本实用新型涉及道路工程技术领域，具体涉及一种常水头作用下的沥青路面渗水仪。
背景技术：
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随着我国经济的发展，沥青混合料类型的道路铺设进入一个快速车道。然而，在道路建设过程中，也出现了这样或那样的病害，其中水损害为沥青路面的典型早期损坏。沥青路面的早期损坏都与水息息相关，当水渗入到沥青路面的面层，首先滞留在沥青层当中，在其表层的压力下，水分开始下渗同时以自由水的形式存在，水体产生压力直接作用在沥青层，使其丧失集料之间的粘结力，最终沥青膜逐渐从集料的表面剥离。路面出现程度不同的唧浆、网裂、松散、坑槽等，这样会给我国的经济带来巨大的损失，给社会带来一定的影响。
而现场试验人员通过使用渗水仪来测量沥青路面的渗水性能，去评价沥青路面性能。针对目前实验室常用的渗水仪不会发生侧向漏水问题。
该实用新型应用于解决渗水仪的上述问题时，存在以下技术问题：
(1)无法循环补水，不能满足循环流域渗水系数的测定。
(2)仪器质量过重不易长距离搬动。
(3)为保持水头不变，补水设备限制了测试地点。
(4)测得渗水系数的数据，从中获得混合料信息过少，不能与级配设计和空隙率相联系。
(5)相对传统路面渗水仪，目前市场上还没有针对常水头作用下的渗水仪设备。
因此，需要提出一种更加适用的常水头作用下的沥青路面渗水仪，以满足使用需求。
技术实现要素：
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本实用新型的目的是提供一种常水头作用下的沥青路面渗水仪，便于在室内进行沥青路面在常水头作用下渗水系数的测定，有效解决测定时，侧向漏水，操作性复杂，结果不准确等问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供的一种常水头作用下的沥青路面渗水仪，包括：立柱支架，所述立柱支架上部设置有量筒，所述量筒上端设置有第一管道和第二管道，所述第一管道外接水源，在第一管道上安装有第一阀门开关，所述第二管道外接第三管道，所述第三管道一端设置有吸水泵，其另一端插设于蓄水桶中，所述第三管道上安装有可调压力表，所述量筒侧壁上还设置有量筒支管，以调整量筒内水面的高度，所述量筒下端固接第四管道的一端，所述第四管道的另一端固接筒体上部，在第四管道上安装有第二阀门开关，所述立柱支架中部设置有支撑平台，所述支撑平台上设置有筒体下部，所述筒体下部与所述筒体上部螺纹连接为一体，形成筒体结构，所述筒体结构中放置沥青混合料试件，所述立柱支架下部设置有旋转平台，所述旋转平台相对所述立柱支架转动，所述旋转平台上设置有装水桶，所述装水桶上端固接第五管道的一端，所述第五管道的另一端穿过所述支撑平台固接于所述筒体下部。
所述第一阀门开关、第二阀门开关结构相同，其包括筒状壳体，所述筒状壳体的一端固装于第一管道或者第四管道上，在所述筒状壳体内部的侧壁沿周向设置有多个第一条形凸块，所述筒状壳体内部还装设有第一杆体和第二杆体，所述第一杆体一端延伸至筒状壳体的外部，其另一端的端面沿周向设置有锯齿状凹槽，所述第一杆体杆壁沿周向设置有多个第二条形凸块，相邻两个第二条形凸块之间形成第一条形凹槽，所述第一条形凹槽与所述第一条形凸块相配合，所述第二杆体靠近所述第一杆体的一端沿周向设置有锯齿状凸起，相邻两个锯齿状凸起之间形成第二条形凹槽，所述锯齿状凸起与所述锯齿状凹槽的接触面相吻合，以保证锯齿状凸起嵌装于所述锯齿状凹槽中，所述第二杆体上套装有弹簧，所述弹簧一端顶抵于所述第一管道或者第四管道的管壁，其另一端顶抵于第二杆体上设置的限位块，在第一杆体的推动作用下，所述第二杆体另一端插设于所述第一管道或者第四管道中，以封堵所述第一管道或者第四管道。
所述筒状壳体内壁还设置有第一环形凸台和第二环形凸台，所述第一环形凸台位于第一杆体远离第二杆体的一侧，所述第一环形凸台挡止所述第二条形凸块，限位所述第一杆体的运动，所述第二环形凸台位于锯齿状凸起远离所述第一杆体的一侧，所述第二环形凸台挡止所述锯齿状凸起，限位所述第二杆体的运动。
所述可调压力表安装于所述吸水泵与所述第二管道之间的第三管道上。
所述立柱支架包括上支撑板和下支撑板，在所述上支撑板和下支撑板之间设置有立柱，所述立柱和上、下支撑板之间形成口字型立柱支架结构。
所述旋转平台为T形结构，所述装水桶置于所述T形结构的翼缘部上方，所述T形结构的腹板部插装于所述下支撑板中，且在所述T形结构的腹板部与所述下支撑板之间设置有轴承。
所述沥青混合料试件底部与所述筒体下部之间设置有密封条。
所述密封条为环状结构。
所述沥青混合料试件与所述筒体结构内壁之间设置有玻璃腻子。
本实用新型常水头作用下的沥青路面渗水仪的有益效果：
1、本实用新型的渗水仪各部分结构是首次组合，提出了一种新的整体结构；
2、本实用新型的渗水仪的产生，解决了渗水仪在常水头作用下测定渗水系数，还处于空白状态的技术问题；
3、本实用新型的渗水仪中的吸水泵提供了循环补水设备，满足循环流域渗水系数的测定；
4、本实用新型的渗水仪的结构便于拆装组合，便于携带。同时相比其他渗水仪的质量 50kg，本实用新型只须其一半；
5、本实用新型的渗水仪自身有补水系统，可以去任何测试地点，不再受到限制；
6、本实用新型的渗水仪，能够将渗水系数同空隙率、级配设计联系在一起，通过测得的渗水系数即可获得沥青混合料级配，对实际施工和设计具有很大的指导和参考意义；
7、本实用新型的渗水仪中围绕试样填充有玻璃腻子，克服了现有技术中路面渗水仪侧向漏水的一大难题，从而提高了渗水性能结果的准确性；
8、本实用新型为路面渗水系数的测定提供了一套完整、有效、独特的技术方案，克服了渗水仪侧向漏水问题，达到准确测试路面渗水性能的目的。
附图说明：
图1为本实用新型常水头作用下的沥青路面渗水仪的结构示意图；
图2为阀门开关的结构示意图；
图3为阀门开关第二杆体靠近第一杆体一端端部的主视图；
图4为图3的左视图；
图5为阀门开关第一杆体的结构示意图；
图6阀门开关筒状壳体内部的结构示意图；
图7为图6中A-A面的截面示意图；
图8为筒体上部的结构示意图；
图9为筒体下部的结构示意图；
图10为顶部透水石横截面的结构示意图；
图11为顶部透水石俯视图的结构示意图；
图12为量筒的结构示意图；
图13为立体支架的结构示意图；
图14为图13的仰视图；
图15为空隙率和渗水系数的线性关系图；
图中：1-立柱支架，2-量筒，3-第一管道，4-第二管道，5-第一阀门开关，6-第三管道， 7-吸水泵，8-蓄水桶，9-可调压力表，10-量筒支管，11-第四管道，12-第二阀门开关，13-支撑平台，14-筒体上部，15-筒体下部，16-第一弯折部，17-第二弯折部，18-沥青混合料试件， 19-密封条，20-玻璃腻子，21-旋转平台，22-装水桶，23-第五管道，24-轴承，25-筒状壳体， 26-第一条形凸块，27-第一杆体，28-第二杆体，29-锯齿状凹槽，30-第二条形凸块，31-第一条形凹槽，32-锯齿状凸起，33-第二条形凹槽，34-弹簧，35-限位块，36-第一环形凸台，37- 第二环形凸台，38-上支撑板，39-下支撑板，40-立柱，41-透水石。
具体实施方式：
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……) 仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
根据图1～图14所示，本实用新型提供的一种常水头作用下的沥青路面渗水仪，包括：立柱支架1，所述立柱支架1上部设置有透明玻璃量筒2，其材质为石英玻璃，在石英玻璃上设置有刻度值，通过所述刻度值读取到清水的渗水量，石英玻璃是一种化学稳定性非常好的材料，具有耐腐蚀和耐压力的特点，它和水、盐溶液以及大部分的酸不发生反应，只有氢氟酸可以腐蚀石英玻璃，它的耐酸性是陶瓷的30倍，是不锈钢的150倍，同时石英玻璃的耐用性也很高，其硬度高，不易被刮不花，所述量筒2为圆柱状，所述量筒2上端设置有第一管道3和第二管道4，所述第一管道3外接水源，所述第一管道3材质为不锈钢，在第一管道3 上安装有第一阀门开关5，所述第二管道4外接第三管道6，所述第二管道4向上倾斜设置，在本实施例中，所述第二管道4与所述第三管道6竖直部分的夹角为30°，所述第三管道6 一端设置有吸水泵7，其另一端插设于蓄水桶8中，通过所述吸水泵7将蓄水桶8内水抽上来，所述第三管道6上安装有可调压力表9，具体地说，是将所述可调压力表9安装于所述吸水泵7与所述第二管道4之间的第三管道6上，通过可调压力表9的表面读数，反应压力变化情况，并通过调整可调压力表9，使吸水泵7的吸力达到最佳状态，所述量筒2侧壁上还设置有向下倾斜设置的量筒支管10，以调整量筒2内水面的高度，所述量筒2下端固接第四管道11的一端，所述第四管道11的另一端固接筒体上部14，在第四管道11上安装有第二阀门开关12，所述立柱支架1中部设置有支撑平台13，所述支撑平台13上设置有筒体下部 15，所述筒体下部15与所述筒体上部14螺纹连接为一体，形成筒体结构，在本实施例中，是在筒体下部15的外壁上一定高度处朝向筒体内部弯折形成第一弯折部16，第一弯折部16 的端部朝向筒体上部14弯折延伸形成第二弯折部17，并在第二弯折部17的外缘上设置有螺纹，所述筒体上部14内壁设置有螺纹，所述筒体上部14与第二弯折部17螺纹连接，使得整个筒体形成一个整体结构，且所述筒体结构整个材质均为不锈钢，所述筒体结构中放置沥青混合料试件18，在所述沥青混合料试件18底部与所述筒体下部15之间设置有密封条19，在本实施例中，所述密封条19为环状结构，且所述沥青混合料试件18与所述筒体结构内壁之间设置有具有较高粘结强度和抗渗水性的玻璃腻子20，所述立柱支架1下部设置有旋转平台 21，所述旋转平台21相对所述立柱支架1转动，所述旋转平台21上设置有装水桶22，所述装水桶22上端固接第五管道23的一端，所述第五管道23的另一端穿过所述支撑平台13固接于所述筒体下部15，所述第一管道3、第四管道11及第五管道23均保持竖直状态，方便结构的组装。
进一步地，在本实施例中，所使用的阀门开关采用闸门式，在开关结构中运用了弹簧笔笔芯瞬时弹送的原理，通过按动开关，使阀门快速开起，解决了水流不能瞬间流出的问题，提高了渗水系数的精度，具体地说，所述第一阀门开关5、第二阀门开关12结构相同，其包括筒状壳体25，所述筒状壳体25的一端固装于第一管道3或者第四管道11上，在所述筒状壳体25内部的侧壁沿周向设置有多个第一条形凸块26，所述筒状壳体25内部还装设有第一杆体27和第二杆体28，所述第一杆体27一端延伸至筒状壳体25的外部，其另一端的端面沿周向设置有锯齿状凹槽29，所述第一杆体27杆壁沿周向设置有多个第二条形凸块30，相邻两个第二条形凸块30之间形成第一条形凹槽31，所述第一条形凹槽31与所述第一条形凸块26相配合，所述第二杆体28靠近所述第一杆体27的一端沿周向设置有锯齿状凸起32，相邻两个锯齿状凸起32之间形成第二条形凹槽33，所述锯齿状凸起32与所述锯齿状凹槽29 的接触面相吻合，以保证锯齿状凸起32嵌装于所述锯齿状凹槽29中，所述第二杆体28上套装有弹簧34，所述弹簧34一端顶抵于所述第一管道3或者第四管道11的管壁，其另一端顶抵于第二杆体28上设置的限位块35，在第一杆体27的推动作用下，所述第二杆体28另一端插设于所述第一管道3或者第四管道11中，以封堵所述第一管道3或者第四管道11。
进一步地，在所述筒状壳体25内壁还设置有第一环形凸台36和第二环形凸台37，所述第一环形凸台36位于第一杆体27远离第二杆体28的一侧，所述第一环形凸台36挡止所述第二条形凸块30，限位所述第一杆体27的运动，所述第二环形凸台37位于锯齿状凸起32 远离所述第一杆体27的一侧，所述第二环形凸台37挡止所述锯齿状凸起32，限位所述第二杆体28的运动，以在阀门开关内部弹簧34失效的情形下，通过设置的第一环形凸台36和第二环形凸台37来限制第一杆体27和第二杆体28的运动进行限位。
进一步地，所述立柱支架1起支撑量筒2和筒体的作用，其包括所述立柱支架1包括上支撑板38和下支撑板39，在所述上支撑板38和下支撑板39之间设置有立柱40，所述立柱 40和上、下支撑板之间形成口字型立柱支架1结构，所述旋转平台21为T形结构，所述装水桶22置于所述T形结构的翼缘部上方，所述T形结构的腹板部插装于所述下支撑板39中，且在所述T形结构的腹板部与所述下支撑板39之间设置有轴承24。
且在工程实践中，具体的一个实施例中，可采用仪器整体高度75cm，透明玻璃量筒2 的高度为10cm，直径为15cm，筒壁厚度2mm，第一管道3长度为10cm，内径为1cm，壁厚为2mm，第一、第二阀门开关的长度均为8cm，内外直径分别为2cm、2.4cm，第一杆体 27的直径小于5mm，筒体高度为10cm，筒体下部15高度6cm处弯折形成第一弯折部16，且第一弯折部16长度为4mm，筒体内壁直径为13cm，第三四管道长度为10cm，内径为1cm，第五管道23长度为4cm，装水桶22的内径100mm，高度为6cm，厚度为2mm，立柱40为直径2cm，高36cm的圆柱结构，上支撑板38与支撑平台13之间距离为20cm。
下面结合附图详细描述一下本实用新型一种常水头作用下的沥青路面渗水仪的一次使用过程，具体步骤如下：
步骤1：安装渗水仪
将所述立柱支架1放置在工作台上，在所述旋转平台21上放置装水桶22，在所述立柱支架1上部放置量筒2，将筒体结构放置于支撑平台13上，量筒2通过第一管道3外接水源，通过第二管道4连接第三管道6，第三管道6一端设置有吸水泵7，其另一端插设于蓄水桶8 中，通过第四管道11与筒体结构的筒体上部14连通，装水桶22通过第五管道23与筒体结构的筒体下部15连通；
步骤2：放置沥青混合料试件
转动旋转平台21，将筒体上部14与筒体下部15分离，在筒体下部15的底部涂抹一圈密封条19，其宽度4mm，高度1cm，在本实施例中，密封条19材质为玻璃腻子20，使得密封条19牢固地粘结在筒体下部15的底部上，将沥青混合料试件18放置于所述密封条19上，使其位于筒体中心，向沥青混合料试件18与筒体下部15之间注入玻璃腻子20进行密封填充，并使玻璃腻子20适当高出试件得高度，以保证在将筒体上部14与筒体下部15旋合时，玻璃腻子20能进一步被挤压，使玻璃腻子得到充分挤压填充于筒体与沥青混合料试件侧壁之间，达到侧壁不漏水的目的，然后在沥青混合料试件18上部放置透水石41，通过所述透水石41，能够及时的将水向下排出，不会存在积水，在本实施例中，透水石41为2.5Kg/块；
步骤3：通过渗水仪进行渗水系数的测定
步骤3.1：转动旋转平台21，将筒体上部14与筒体下部15旋接为一体；
步骤3.2：打开第一阀门开关5，将清水通过第一管道3给入量筒2中并注满量筒2，然后关闭第一阀门开关5；
步骤3.3：打开吸水泵7，并调整吸水泵7，使得压力表达到设定压强，通过第三管道6 从蓄水桶8中吸水，并通过第二管道4给入量筒2中，对量筒2进行补水；
步骤3.4：打开第二阀门开关12，使量筒2中的清水通过第四管道11给入筒体结构，水流渗透过沥青混合料试件18，启动秒表进行计时，规定时间内读记量筒2刻度一次，计算得到渗水量，计算得到渗水系数，调节量筒支管10在量筒2上的位置，在相同时间内读记量筒 2刻度一次，计算得到渗水系数，重复上述操作，测试得到出多个渗水系数，取其平均值。
渗水系数的计算，参照《土工试验规程》(SL237-1999)《公路土工试验规程》(T0129-93) 的规定：
常水头渗水系数计算：
规定时间内通过试件的渗水量为Q:
Q＝ν×A (a)
根据达西定律：
ν＝k×i (b)
由(a)式，(b)式，(c)式联合得出：
Q＝k×(Δh/L)×A
k＝Q×L/(Δh×A)
式中：Q-规定时间内通过试件的渗水量，cm3/s；
k-渗水系数cm/s；
A-沥青混合料试件芯样的横截面积，cm2；
L-渗流长度，cm；
Δh-水头差，cm；
ν-渗透流速，m/s；
i-水力梯度。
根据步骤3.4得到的渗水系数，计算得到空隙率，并通过空隙率得到沥青混合料试件18 的级配，最终确定沥青混合料的选取，其具体过程如下：
对于空隙在混合料中的分布是复杂的，本实用新型采用分形维数的手段，来指导沥青混合料的选取，SAM沥青混合料级配类型为间断级配，集料分形为二重分布，DC，Df分别为粗集料和细集料粒径分布的分维数，通过现有技术查取资料，可知集料质量分布函数公式如下：
式中：P-集料粒径质量分布函数；
D-集料粒径质量分布分形维数；
DC-粗集料粒径分布的分维数；
Df-细集料粒径分布的分维数；
r-集料中某种颗粒的筛孔尺寸；
rmax-最大公称粒径尺寸；
rDCF-粗细集料的分界点；
从而得到集料级配分维数D与分形空隙率的关系，且：
式中：M-沥青混合料质量；
ρ-混合料毛体积密度；
V-集料的总体积；
又：
M(r)＝cr3-D (4)
由公式(4)，(5)式联立，得出公式：
式中：V(r)-间断级配集料中粒径小于r集料的分形体积；
V-集料的总体积；
ρ-混合料毛体积密度；
r-集料中某种颗粒的筛孔尺寸；
rmax-最大公称粒径尺寸；
M(r)-直径小于r的沥青混合料质量；
M-沥青混合料总质量；
由公式(3)，(6)式联立，得出公式：
然后，根据在r∈(rDCF，rmax)内的级配骨料分形体积：
对区间(rDCF，rmax)的V(r)求积分：
在r∈(rmin，rDCF)内的级配骨料分形体积：
对区间r∈(rmin，rDCF)的V(r)求积分：
从而得知级配骨料分形空隙率为：
因而获得沥青混合料的空隙率与维数D之间的关系式。
目前沥青路面渗水性能的测定多采用路面渗水仪所测得的渗水系数来表示。而对于常水头渗透试验常适用于渗水系数较大的路面。所谓渗水系数为材料本身渗流性能的一个指标，它取决于材料的性质，如颗粒排列，填充状况。由此可通过渗水系数与空隙率之间的关系，取指导沥青混合料级配设计。SMA-13集料质量通过率见表1：
表1 SMA-13集料质量通过率
通过将SMA-13级配通过压实将空隙率分别调整为5％、6％、7％、8％、9％，将这5个试件统一选用5％的油石比，经搅拌锅拌和旋转压实制成马歇尔试验试件(直径φ101.6mm，高度63.5mm)，将试件放入渗水仪仪器中进行测试，测试结果见表2；
表2不同空隙率试件的渗水系数结果
将表2中所得到的空隙率和渗水系数绘制线性图，如图15所示，对空隙率与渗水系数进行相关性分析，得到空隙率与渗水系数的线性关系如下：
Y＝395.4x-1735.4 (14)
式中：X为空隙率，Y为渗水系数。
通过渗水仪测得渗水系数后，将渗水系数代入上式(14)中，得到相应空隙率，然后将空隙率代入上式(12)和(13)中，获得维数DC，Df，然后将其代入上式(1)和(2)中，最终得到沥青混合料的级配，将渗水系数与级配设计紧密联系在一起，促使沥青混合料试件 18通过维数能快速得知其级配组成。
在本实用新型中所使用的阀门开关，是在所述筒状壳体25内部的侧壁沿周向设置有多个第一条形凸块26，这些第一条形凸块26就相当于导轨，第一杆体27分为两个部分，一部分直接用手进行按动，称为第一杆体27上部，另一部分随着手的按压运动，称为第一杆体 27下部，第一杆体27上部外壁沿周向设置有多个第二条形凸块30，相邻两个第二条形凸块 30之间形成第一条形凹槽31，当所述第一条形凹槽31与所述第一条形凸块26相配合时，按动第一杆体27时，第一杆体27是不会转动的，第一杆体27下部的端面沿周向设置有锯齿状凹槽29，所述第二杆体28靠近所述第一杆体27下部的一端沿周向设置有锯齿状凸起32，相邻两个锯齿状凸起32之间形成第二条形凹槽33，所述锯齿状凸起32与所述锯齿状凹槽29 的接触面相吻合，以保证锯齿状凸起32嵌装于所述锯齿状凹槽29中，且所述锯齿状凹槽29 与锯齿状凸起32的末端都是锲状结构，当第一杆体27向下按压到一定位置，第二杆体28的锯齿状凸起32嵌装于第一杆体27下部的锯齿状凹槽29，推动第二杆体28向下运动，然后继续向下按压第一杆体27，第一条形凸块26从第一条形凹槽31中滑出，在弹簧34的扭转作用下，第二杆体28和第一杆体27转动，第二条形凸块30的端部顶抵于第一条形凸块26，呈工作弹出状态，第二杆体28的端部封堵所述第一管道3或者第四管道11，弹簧34被压缩，再继续按压第一杆体27，在弹簧34的扭转作用下，第二杆体28和第一杆体27转动，当第一条形凹槽31与所述第一条形凸块26相配合时，第一杆体27是不会转动，只会沿着第一条形凸块26回退，在弹簧34的弹力作用下，第二杆体28回退，呈不工作收缩状态，解除对所述第一管道3或者第四管道11的封堵。
本实用新型中采用的弹簧34，其中间部位也使用了很紧密的圈数，使得弹簧34的两端至中间部位均为紧密结构，则从受力的角度来说，如果在弹簧34的中段并紧，那么中间并紧的部分就不会发生弹性变形了，实际上效果接近于把一个弹簧34分成了两个串联的弹簧34，假定中段不并紧的弹簧34的弹性系数为K，那么中间并紧后弹簧34的弹性系数就变成了k/2，弹性系数变为了原来的一半，同样的行程下，按压开关的力可以减小为原来的一半，提高按动开关的舒适度。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。