一种ogfc模拟降雨的装置及透水性能测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种OGFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，包括试验支架，雨量控制器，车辙板试验槽，透水计量器，水压控制器。通过水压控制器可以控制进水的流量，模拟自然环境下雨水对透水路面的作用；通过水压控制器的输水管连接雨量控制器，将雨量控制器连接在试验支架上；在雨量控制器下放置车辙板试验槽，车辙板试槽下有可以调整高度的承托架，车辙板试验槽内放置车辙板试件，车辙板试验槽下放置透水计量器；透水计量器可以收集并准确计量一段时间内的水流量。本实用新型具有接近实际降雨，综合水在车辙板试件内竖向与横向联动渗流工况，流量控制精确，测试结果严密准确的优势。
【专利说明】一种OGFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪 【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种OGFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪。 【【背景技术】】
[0002] 开级配抗滑磨耗层(Open Graded Friction Course，简称0GFC)又称排水式沥青 混凝土磨耗层或透水路面，一般具有较高的孔隙率（18%~25%)，可以将路面范围内的降 雨及时渗入路面内部，并通过其连通孔隙将雨水排出，可防止车辆水滑现象的出现，也可减 少城市中降雨的洪峰流量，降低行车噪音的功能，从而提高雨天行车的安全性。
[0003] 由于目前国内外常用变水头渗水系数仪来测定透水性路面的渗水系数。我国现行 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中规定采用变水头渗水系数仪测定碾压成型的沥 青混合料试件的渗水系数。透水性沥青混合料试件的渗水系数测定是按照水位从600ml下 降至100mL所需的时间为标准，用固定渗水量500ml除以实测的时间便得到渗水系数。而在 实际操作中，由于透水性试件渗水速率快，水位线下降过快，当水位线到达100mL刻度线时 会存在计时误差较大，最终得到的渗水系数不准确的情况;因此这种方法不严密，测出的数 据误差较大，不精确，并且该仪器不能模拟实际工况，测出的数据只是垂直方向的渗水系 数，本实用新型研制出一种可以模拟实际降雨工况的透水性能测试仪，并公开一种更为严 密精确的试验测试方法。
[0004] OGFC路面的透水性大小对实现城市防洪功能有重要影响，选择适合本城市的OGFC 路面是很重要的，透水性太小的OGFC路面在降雨突然来临时来不及排出入渗的降水会出现 积水，形成路面漫流及城市内涝，从而失去了透水性路面的意义，而透水性过大的OGFC路面 又存在强度不足，集料容易飞散，路面容易受到水损害，所以选择一种透水性能恰到好处的 OGFC路面是至关重要的。本实用新型就是通过模拟降雨的实际工况来准确测试并得到OGFC 试件的极限透水系数，最终指导OGFC路面的设计。本实用新型在实验室模拟自然工况，操 作简单容易，试验结果真实可靠。 【【实用新型内容】】
[0005] 针对上述问题，本实用新型要解决的问题是提供一种OGFC模拟降雨的装置及透水 性能测试仪，该测试仪能够模拟实际降雨工况，能严密精确地测试试件的极限透水强度及 渗水系数。
[0006] -种OGFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，包括水压控制器1、用于模拟降雨的 雨量控制器5、车辙板试验槽9和透水计量器12，所述的水压控制器1的出水口处连接有水管 15,水压控制器1通过水管15与所述的雨量控制器5的进水口连接，水压控制器1通过水管15 稳定地为雨量控制器5供水，所述的车辙板试验槽9设置在雨量控制器5的正下方，车辙板试 验槽9与雨量控制器5的形状相同，车辙板试验槽9内设置有待检测的车辙板试件10，车辙板 试验槽9侧壁上开设有排水面，车辙板试验槽9用于使车辙板试件10模拟接受雨量控制器5 模拟的降雨，所述的透水计量器12设置该排水面的下方并接收车辙板试验槽9从该排水面 排出的水，透水计量器12用于测量所述的车辙板试件10的透水量。
[0007] 所述的水管15上设置有流速流量计3和进水控制阀门4,所述的流速流量计3设置 在水压控制器1的出水口处，流速流量计3用于测量水压控制器1出水口处水的流量和流速； 所述的进水控制阀门4设置在雨量控制器5的进水口处，进水控制阀门4用于控制雨量控制 器5的流量。
[0008] 所述的雨量控制器5底部设置有出水面，该出水面上均匀开设有若干出水孔，通过 该出水面使雨量控制器5模拟出降雨，该出水面与车辙板试验槽9均为正方形，且该出水面 的边长不大于车辙板试验槽9内壁的边长。
[0009] 所述的车辙板试验槽9为具有一个底面和三个侧面的正方形透明盒子，没有侧面 的一侧设置为排水面，与该排水面相邻的侧面上设置有刻度线11，所述的刻度线11用于测 量车辙板试验槽中的水位。
[0010] 所述的车辙板试件10的形状为正方形，车辙板试件10的边长小于车辙板试验槽9 内腔的边长，车辙板试件10的高度小于车辙板试验槽9的高度，所述的车辙板试验槽9的底 面和三个侧面分别与所述的车辙板试件10上对应的底面和侧面之间密封。
[0011] 透水计量器12上开设有排水槽14,排水槽14上设置有排水槽流量计13,排水槽流 量计13用于测量排水槽中水的流量。
[0012] 所述的透水计量器12选用方形无顶面的透明盒子，透水计量器12的内表面设置有 用于显示透水计量器12中水位的刻度，所述的排水槽14开设在透水计量器12的侧面。
[0013] 所述的车辙板试验槽9的底部设置有水平的承托平台8,所述的承托平台8的底部 设置有高度调节装置，所述的高度调节装置用于调整承托平台8水平度。
[0014] 所述的雨量控制器5上连接有试验支架7,所述的试验支架7用于支撑雨量控制器5 使雨量控制器5的位置固定。
[0015] 所述的试验支架7选用杆件，所述的试验支架7的一端固定在承托平台8上，试验支 架7的另一端设置有支撑卡口 6，所述的试验支架7通过支撑卡口 6与雨量控制器5连接并使 雨量控制器5的位置固定。
[0016] 本实用新型的一种OGFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪具有如下有益效果：
[0017] 采用上述技术方案的OGFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，使用时，水由水压 控制器1经过稳定加压按照一定流量进入到雨量控制器5中，通过调节水压控制器的压力能 够初步控制水从水压控制器流出的流量，进而通过水压控制器和雨量控制器能够得到想要 模拟的降雨强度，雨量控制器模拟的降雨降在车辙板试验槽中的车辙板试件上，水通过车 辙板试件即OGFC试件内部连通孔隙渗透并最终从车辙板试验槽的排水面流出进入到透水 计量器中，当透水计量器测得的水的渗透出水流量与雨量控制器模拟的降雨量相同时，水 运动达到极限平衡，此时的渗透出水流量或降水输入流量便是OGFC试件的极限透水强度。
[0018] 进一步的，通过在水压控制器1的出水口处设置流速流量计测量水压控制器1出水 口处水的流量和流速，在雨量控制器的进水口处设置进水控制阀门，通过进水控制阀门能 够控制雨量控制器5的流量来模拟不同强度的降水，同时通过流速流量计方便的测量并观 察降雨的流量，当流速流量计上显示的流量与透水计量器测得的水的渗透出水流量相同 时，水运动达到极限平衡，此时的渗透出水流量或降水输入流量便是OGFC试件的极限透水 强度。
[0019] 进一步的，降雨量控制器的出水面、车辙板试验槽和车辙板试件均设置为正方形， 车辙板试验槽为具有一个底面和三个侧面的正方形透明盒子，车辙板试验槽的底面和三个 侧面分别与车辙板试件上对应的底面和侧面之间密封，不得有水从车辙板试件与车辙板试 验槽的接缝渗出，本实用新型的车辙板试验槽和车辙板试件能够更准确地模拟在降雨时 OGFC路面的实际工况。
[0020] 进一步的，车辙板试验槽为正方形透明盒子，在与该排水面相邻的侧面上设置有 刻度线，在模拟小于OGFC试件的极限透水强度的降雨时，可以通过车辙板试验槽内的刻度 线读出沿水排出方向车辙板试验槽最内侧与出水侧的水头高度差，便可以计算得到此时的 水力坡度和横向过水断面面积，最终计算得到对应的车辙板试件的横向渗透系数、流速。
[0021] 进一步的，承托平台的底部设置有高度调节装置，高度调节装置用于调整承托平 台水平度，进而能够确保车辙板试验槽处于水平状态，使得实验结果更加准确、可靠。
[0022] 本实用新型的一种OGFC模拟降雨的装置及透水性能测试结构简单、加工制作方便 且投入成本低，使用操作简便且使用效果好，测试数据准确。本实用新型能够模拟实际降水 工况，综合了车辙板试件竖向与横向联动渗透工况，使测试结果严密准确，能够准确测试出 透水路面的极限透水强度及横向渗水系数，解决了变水头渗水系数仪由于计时误差较大导 致的实验结果不准确的问题。 【【附图说明】】
[0023]图1为本实用新型的结构不意图。
[0024] 其中：1-水压控制器;2-水压控制器阀门；3-流速流量计;4-进水控制阀门；5-雨量 控制器;6-支撑卡槽;7-试验支架;8-承托平台；9-车辙板试验槽；10-车辙板试件；11-刻度 线；12-透水计量器;13-排水槽流量计;14-排水槽;15-水管。 【【具体实施方式】】
[0025] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0026] 如图1所示。为解决现有技术存在的问题，本实用新型采用的技术方案是：一种 OGFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于，降雨装置为立式的降雨装置，水压控 制器1的出水口一端连接在雨量控制器5的上端的进水口处，雨量控制器5固定在试验支架7 上，试验支架7下部有一个承托平台8,承托平台8上放置车辙板试验槽9,在车辙板9试验槽 下方放置透水计量器12。
[0027]所述的水压控制器1，是一个体积为50L的圆柱型桶状物，在桶的顶部有水压控制 阀门2和加压栗，在桶的底部有水管15将水导出，在水管15上设有流量流速计量表3。
[0028] 所述的雨量控制器5是模拟降雨的主要装置，是一个30cm*30cm的正方形透明盒 子，盒子底部开设有81个直径为1mm的圆孔，盒子顶部开设一个直径为14mm的进水口，进水 口带有控制阀门4,控制阀门4用于控制雨量控制器5的流量。
[0029] 所述的水压控制器1与所述的雨量控制器5之间采用拆卸分离式结构连接，水压控 制器1的输水口用带有流量流速计3的水管15连接在雨量控制器的顶部进水口上。
[0030] 所述的试验支架7上设置有一根支撑卡扣6,试验支架7通过支撑卡扣6可以与雨量 控制器5连接且固定，试验支架7的底部是一个承托平台8,承托平台8底部四角位置设置有 高度调节装置，通过高度调节装置可以调节四个角点的高度，进而调节承托平台8的水平 度。
[0031]所述的车辙板试验槽9是一个长和宽都为31cm的透明的正方形盒子，盒子的内表 面设置有刻度线11，通过刻度线11可以清晰的观察车辙板试验槽9中水头高度，盒子的顶部 不密封，以便车辙板试件10顶部可以接受雨量控制器5模拟的降雨，盒子的底部及三个侧面 封闭，三个侧面的密封板高是l〇cm，留一个侧面排水。
[0032]所述的车辙板试件10的长、宽和高分别为30cm、30cm和5cm，车辙板试件10用有密 封作用的桐油泥黏贴于车辙板试验槽9中，使车辙板试验槽9与底部、封闭的三个侧面与车 辙板试件10的对应面保持密封，不得有水从试件与试槽的接缝处渗出。
[0033] 所述的透水计量器12是一个20cmX 35cm的透明盒子，盒子的内表面有刻度，可以 清晰的观察水头高度和容积;盒子的侧面开设有排水槽14,排水槽14上安装了排水槽流量 计13〇
[0034] 参见图1:
[0035]在试验开始前，首先将车辙板试件10用密封材料粘结在车辙板试验槽9内，车辙板 试件10的底面与侧面分别对应着与车辙板试验槽9的底部和封闭的三个侧面保持密封，不 得有水从试件与试槽的接缝处渗出；调整好水压控制器1及雨量控制器5，使雨量控制器5保 持一定的降水强度，观察车辙板试件表面将要形成横坡漫流的时刻，记录一段时间段内的 降水输入流量值和渗透出水流量值，如果降水强度太小就逐渐加大降水强度，直到某个时 亥IJ，车辙板试件10的表面将要形成横坡漫流时，记录一段时间段t内的降水输入流量值 qi (流速流量计3显示的流量)和渗透出水流量值q2(排水槽流量计13显示的流量），当两者相 等时，即qi = q2,水运动达到极限平衡，此时的渗透出水流量或降水输入流量便是车辙板试 件的极限透水强度qa = qi = q2。
[0036]在小于OGFC试件的极限透水强度的降雨强度下，可以通过车辙板试槽9内的刻度 线11读出沿水排出方向上车辙板试验槽最9内侧水面高度H2与出水测水面高度H1的水头高 度差A H，便可以计算得到此时的水力梯度I和横向过水断面面积A，最终计算得到对应的试 件横向渗透系数K和渗流速度V。
[0037]其中渗透系数的测试原理采用达西定律V=KI;
[0038]式中：
[0039] V为水的渗流速度，cm/s ,:
[0040] I为水力梯度，其中
[0041 ] L为车辙板试件渗径长皮，cm;
[0042] A为横向透水断面面积，cm2，A=ΗΛ，b为车辙板宽度，cm;
[0043] q 为流量，cm3/s;
[0044] K为渗透系数，cm/s;
[0045] 则车辙板试件渗透系数为：
[0046]
[0047] 实用新型的优点和积极效果:本实用新型与现有的技术相比具有以下优点：结构 简单、加工制作方便且投入成本低，使用操作简便且使用效果好，密封性良好，测试数据准 确。本实用新型能够模拟实际降水工况，综合了车辙板试件竖向与横向联动渗透工况，使测 试结果严密准确，能够准确测试出透水路面的极限透水强度及横向渗水系数，解决了变水 头渗水系数仪由于计时误差较大导致的实验结果不准确的问题。
【主权项】
1. 一种OGFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于，包括水压控制器（1)、用 于模拟降雨的雨量控制器(5)、车辙板试验槽(9)和透水计量器（12)，所述的水压控制器（1) 的出水口处连接有水管（15)，水压控制器(1)通过水管（15)与所述的雨量控制器(5)的进水 口连接，水压控制器（1)通过水管（15)稳定地为雨量控制器(5)供水，所述的车辙板试验槽 (9)设置在雨量控制器(5)的正下方，车辙板试验槽(9)与雨量控制器(5)的形状相同，车辙 板试验槽(9)内设置有需要检测的车辙板试件（10)，车辙板试验槽(9)侧壁上开设有排水 面，车辙板试验槽(9)用于使车辙板试件（10)接受雨量控制器(5)模拟的降雨，所述的透水 计量器（12)设置该排水面的下方并接收车辙板试验槽(9)从该排水面排出的水，透水计量 器(12)用于测量所述的车辙板试件（10)的透水量。2. 根据权利要求1所述的一种0GFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于，所 述的水管（15)上设置有流速流量计(3)和进水控制阀门（4)，所述的流速流量计(3)设置在 水压控制器（1)的出水口处，流速流量计(3)用于测量水压控制器（1)出水口处水的流量和 流速;所述的进水控制阀门（4)设置在雨量控制器(5)的进水口处，进水控制阀门（4)用于控 制雨量控制器(5)的流量。3. 根据权利要求1所述的一种0GFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于，所 述的雨量控制器(5)的底部设置有出水面，该出水面上均匀开设有若干出水孔，通过该出水 面使雨量控制器(5)模拟出降雨，该出水面与车辙板试验槽(9)均为正方形，且该出水面的 边长不大于车辙板试验槽(9)内壁的边长。4. 根据权利要求1所述的一种0GFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于，所 述的车辙板试验槽(9)为具有一个底面和三个侧面的正方形透明盒子，没有侧面的一侧设 置为排水面，与该排水面相邻的侧面上设置有刻度线（11)，所述的刻度线（11)用于测量车 辙板试验槽中的水位。5. 根据权利要求4所述的一种0GFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于，所 述的车辙板试件（10)的形状为正方形，车辙板试件（10)的边长小于车辙板试验槽(9)内腔 的边长，车辙板试件（10)的高度小于车辙板试验槽(9)的高度，所述的车辙板试验槽(9)的 底面和三个侧面分别与所述的车辙板试件(10)上对应的底面和侧面之间密封。6. 根据权利要求1所述的一种0GFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于，透 水计量器（12)上开设有排水槽（14)，排水槽（14)上设置有排水槽流量计（13)，排水槽流量 计（13)用于测量排水槽中水的流量。7. 根据权利要求6所述的一种0GFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于，所 述的透水计量器（12)选用方形无顶面的透明盒子，透水计量器（12)的内表面设置有用于显 示透水计量器(12)中水位的刻度，所述的排水槽(14)开设在透水计量器(12)的侧面。8. 根据权利要求1所述的一种0GFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于，所 述的车辙板试验槽(9)的底部设置有水平的承托平台（8)，所述的承托平台（8)的底部设置 有高度调节装置，所述的高度调节装置用于调整承托平台（8)水平度。9. 根据权利要求1所述的一种0GFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于，所 述的雨量控制器(5)上连接有试验支架(7)，所述的试验支架(7)用于支撑雨量控制器(5)并 使雨量控制器(5)的位置固定。10. 根据权利要求9所述的一种0GFC模拟降雨的装置及透水性能测试仪，其特征在于， 所述的试验支架(7)选用杆件，所述的试验支架(7)的一端固定在承托平台（8)上，试验支架 (7)的另一端设置有支撑卡口（6)，所述的试验支架(7)通过支撑卡口（6)与雨量控制器(5) 连接并使雨量控制器(5)的位置固定。
【文档编号】G01N15/08GK205426738SQ201521069644
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月19日
【发明人】李辉, 樊昌翼, 刘奇凤, 焦盼飞, 张华赞
【申请人】长安大学