透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置与方法
【专利摘要】本发明涉及一种透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置与方法，以模拟堵塞过程，为研究其机理提供基础。它包括一个套筒，套筒上部设有进水口和溢水口，下部与排水管连接；在套筒内设有透水性混凝土试件，透水性混凝土试件上部的套筒内设有模拟下雨时透水性混凝土路面上水的流动的模拟装置；在透水性混凝土上端和下端设有电阻率检测装置；同时透水性混凝土试件上下侧的套筒上设有压力表；所述排水管上设有流量检测装置。
【专利说明】透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置与方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及ー种透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置与方法，属于交通运输领域。
【背景技术】:
[0002]降雨产生的地面径流由于无法渗入地下而形成的市区内涝积水灾害。因此，如何能使降雨不产生或极少产生地表径流成为国内外城市，尤其是大都市十分关注的问题。透水型路面是ー种新兴的高滲透性路面结构，近几年我国许多城市已经开始引进这种新技术，这对于解决大都市的市内排水不畅问题起到巨大的作用。透水性路面的贯通性孔隙具有吸音、降噪的功能，除此之外，透水性路面还具有良好的生态功能，可以有效减缓城市热岛效应。但是透水型路面也有缺陷，由于孔隙较大，透水路面常常会被道路环境的砂土、灰尘和异物所堵塞，从而难以发挥透水型路面的功能，使其演变成非透水路面，造成经济上的浪费。传统的透水性混凝土路面堵塞试验装置只是通过对路面材料滲透系数进行測定，研究其堵塞情況，无法对堵塞的全过程进行实时监测，为此，发明了ー种新型的透水性混凝土孔隙堵塞模拟装置，通过对透水性混凝土试件渗透系数以及饱水试件电阻率的变化对堵塞过程进行全过程模拟，为研究透水性混凝土路面堵塞机理奠定基础。
【发明内容】
:
[0003]本发明的目的就是为解决上述问题，提供ー种透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置与方法，以模拟堵塞过程，为研究其机理提供基础。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]ー种透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置，它包括ー个套筒，套筒上部设有进水ロ和溢水ロ，下部与排水管连接；在套筒内设有透水性混凝土试件，透水性混凝土试件上部的套筒内设有模拟下雨时透水性混凝土路面上水的流动的模拟装置；在透水性混凝土上端和下端设有电阻率检测装置；同时透水性混凝土试件上下侧的套筒上设有压力表；所述排水管上设有流量检测装置。
[0006]所述透水性混凝土试件外部包裹橡胶套并通过内套筒与套筒安装在一起。
[0007]所述电阻率检测装置包括透水性混凝土试件上下端的铁丝网，两铁丝网与电源和万用表连接。
[0008]所述模拟装置为与电机连接的转速可调的螺旋桨。
[0009]所述溢水ロ有三个用以控制水头的高低。
[0010]采用透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置的试验方法，具体过程为:
[0011](I)计算透水性混凝土试件孔隙率；
[0012](2)測定透水性混凝土试件渗透系数；
[0013](3)砂颗粒堵塞试验
[0014]3-1)在滲透系数測定后，保持进水流量不变，取称量好的一定质量烘干后的砂ms，均匀的倒于透水性混凝土试件上表面；
[0015]3-2)观察在线纪录的排水管的流量，会发现出水管的流量会由于砂堵塞试件联通孔隙而降低，待流量Q1稳定后，利用达西定律求堵塞后的透水混凝土试件的滲透系数h ；
[0016]3-3)关掉电机和检测仪器，收集透水性混凝土试件上表面未进入孔隙的砂，以及沉淀于装置底座内的砂即随水流通过试件孔隙的砂，分别烘干称重得到msl和ms2，求出堵塞于试件孔隙内的砂质量m。；
[0017](4)试件堵塞过程中电阻率变化试验
[0018]在试验(3)开始时，測量透水性混凝土试件的电阻率入；
[0019]在加入砂后，观察透水性混凝土试件的电阻率会发现由于砂堵塞试件联通孔隙而使电阻率增大；
[0020]仅改变下面试验參数中的某ー个，研究相应參数对透水混凝土试件的抗堵塞能力的影响。这些參数包括:试件孔隙率、砂粒粒径与级配、试件上表面横向水流流速和试件上表面自由水面高度；
[0021]通过上述实验，得到透水性混凝土试件在堵塞全过程中滲透系数的变化，电阻率的变化以及堵塞在试件内的砂的级配曲线这3个指标，通过分析这3个指标的变化，研究透水性混凝土路面的堵塞规律。
[0022]所述步骤(I)中，采用量体积法測定透水性混凝土试件孔隙率，用游标卡尺量取试件的直径和高度，按照式(I)计算孔隙率:
【权利要求】
1.ー种透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置，其特征是，它包括ー个套筒，套筒上部设有进水口和溢水ロ，下部与排水管连接；在套筒内设有透水性混凝土试件，透水性混凝土试件上部的套筒内设有模拟下雨时透水性混凝土路面上水的流动的模拟装置；在透水性混凝土上端和下端设有电阻率检测装置；同时透水性混凝土试件上下侧的套筒上设有压力表；所述排水管上设有流量检测装置。
2.如权利要求1所述的透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置，其特征是，所述透水性混凝土试件外部包裹橡胶套并通过内套筒与套筒安装在一起。
3.如权利要求1所述的透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置，其特征是，所述电阻率检测装置包括透水性混凝土试件上下端的铁丝网，两铁丝网与电源和万用表连接。
4.如权利要求1所述的透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置，其特征是，所述模拟装置为与电机连接的转速可调的螺旋桨。
5.如权利要求1所述的透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置，其特征是，所述溢水ロ有三个用以控制水头的高低。
6.采用如权利要求1-5所述的任一透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置的试验方法，其特征是，具体过程为: (1)计算透水性混凝土试件孔隙率； (2)測定透水性混凝土试件渗透系数； (3)砂颗粒堵塞试验 3-1)在滲透系数測定后，保持进水流量不变，取称量好的一定质量烘干后的砂ms，均匀的倒于透水性混凝土试件上 表面； 3-2)观察在线纪录的排水管的流量，会发现出水管的流量会由于砂堵塞试件联通孔隙而降低，待流量Q1稳定后，利用达西定律求堵塞后的透水混凝土试件的滲透系数h ； 3-3)关掉电机和检测仪器，收集透水性混凝土试件上表面未进入孔隙的砂，以及沉淀于装置底座内的砂即随水流通过试件孔隙的砂，分别烘干称重得到msl和ms2，求出堵塞于试件孔隙内的砂质量m。； (4)试件堵塞过程中电阻率变化试验 在试验(3)开始时，測量透水性混凝土试件的电阻率入； 在加入砂后，观察透水性混凝土试件的电阻率会发现由于砂堵塞试件联通孔隙而使电阻率增大； 仅改变下面试验參数中的某ー个，研究相应參数对透水混凝土试件的抗堵塞能力的影响。这些參数包括:试件孔隙率、砂粒粒径与级配、试件上表面横向水流流速和试件上表面自由水面高度； 通过上述实验，得到透水性混凝土试件在堵塞全过程中滲透系数的变化，电阻率的变化以及堵塞在试件内的砂的级配曲线这3个指标，通过分析这3个指标的变化，研究透水性混凝土路面的堵塞规律。
7.如权利要求6所述的试验方法，其特征是，所述步骤(I)中，采用量体积法測定透水性混凝土试件孔隙率，用游标卡尺量取试件的直径和高度，按照式(I)计算孔隙率:式中:?—透水性混凝土试件孔隙率，%; Hi1——透水性混凝土试件浸水24小时后在水中测得的质量，g ； m2——透水性混凝土试件从水中取出后在的60°C烘箱内烘24小时后的质量，g ； V——体积法测出的透水性混凝土试件体积，cm3 ； P w-水的密度，g/cm3。
8.如权利要求1所述的试验方法，其特征是，所述步骤(2)中，实验时通过读取渗流排水管上流量，取曲线平稳时的Q值；根据压力表读取的在线纪录的透水性混凝土试件上表面及下表面的压力，由式(2)确定水力坡度J:
9.如权利要求1所述的试验方法，其特征是，所述步骤(4)中，电阻率确定过程为: 给透水性混凝土试件上下两侧通交流电压U，，利用该万用表测得通过试件的电流1，最終利用式(4)求得试件电阻RR=U/I (4) 在求得电阻R后利用电阻率计算公式(5)求得试件的电阻率入 入=RA/1 (5)。
10.如权利要求1所述的试验方法，其特征是，所述步骤3-3)中，堵塞于试件孔隙内的砂质量m。通过式(6)得到: mc=ms-msl-ms2 (b； 式中:ms—实验室所加砂的质量； msl—未进入孔隙的砂的烘干质量； ms2—沉淀于装置底座内的砂的烘干质量。
【文档编号】G01N27/04GK103439236SQ201310390322
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】崔新壮, 张炯, 高智珺, 张娜, 周亚旭, 隋伟, 汤潍泽 申请人:山东大学