用于透水瀝青混凝土車轍板試件的滲透系數(shù)測(cè)定裝置及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及道路工程材料滲透系數(shù)測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于透水瀝青混凝 土車轍板試件的常水頭豎向滲透系數(shù)測(cè)定裝置及其測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 透水瀝青路面作為一種環(huán)保型道路結(jié)構(gòu)層，具有排水、抗滑、降噪等諸多優(yōu)點(diǎn)。其 很好地解決了路面徑流雨水的滲透問(wèn)題，同時(shí)又能夠補(bǔ)給地下水，其充分的儲(chǔ)滲能力和減 少?gòu)搅魑廴矩?fù)荷能力受到國(guó)內(nèi)外道路工程領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。
[0003] 滲透系數(shù)是反映孔隙介質(zhì)排水能力的一個(gè)最有效直接的指標(biāo)，室內(nèi)測(cè)定滲透系數(shù) 的儀器一般分為常水頭滲透儀和變水頭滲透儀兩種。不同儀器的差別只是在于形式、量測(cè) 精度和使用范圍上的不同，其工作原理大多基于Darcy定律。對(duì)于透水性瀝青混合料，其 滲透系數(shù)通常在1X10Ws以上，采用常水頭方法比較合理。
[0004] 對(duì)于透水瀝青混凝土滲透系數(shù)測(cè)定，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有統(tǒng)一的試驗(yàn)方法，主要使 用自行設(shè)計(jì)的滲透系數(shù)測(cè)定裝置。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的滲透系數(shù)測(cè)定裝置均不同 程度地存在以下問(wèn)題：一、側(cè)壁側(cè)漏問(wèn)題沒(méi)有得到良好地解決；二、對(duì)水力梯度的控制缺乏 靈活性，實(shí)際應(yīng)用并不廣泛；三、裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)際操作繁瑣。此外，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)的材 料大多為擊實(shí)法成型的馬歇爾試件，然而這種試件體積小，單個(gè)試件差異較大，會(huì)影響測(cè)定 數(shù)據(jù)的精度，而碾壓法成型的車轍板試件則能避免以上問(wèn)題，并能夠較好模擬實(shí)際路面情 況，但目前還沒(méi)有針對(duì)車轍板試件設(shè)計(jì)的滲透系數(shù)測(cè)定裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的主要是針對(duì)現(xiàn)有滲透系數(shù)測(cè)定裝置存在的不足，提供了一種適用于 透水瀝青混凝土車轍板試件的常水頭豎向滲透系數(shù)測(cè)定裝置及其測(cè)試方法。該裝置結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)合理，密閉性好，操作簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)水力梯度的靈活控制，并良好的解決了側(cè)壁滲漏問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種用于透水瀝青混凝土車轍板試件滲透系數(shù)測(cè)定裝置，包括測(cè)試裝置和供水裝 置，所述測(cè)試裝置包括工作平臺(tái)、溢流水槽、上套筒、下套筒、第一法蘭、第二法蘭、量筒、溫 度計(jì)；工作平臺(tái)上設(shè)置所述溢流水槽，溢流水槽上設(shè)有溢流口和排水口，溢流口下方設(shè)置所 述量筒；溢流水槽內(nèi)設(shè)置所述下套筒，所述下套筒與所述溢流水槽相連通；所述下套筒上 方設(shè)置相連接的第一、二法蘭，第一、二法蘭之間設(shè)置所述透水瀝青混凝土車轍板試件，第 二法蘭上方設(shè)置所述上套筒，上套筒上設(shè)有溢流孔；所述溫度計(jì)設(shè)置在所述溢流水槽中； 上、下套筒為管狀；
[0008] 所述供水裝置包括儲(chǔ)水桶、水栗、電源開(kāi)關(guān)，儲(chǔ)水桶通過(guò)供水導(dǎo)管、水栗向所述上 套筒注水，電源開(kāi)關(guān)控制水栗運(yùn)作。
[0009] 優(yōu)選地，所述第一、二法蘭在靠近邊緣處設(shè)有一圈凹槽，上下套筒筒壁嵌于對(duì)應(yīng)的 凹槽中并膠結(jié)；所述下套筒側(cè)壁底部設(shè)有若干個(gè)與溢流水槽貫通的條形孔；所述上、下套 筒的截面尺寸相同，上、下套筒均為聚甲基丙烯酸甲酯PMMA優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃澆筑管，上、下套 筒內(nèi)徑控制在420mm-450mm之間。〇
[0010] 優(yōu)選地，所述透水瀝青混凝土車轍板試件為采用碾壓法成型的透水瀝青混凝土車 轍板試件，試件的四個(gè)側(cè)面以及上、下表面邊緣采用環(huán)氧樹(shù)脂涂料進(jìn)行空隙密封，試件尺寸 為長(zhǎng) 300mm X 寬 300mm X 厚 50mm。
[0011] 優(yōu)選地，所述溢流水槽是由聚甲基丙烯酸甲酯PMMA有機(jī)玻璃澆筑管和聚甲基丙 烯酸甲酯PMMA有機(jī)玻璃圓形底板膠結(jié)而成，膠結(jié)處不漏水。
[0012] 優(yōu)選地，所述第一、二法蘭外邊緣與凹槽之間設(shè)有8個(gè)螺孔，相鄰螺孔間距相同， 第一、二法蘭的外徑大于上、下套筒的外徑，第一、二法蘭的厚度大于上、下套筒的厚度；第 一、二法蘭中央設(shè)有正方形開(kāi)孔，長(zhǎng)螺栓穿過(guò)螺孔并用螺母安裝固定所述透水瀝青混凝土 車轍板試件。
[0013] 優(yōu)選地，所述第一、二法蘭與所述透水瀝青混凝土車轍板試件表面接觸處各放置 一條橡膠密封墊，橡膠密封墊為條形正方形，橡膠密封墊內(nèi)邊緣與所述第一、二法蘭中央正 方形開(kāi)孔尺寸相同。
[0014] 優(yōu)選地，所述電源開(kāi)關(guān)上設(shè)有水栗電控，水栗電控通過(guò)導(dǎo)線連接所述水栗。
[0015] 優(yōu)選地，所述上套筒外側(cè)壁上開(kāi)有5個(gè)溢流口，溢流口上設(shè)有閥門，相鄰兩個(gè)溢流 口之間距離相同，5個(gè)溢流口布設(shè)在同一豎直線上。
[0016] 優(yōu)選地，所述溫度計(jì)為電子溫度計(jì)，電子溫度計(jì)底部在溢流水槽的溢水口下邊緣 水平線以下，電子溫度計(jì)的數(shù)顯屏幕高于溢流水槽的上邊緣。
[0017] 用于透水瀝青混凝土車轍板試件滲透系數(shù)測(cè)定裝置的測(cè)試方法，其特征是，包括 以下步驟：
[0018] (1)將密封完成的透水瀝青混凝土車轍板試件放入Corelok真空密度儀中抽真 空，而后將試件放入清水中靜置2h，使其為飽水狀態(tài)；
[0019] (2)滲透系數(shù)測(cè)定裝置的密閉性檢查完畢后，將試件置于第一、二法蘭之間，并使 用螺栓和螺母固定，使得試件與套筒緊密貼合，水無(wú)法從側(cè)面流出；
[0020] (3)向儲(chǔ)水桶內(nèi)注入清水，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，向上套筒1內(nèi)緩慢注水，水流自上而下 通過(guò)整個(gè)試件，當(dāng)試件內(nèi)部無(wú)氣泡排出后，打開(kāi)溢流水槽溢流口和上套筒的一個(gè)溢流口，關(guān) 閉其他溢流口，使試件處在滲透狀態(tài)；
[0021] (4)調(diào)節(jié)供水水流大小，使得水流穩(wěn)定溢出，即水頭差A(yù)h保持不變；
[0022] (5)在按下秒表的同時(shí)，記錄量筒的初始讀數(shù)仏，過(guò)一定的時(shí)間t，記錄此時(shí)量筒的 讀數(shù)Q 2，并記錄此時(shí)的水溫T，則（Q2-Qi)即試件在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)的流量，記為Q。
[0023] (6)透水系數(shù)按照以下公式來(lái)計(jì)算，計(jì)算精確至1. 0X 10 2mm/s，并將結(jié)果換算為 水溫為20°C時(shí)的滲透系數(shù)；
[0024]
[0025] 式中：KT為水溫T°C時(shí)的滲透系數(shù)，cm/s ;
[0026] Q為時(shí)間t秒內(nèi)的滲出水量，cm3;
[0027] L為透水瀝青混凝土試件的高度，cm ;取5cm
[0028] Ah為水頭差，cm;
[0029] A為透水瀝青混凝土試件的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，cm2;
[0030]
[0031] 式中：K2。為水溫20°C時(shí)的滲透系數(shù)，cm ? s S
[0032] n T為水溫為T°C時(shí)水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，kPa ? s ;
[0033] (7)重復(fù)上述操作三次，計(jì)算得出的數(shù)據(jù)取平均值作為最后的結(jié)果；
[0034] (8)要探究水力梯度對(duì)滲透系數(shù)測(cè)定結(jié)果的影響，則改變水頭差A(yù) h，即改變上套 筒溢流口 3閥門的開(kāi)閉組合，對(duì)同一試件重復(fù)上述操作。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0036] 1、結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)便，投入成本低。
[0037] 2、透水瀝青混凝土車轍板試件四周用環(huán)氧樹(shù)脂涂料密封，同時(shí)與套筒側(cè)壁非直接 接觸，良好地解決了側(cè)壁滲漏的問(wèn)題，提高了滲透系數(shù)測(cè)定的穩(wěn)定性。
[0038] 3、法蘭中央的正方形開(kāi)孔尺寸已定，則透水橫截面有效面積是固定值，消除了試 件與套筒間用油泥、砂漿等密封時(shí)透水橫截面有效面積的不確定性，提高了測(cè)量的精度。
[0039] 4、由于套筒與試件之間是用螺栓連接，所以只要螺栓足夠長(zhǎng)，則試件的高度與數(shù) 量也可以根據(jù)研究的需要而調(diào)整。
[0040] 5、上套筒設(shè)置了多個(gè)溢水口，可實(shí)現(xiàn)水力梯度的靈活控制。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖2為測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖3為法蘭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖4為車轍板試件側(cè)表面密封不意圖；
[0045]圖5為該滲透系數(shù)測(cè)定裝置測(cè)得的滲透系數(shù)與水力梯度的關(guān)系圖。
[0046] 圖中，1上套筒，2上套筒溢流口，3閥門，4螺栓，5電子溫度計(jì)，6溢流水槽，7工作 平臺(tái)，8橡膠密封墊，9透水瀝青混凝土車轍板試件，10環(huán)氧樹(shù)脂涂料，11法蘭，12螺母，13 溢流水槽溢流口，14下套筒，15溢流水槽排水口，16大容量量筒，17供水導(dǎo)管，18儲(chǔ)水桶，19 電源開(kāi)關(guān)，20水栗，21凹槽，22螺孔。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0048] 一種用于透水瀝青混凝土車轍板試件的滲透系數(shù)測(cè)定裝置，包括測(cè)定透水瀝青混 凝土車轍板試件滲透系數(shù)的測(cè)試裝置和向測(cè)試裝置供水的供水裝置。
[0049] 測(cè)試裝置包括工作平臺(tái)7、溢流水槽6、上套筒1、下套筒14、兩個(gè)法蘭11、溢流口、 橡膠密封墊8、電子溫度計(jì)5、大容量量筒16。上套筒1的上、下部均開(kāi)口且外側(cè)壁上開(kāi)有與 其內(nèi)部相通的上套筒溢流口 2,兩個(gè)相同的法蘭11((上部的法蘭稱作第二法蘭，下部的法 蘭稱作第一法蘭，下同））在靠近邊緣處刻有一圈凹槽21與套筒膠結(jié)為一個(gè)整體。下套筒 14的上、下部均開(kāi)口且靠近底部的側(cè)表面開(kāi)多個(gè)條形孔，與溢流水槽6貫通。溢流水槽6設(shè) 置了一個(gè)溢流口 13和一個(gè)排水口 15。工作平臺(tái)7上表面由下至上依次為溢流水槽6、下套 筒14和第一法蘭、橡膠密封墊8、車轍板試件9、橡膠密封墊8、第二法蘭和上套筒1。車轍 板試件9置于第一、二法蘭之間，法蘭與試件上、下表面接觸處各放置一條橡膠密封墊，法 蘭上設(shè)有螺孔，通過(guò)長(zhǎng)螺栓穿過(guò)螺孔并用螺母12安裝固定試件。
[0050] 供水裝置由儲(chǔ)水桶18、水栗20、電源開(kāi)關(guān)19等組成，供水裝置通過(guò)供水導(dǎo)管17向 所述測(cè)試裝置由上至下注水，水流大小可控，流速穩(wěn)定。
[0051] 試件為采用碾壓法成型的透水瀝青混凝土車轍板試件，尺寸為長(zhǎng)300mmX寬 300mmX厚50mm。試件的四個(gè)側(cè)面以及上、下表面邊緣采用環(huán)氧樹(shù)脂涂料進(jìn)行空隙密封。
[0052] 上套筒1為圓柱形，在外側(cè)壁上開(kāi)有5個(gè)溢流口，相鄰兩個(gè)溢流口之間距離相同， 且布設(shè)在同一豎直線上。
[0053] 下套筒14與上套筒1的截面尺寸相同，且都為聚甲基丙烯酸甲酯PMMA優(yōu)質(zhì)有機(jī) 玻璃饒筑管，內(nèi)徑控制在420mm-450mm之間。
[0054] 溢流水槽6是由聚甲基丙烯酸甲酯PMMA有機(jī)玻璃澆筑管和聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA有機(jī)玻璃圓形底板膠結(jié)而成，膠結(jié)處不漏水，設(shè)有一個(gè)溢水口和一個(gè)排空閥，溢水口出 水通過(guò)導(dǎo)管流入量筒。
[0055] 法蘭11邊緣設(shè)有8個(gè)螺孔，相鄰兩個(gè)螺孔間距離相同，法蘭的外徑大于上、下套筒 的外徑，厚度大于上、下套筒的厚度；法蘭中央設(shè)有正方形開(kāi)孔，開(kāi)孔外緣有一圈刻槽，所述 刻槽寬度與上、下套筒的厚度相同，套筒壁嵌于刻槽中并膠結(jié)，膠結(jié)處不漏水。
[0056] 橡膠密封墊8兩只，為條形正方形，內(nèi)緣正方形與所述法蘭中央正方形開(kāi)孔尺寸 相同。
[0057] 電子溫度計(jì)5底部在溢