料、水乳型丙烯酸酯防水涂料、三元乙丙橡胶复合防水涂料。
进一步的，密封装置本体和上压板为以下材料中的任意一种制成：不锈钢201、不锈钢202、不锈钢301、不锈钢304、不锈钢316、不锈钢309、不锈钢321、不锈铁409、不锈铁410和不锈铁430；水位观察窗高度为10mm-10000mm，选用以下材料中的任意一种制成：透明的亚克力、玻璃、PET、PETG、PVC、PC、PU、PP、abs、PE、PS。
一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置的试验方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、侧壁密封处理：
清扫密封装置本体的内部，确保其内表面无附着物，干燥清洁；设置边壁密封层，确保边壁密封层与密封装置本体的侧壁以及底壁紧密粘接，待粘接固化后进行步骤二。
步骤二、铺设底部防渗结构：
将下隔离网卡设在最内圈的凸起部中，确保漏水口上方被下隔离网覆盖；
自下而上在密封装置本体中铺设憎水颗粒、上隔离网覆盖层、表层，在铺设过程中达到设定厚度后依次刮平。
步骤三、密封实验装置：
在密封装置本体中顶部四周安装密封垫并安装上压板，将紧固螺栓对准螺栓孔并紧固，确保密封装置本体与上压板形成一个密闭的密封装置。
步骤四、防渗试验：
打开排气阀，从水位观察窗注水，水经进水口进入密封装置中，至排气阀中有水流出时关闭排气阀；
继续注水，直至注水高度H1达到人工水体设定的防渗高度为止，保持24h,并观察漏水口有无水流出，同时作好记录；
水位高度H1根据下式计算：
H1= H2；
式中：
H1：为覆盖层上表面至水位观察窗之间的间距；
H2：人工水体设定的防渗高度；
步骤五、结果判定：
保持24h后,如果漏水口中无水漏出，则憎水颗粒及防渗结构达到人工水体的防渗要求；如果漏水口中有水漏出，则憎水颗粒及防渗结构未达到人工水体的防渗要求。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明装置中模拟人工水体结构，将其置于密封装置中便于定量注水，保证在无侧漏的情况下，通过观察漏水口中有无水漏出，对憎水颗粒及防渗结构是否能够满足人工水体防渗要求进行模拟试验测试。
（2）憎水颗粒铺设于密封装置本体底部，其与密封装置本体边界接触所形成的孔隙结构与憎水颗粒间的孔隙结构存在差异，憎水颗粒与密封装置本体材料的憎水性能也存在差异，因此憎水颗粒与密封装置本体的边界层是本发明要实现密封构造的薄弱环节，故而采用凸起部与边壁密封层的的特殊组合设计，配合使用，确保了边壁防渗，将可能透水的薄弱环节从密封装置本体的边壁延伸至凸起部内的边壁，延长了原有的边壁层透水路线，增加了原有边壁层透水承压能力，保证测试时下渗水体从憎水颗粒中间透出，而非沿边壁透出。
（3）进水缓冲装置的设置防止注水过程中，水流的冲击力破坏铺设好的整体防渗结构；水位观察装置采用透明或半透明材质，方便测量和观察水位高度；防渗结构包括但不限于覆盖层和表层，只要是防渗结构，都可以作为测试对象的依托。
（4）本发明方法可通过设置不同厚度的憎水颗粒，经过试验确定憎水颗粒在人工水体应用中的最佳铺设厚度；还可通过设置不同的防渗结构，经过试验以确定在人工水体应用中憎水颗粒与不同防渗结构的最佳组合。
（5）本发明可将现有的人工水体防渗结构的防渗性能测试从完工后评价阶段前移至设计期，通过试验验证设计防渗结构的防渗效果，从根源上解决现有技术中依据经验进行设计施工带来的偏差、导致的返工、人力物力的浪费。通过模拟试验装置，在人工水体工程施工之前，就对憎水颗粒及其防渗结构是否能够满足人工水体防渗要求进行测试，及时在设计阶段调整憎水颗粒及防渗结构，直至达到设计要求，用于指导设计，科学合理，具有重要的工程学意义。
附图说明
图1为一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置的结构示意图；
图2为一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置中密封装置的俯视图；
图3为一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置中上压板的俯视图。
附图标记如下：1-密封装置本体；2-底座支撑部；3-边壁密封层；41-下隔离网；42-上隔离网；5-憎水颗粒；6-、覆盖层；7-表层；8-密封垫；9-紧固螺栓；10-上压板；11-把手；12-进水口；13-水位观察窗；14-排气阀；15-进水缓冲装置；16-漏水口；17-凸起部。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
如图1-3所示，一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，包括密封装置、进水口12、排气阀14、漏水口16；密封装置本体1底部设有底座支撑部2；
所述密封装置包括密封装置本体1和上压板10，所述密封装置本体1和上压板10之间通过紧固螺栓9固定，所述密封装置本体1和上压板10之间设有密封垫8；所述上压板10顶部设有至少一组把手11；所述进水口12、排气阀14贯穿设在上压板10上，上压板10底部设有进水缓冲装置15，所述进水缓冲装置15与进水口12位置相对应，进水口12上设有透明的水位观察窗13；所述漏水口16贯穿设在密封装置本体1底端；所述密封装置本体1底部间隔设有至少两圈凸起部17。
所述密封装置侧壁、与侧壁相邻的底壁边缘均设有边壁密封层3；所述密封装置内自下而上依次设有下隔离网41、憎水颗粒5、上隔离网42、防渗结构，所述下隔离网41位于漏水口16上方，下隔离网41卡设于最内圈的凸起部17中，边壁密封层3位于密封装置本体1底部且延伸至最外圈的凸起部17的位置处；防渗结构包括自下而上设置的覆盖层6和表层7。
边壁密封层3可以是以下材料中的任意一种：聚乙烯丙纶防水卷材、三元乙丙橡胶防水卷材、丁基橡胶防水卷材、双面布基再生橡胶防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、氯磺化聚乙烯防水卷材、氯化聚乙烯-橡胶共混防水卷材、聚乙烯防水卷材、SBS防水卷材、APP防水卷材、SBR防水卷材、PVC防水卷材、丁苯橡胶防水卷材、JS防水涂料、聚氨酯防水涂料、乳液型硅橡胶防水涂料、水乳型丙烯酸酯防水涂料、三元乙丙橡胶复合防水涂料。密封装置本体1和上压板10可以选择以下材料中的任意一种制成：不锈钢201、不锈钢202、不锈钢301、不锈钢304、不锈钢316、不锈钢309、不锈钢321、不锈铁409、不锈铁410和不锈铁430；水位观察窗13高度可调，调整范围为10mm-10000mm，选用以下材料中的任意一种制成：透明的亚克力、玻璃、PET、PETG、PVC、PC、PU、PP、abs、PE、PS。
实施例1
一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置的试验方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、侧壁密封处理：
清扫密封装置本体1的内部，确保其内表面无附着物，干燥清洁；设置边壁密封层3，确保边壁密封层3与密封装置本体1的侧壁以及底壁紧密粘接，待粘接固化后进行步骤二。
步骤二、铺设底部防渗结构：
将下隔离网41卡设在最内圈的凸起部17中，确保漏水口16上方被下隔离网41覆盖；
自下而上在密封装置本体1中铺设憎水颗粒5、上隔离网42覆盖层6、表层7，在铺设过程中达到设定厚度后依次刮平。
步骤三、密封实验装置：
在密封装置本体1中顶部四周安装密封垫8并安装上压板10，将紧固螺栓9对准螺栓孔并紧固，确保密封装置本体1与上压板10形成一个密闭的密封装置。
步骤四、防渗试验：
打开排气阀14，从水位观察窗13注水，水经进水口12进入密封装置中，至排气阀14中有水流出时关闭排气阀14；
继续注水，直至注水高度H1达到人工水体设定的防渗高度H2为止，该实施例中，人工水体设定的防渗高度为10cm。
保持24h。
步骤五、结果判定：
在保持24h后,漏水口16中无水漏出，判定憎水颗粒及防渗结构达到人工水体的防渗要求。
实施例2
一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置的试验方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、侧壁密封处理：
清扫密封装置本体1的内部，确保其内表面无附着物，干燥清洁；设置边壁密封层3，确保边壁密封层3与密封装置本体1的侧壁以及底壁紧密粘接，待粘接固化后进行步骤二。
步骤二、铺设底部防渗结构：
将下隔离网41卡设在最内圈的凸起部17中，确保漏水口16上方被下隔离网41覆盖；
自下而上在密封装置本体1中铺设憎水颗粒5、上隔离网42覆盖层6、表层7，在铺设过程中达到设定厚度后依次刮平。
步骤三、密封实验装置：
在密封装置本体1中顶部四周安装密封垫8并安装上压板10，将紧固螺栓9对准螺栓孔并紧固，确保密封装置本体1与上压板10形成一个密闭的密封装置。
步骤四、防渗试验：
打开排气阀14，从水位观察窗13注水，水经进水口12进入密封装置中，至排气阀14中有水流出时关闭排气阀14；
继续注水，直至注水高度H1达到人工水体设定的防渗高度H2为止，该实施例中，人工水体设定的防渗高度为1000cm。
保持24h。
步骤五、结果判定：
在保持24h后,漏水口16中有水漏出，判定憎水颗粒及防渗结构达不到人工水体的防渗要求。
Claims (10)
1.一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，其特征在于：包括密封装置、进水口（12）、排气阀（14）、漏水口（16）；所述进水口（12）、排气阀（14）贯穿设在密封装置顶端，所述漏水口（16）贯穿设在密封装置底端；
所述密封装置侧壁、与侧壁相邻的底壁边缘均设有边壁密封层（3）；所述密封装置内自下而上依次设有下隔离网（41）、憎水颗粒（5）、上隔离网（42）、防渗结构，所述下隔离网（41）位于漏水口（16）上方。
2.如权利要求1所述的一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，其特征在于： 所述密封装置包括密封装置本体（1）和上压板（10），所述密封装置本体（1）和上压板（10）之间设有密封垫（8）；所述进水口（12）、排气阀（14）贯穿设在上压板（10）上，所述漏水口（16）贯穿设在密封装置本体（1）底端。
3.如权利要求2所述的一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，其特征在于： 所述密封装置本体（1）底部间隔设有至少两圈凸起部（17）。
4.如权利要求3所述的一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，其特征在于：所述下隔离网（41）卡设于最内圈的凸起部（17）中，边壁密封层（3）位于密封装置本体（1）底部且延伸至最外圈的凸起部（17）的位置处。
5.如权利要求4所述的一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，其特征在于：所述上压板（10）底部设有进水缓冲装置（15），所述进水缓冲装置（15）与进水口（12）位置相对应。
6.如权利要求1所述的一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，其特征在于：所述防渗结构包括自下而上设置的覆盖层（6）和表层（7）；所述进水口（12）上设有透明的水位观察窗（13）。
7.如权利要求2所述的一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，其特征在于：所述密封装置本体（1）底部设有底座支撑部（2）；所述上压板（10）顶部设有至少一组把手（11）；所述密封装置本体（1）和上压板（10）之间通过紧固螺栓（9）固定。
8.如权利要求2所述的一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，其特征在于：所述边壁密封层（3）为以下材料中的任意一种：聚乙烯丙纶防水卷材、三元乙丙橡胶防水卷材、丁基橡胶防水卷材、双面布基再生橡胶防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、氯磺化聚乙烯防水卷材、氯化聚乙烯-橡胶共混防水卷材、聚乙烯防水卷材、SBS防水卷材、APP防水卷材、SBR防水卷材、PVC防水卷材、丁苯橡胶防水卷材、JS防水涂料、聚氨酯防水涂料、乳液型硅橡胶防水涂料、水乳型丙烯酸酯防水涂料、三元乙丙橡胶复合防水涂料。
9.如权利要求1所述的一种憎水颗粒用人工水体模拟试验装置，其特征在于： 密封装置本体（1）和上压板（10）为以下材料中的任意一种制成：不锈钢201、不锈钢202、不锈钢301、不锈钢304、不锈钢316、不锈钢309、不锈钢321、不锈铁409、不锈铁410和不锈铁430；水位观察窗（13）高度为10mm-10000mm，选用以下材料中的任意一种制成：透明的亚克力、玻璃、PET、PETG、PVC、PC、PU、PP、abs、PE、PS。
10.一种权利要求1-9任一项所述憎水颗粒用人工水体模拟试验装置的试验方法，其特征在于：该方法为以下步骤：
步骤一、侧壁密封处理：
清扫密封装置本体（1）的内部，确保其内表面无附着物，干燥清洁；设置边壁密封层（3），确保边壁密封层（3）与密封装置本体（1）的侧壁以及底壁紧密粘接，待粘接固化后进行步骤二；
步骤二、铺设底部防渗结构：
将下隔离网（41）卡设在最内圈的凸起部（17）中，确保漏水口（16）上方被下隔离网（41）覆盖；
自下而上在密封装置本体（1）中铺设憎水颗粒（5）、上隔离网（42）覆盖层（6）、表层（7），在铺设过程中达到设定厚度后依次刮平；
步骤三、密封实验装置：
在密封装置本体（1）中顶部四周安装密封垫（8）并安装上压板（10），将紧固螺栓（9）对准螺栓孔并紧固，确保密封装置本体（1）与上压板（10）形成一个密闭的密封装置；
步骤四、防渗试验：
打开排气阀（14），从水位观察窗（13）注水，水经进水口（12）进入密封装置中，至排气阀（14）中有水流出时关闭排气阀（14）；
继续注水，直至注水高度H1达到人工水体设定的防渗高度为止，保持24h,并观察漏水口（16）有无水流出，同时作好记录；
水位高度H1根据下式计算：
H1= H2；
式中：
H1：为覆盖层上表面至水位观察窗之间的间距；
H2：人工水体设定的防渗高度；
步骤五、结果判定：
保持24h后,如果漏水口（16）中无水漏出，则憎水颗粒及防渗结构达到人工水体的防渗要求；如果漏水口（16）中有水漏出，则憎水颗粒及防渗结构未达到人工水体的防渗要求。
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