CN204405494U

CN204405494U - 多孔路面极限排水量的测定装置

Info

Publication number: CN204405494U
Application number: CN201420865857.5U
Authority: CN
Inventors: 刘廷国; 侯曙光; 尚波; 史纪村; 刘玉恒
Original assignee: SIAN HIGHWAY MAINTENANCE TECHNOLOGY ENGINEERING RESEARCH CENTER Co Ltd
Current assignee: SIAN HIGHWAY MAINTENANCE TECHNOLOGY ENGINEERING RESEARCH CENTER Co Ltd
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2024-12-30

Abstract

本实用新型公开了一种多孔路面极限排水量的测定装置，该装置包括水箱、水泵、喷水头、支架和用于夹持待测路面样品的夹具；水泵设置在水箱内，水泵通过管道与喷水头相连，水泵与喷水头之间的管道上设有阀门和流量计；夹具设置在支架上，位于喷水头的下方，喷水头的出水截面与待测路面样品的横截面全等。通过本实用新型可检测路面的渗水性能；可用于在小雨至特大暴雨甚至更大降水的极端天气时，可提前做好预防措施，减少因降水对人民财产、生命等造成的损伤。

Description

多孔路面极限排水量的测定装置

技术领域

本实用新型涉及一种多孔路面渗水系数测定装置。

背景技术

多孔沥青路面(Porous asphalt pavement)是指将孔隙率大的沥青混合料用于路面结构的上面层(或上面层与中面层同用)作为排水层，在排水层下铺设密级配不透水层，并在排水层和不透水层之间设置防水粘结层，从而使雨水能够经由内部连通孔隙，然后通过道路综合排水系统排走的路面结构的总称。

多孔沥青混合料采用开级配设计，孔隙率较大(一般为18％～25％)，雨水可迅速渗入到路面中，再由连通孔隙经公路两侧边缘排走，使路表面无法形成水膜，减少了行车水雾和水漂，可大大提高雨天行车的安全性。其表面粗糙的纹理也可以使白天照在路面上的太阳光和夜间的灯光产生漫反射，减少眩光，提高能见度，改善行驶视线，减缓司机的驾驶疲劳，降低车辆发生交通事故的可能性。此外，由于路面有大量连通孔隙的存在，可以使轮胎与路表面的接触噪音有更大的消散空间，降低空气压缩比，从而大大降低车辆行驶过程中产生的噪音。鉴于多孔路面结构上述优良的使用性能，目前已经在很多国家和地区广泛应用。

沥青路面渗水性能是反映路面沥青混合料级配组成的一个间接指标，也是沥青路面水稳定性的一个重要指标。现行公路行业规范对于路面渗水系数的测定是按照《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)中T0971-2008的“沥青路面渗水系数测定方法”进行的，该测定方法的测定装置如图1所示，包括透明有机玻璃管21、顶板22、接管23、立柱支架24、阀门25、压重块26、标准环27、密封部件28；其上部盛水桶为透明有机玻璃管，容积600mL，上有刻度，在100mL及500mL处有粗线，下方通过直径10mm的细管与底座相联，中间有一开关。量筒通过支架联结，底座下方开口内径150mm，外径220mm，仪器附不锈钢圈压重两个，每个质量约5kg，内径160mm。其工作原理是：将仪器按要求布置在需要进行测量的路面，将上部玻璃容器灌满水，打开下部开关，让水自然流出，待水平线达到100mL时开启秒表记录时间，以水平线下降到500mL所对应的时间或者时间到达3min所对应的水平线刻度为数据，根据公式(1)计算路面的渗水系数：

C_{W} = \frac{V_{2} - V_{1}}{t_{2} - t_{1}} \times 60 - - - (1)

式中：C_W-路面渗水系数(mL/min)；

V₁-第一次计时时的水量(mL)，通常为100mL；

V₂-第二次计时时的水量(mL)，通常为500mL；

t₁-第一次计时时的时间(s)；

t₂-第二次计时时的时间(s)。

该方法相对于实际降雨的区别：首先是其水头是变化而非恒定的，随着时间的延续，水面高度不断降低，管内水压减小，测得的结果不能和实际情况很好的对应；第二，该方法中管内水柱高度不变，水量一样，而实际中由于雨量大小不同，雨滴对于路面的瞬时压力也在不断变化，不能很好的模拟实际降雨大小不同的情况；第三，实际中当路面排水性能不良时，会在路表形成水膜，而水膜正是路面摩擦力衰减，路面抗滑性能下降的关键因素。综合上述原因，说明该方法无法直观的反映降雨大小和水膜的相关性。

另外，现行规范中给出的渗水系数的验收指标主要针对密级配沥青混凝土，而较少用于比如排水路面等大孔隙混凝土路面的实际检测，且未提出相应的指标要求，不利于排水路面的质量控制。

实用新型内容

本实用新型提供一种多孔路面极限排水量的测定装置，可检测路面的渗透情况；可用于在小雨至特大暴雨甚至更大降水的极端天气时，可提前做好预防措施，减少因降水对人民财产、生命等造成的损伤。

本实用新型的技术解决方案：

多孔路面极限排水量的测定装置，其特殊之处在于：

包括水箱、水泵、喷水头、支架和用于夹持待测路面样品的夹具；

所述水泵设置在水箱内，水泵通过管道与喷水头相连，水泵与喷水头之间的管道上设有阀门和流量计；

所述夹具设置在支架上，位于喷水头的下方，喷水头的出水截面与待测路面样品的横截面全等。

上述夹具和待测路面样品之间密封，夹具呈管状或环状。

上述夹具靠近喷水头的一端为夹具上端，测定多孔路面极限排水量的装置还包括一喇叭状管；所述喇叭状管设置在夹具与喷水头之间，喇叭状管的小端头与夹具上端连接。

上述支架固定在水箱上表面，水箱上表面或侧面开设有进水口，喇叭状管上开设有出水口，进水口和出水口通过管道相连通。

上述阀门设置在水泵和流量计之间。

用于测定多孔路面极限排水量的装置还包括设置在夹具的下方的盛水容器。

喷水头的出水截面均为圆形、三角形或方形；或者所述喷水头为花洒，花洒上设有多个出水孔，多个出水孔构成出水端面，出水端面与待测路面样品的横截面全等。

上述水箱底部设有排污口。

本实用新型具有以下技术效果：

1、喷水头的出水量可调，可模拟实际降雨中在一定时间内降水基本不变的情况，检测路面在实际降雨时的渗透情况；通过调节阀门，可改变喷水头的出水量，模拟实际降雨从小雨到特大暴雨甚至更大降水的状况，以检测路面的渗水性能和排水情况；

2、在多孔路面极限排水量的测试过程中，可直观反映出当降雨量增大到某一值时，路面材料不能够满足排水的需求而在路面形成水膜，造成路面抗滑性能下降，通过本实用新型的测定装置，可得到待测路面的极限排水量，结合天气预报等气象信息，可提前做好预防措施，减少因降水对人民财产、生命等造成的损伤；

3、本实用新型也可用于测定多孔路面的渗水系数，由于喷水头的出水量可调可控，因此测得的结果更客观，精确度更高。

附图说明

图1为现有技术中测量沥青路面渗水系数的测量装置；

图2为本实用新型用于测定多孔路面极限排水量的装置的结构示意图；

附图标记：

1-水箱，2-水泵，3-喷水头，4-支架，5-夹具，6-流量计，7-阀门，8-喇叭状管，9-出水口，10-盛水容器，11-排污口，21-透明有机玻璃管，22-顶板，23-接管，24-立柱支架，25-阀门，26-压重块，27-标准环，28-密封部件。

具体实施方式

本实用新型提供了一种多孔路面极限排水量的测定装置，如图2所示，包括水箱1、水泵2、喷水头3、支架4、盛水容器10和用于夹持待测路面样品的夹具5；水泵设置在水箱内，水泵通过管道与喷水头相连，水泵与喷水头之间的管道上设有阀门7和流量计6；夹具设置在支架上，位于喷水头的下方，喷水头的出水截面与待测路面样品的横截面全等。盛水容器设置在夹具的下方，用来收集由待测路面样品渗下的水，可减少水资源的浪费，收集到的水可循环利用。

夹具和待测路面样品之间密封，夹具呈管状或环状。

夹具靠近喷水头的一端为夹具上端，测定多孔路面极限排水量的装置还包括一喇叭状管8；喇叭状管设置在夹具与喷水头之间，喇叭状管的小端头与夹具上端连接，这样的结构，当喷水头出水量过大，在待测路面样品表面形成大量积水时，可将积水收集在喇叭状管内，避免积水溢流。

支架固定在水箱上表面，水箱上表面或侧面开设有进水口，喇叭状管上开设有出水口，进水口和出水口通过管道相连通，这样可以将收集在喇叭状管内积水排入水箱，在使用本装置的过程中，在喇叭状管内出现积水时，可将积水尽快排出。

阀门设置在水泵和流量计之间，喷水头的出水截面均为圆形、三角形或方形；或者所述喷水头为花洒，花洒上设有多个出水孔，多个出水孔构成出水端面，出水端面与待测路面样品的横截面全等。

喷水头的出水截面为圆形时，喷水头的内径与夹具内径大小相等；或者喷水头为花洒，花洒上设有多个出水孔，多个出水孔构成出水端面，该出水端面的外径与夹具内径大小相等。保证了更客观，精确度更高的测定结果。

基于本实用新型的多孔路面极限排水量的测定装置，本实用新型还提供了一种多孔路面极限排水量的测定方法：包括以下步骤，

1】将待测路面样品夹持在夹具中，夹具和待测路面样品之间用密封材料封堵，防止水从接缝处流走，影响测试结果；

2】打开水泵，调节阀门，使喷水头的水由喷水头落到待测路面样品表面，

其中，喷水头的水的出水量从0开始，按照0.1mL/s～0.3mL/s的速率由小到大调节；

3】在喷水头的出水量缓慢增大的过程中，观察待测路面样品表面的水膜情况，当水量增大到接近待测路面样品本身的排水能力时，将会逐渐在待测路面样品表面出现水膜，水膜随着水量增大同步增大，当待测路面样品表面将要出现水膜而未出现水膜的瞬间，由流量计读取此时的瞬时出水量，该瞬时出水量为待测路面样品的极限排水量。

其中，喷水头的出水量大小可控制，用于模拟不同雨量大小的情况；

步骤3】中，当待测路面样品表面将要产生水膜而未产生水膜时的状态按照如下方式判断：若由流量计读取的出水量为X时，待测路面样品表面的水全部渗下，若再继续调大喷水头的出水量，待测路面样品表面产生积水，此时读取流量计的出水量为X′，X′大于X，若X′-X＝M，M＝0.1mL～0.5mL，则X为待测路面样品的极限排水量。

气象预报把下雨、下雪都叫做降水，降水的多少叫降水量，表示降水量的单位通常用毫米。1毫米的降水量是指单位面积上水深1毫米。在气象部门发布的天气预报中小雨、中雨、暴雨等专业术语，它们一般都是24小时内的降水量之和，而之间的区别具体见表1所示。

表1降雨量类型表

序号	类型	降雨量(mm)
			1	小雨	≤10
2	小到中雨	5～16.9

3	中雨	10～24.9
			4	中到大雨	17～37.9
5	大雨	25～49.9
			6	大到暴雨	38～74.9
7	暴雨	＞50
			8	大暴雨	＞100
9	特大暴雨	＞250

由降雨量的定义可知，降雨量的数值一般定义的是24小时的雨量，而实际中对于大暴雨或特大暴雨一般都是短时间内就结束，所以24小时的时间相对于计算排水路面的排水性能来说过于宽泛，而一般的极端降雨情况都相对较短，所以按照最不利原则，在此对多孔路面在对极端降雨条件下的排水能力进行了分析，具体如下：

一般来说，多孔路面多以渗水系数作为评价混合料渗透能力大小的指标，其表征单位时间内通过单位面积的雨量大小，以mL/min表示。本实用新型提出了一个新的评价多孔路面的指标-渗水临界值，其定义为多孔路面在一定稳定水流条件下，将要出现水膜却还未出现水膜的每分钟透水量，其表征多孔路面能够保证不出现路面水膜和漫流而允许的最大降雨量，可用以评价排水路面沥青混合料的渗水性能，渗水临界值的单位以mL/min·cm²表示。

考虑到极端情况下大的降雨可能在短时间就完成，一般考虑降雨在1小时内完成的极端情况，多孔路面的渗水临界值计算方法可按公示(2)所示进行。

Q＝q×n (2)

式中：

Q-多孔路面单位面积累计渗水量，以mL表示；

q-多孔路面单位面积上每分钟的渗水量，以mL/min·cm²；

n-时间，以min表示。

使用本实用新型的多孔路面极限排水量的测定方法，可测得多孔路面的极限排水量，设测得的极限排水量为q′，若已知该待测路面样品表面的面积为s，则q＝q′/s，按照n等于60min计降雨时间，计算Q，并将Q的结果与表1进行对比，便能够确定该多孔路面能够满足的最大降雨量，根据计算结果，结合天气预报，可避免在暴雨、特大暴雨甚至更大降水等极端天气时，提前做好预防措施。

Claims

1.多孔路面极限排水量的测定装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的多孔路面极限排水量的测定装置，其特征在于：所述夹具和待测路面样品之间密封，夹具呈管状或环状。

3.根据权利要求2所述的多孔路面极限排水量的测定装置，其特征在于：所述夹具靠近喷水头的一端为夹具上端，测定多孔路面极限排水量的装置还包括一喇叭状管；所述喇叭状管设置在夹具与喷水头之间，喇叭状管的小端头与夹具上端连接。

4.根据权利要求3所述的多孔路面极限排水量的测定装置，其特征在于：所述支架固定在水箱上表面，水箱上表面或侧面开设有进水口，喇叭状管上开设有出水口，进水口和出水口通过管道相连通。

5.根据权利要求4所述的多孔路面极限排水量的测定装置，其特征在于：所述阀门设置在水泵和流量计之间。

6.根据权利要求5所述的多孔路面极限排水量的测定装置，其特征在于：多孔路面极限排水量的测定装置还包括设置在夹具的下方的盛水容器。

7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的多孔路面极限排水量的测定装置，其特征在于：喷水头的出水截面均为圆形、三角形或方形；或者所述喷水头为花洒，花洒上设有多个出水孔，多个出水孔构成出水端面，出水端面与待测路面样品的横截面全等。

8.根据权利要求7所述的多孔路面极限排水量的测定装置，其特征在于：所述水箱底部设有排污口。