透水型沥青路面蒸发率测试装置及方法与流程

本发明属于沥青路面功能评价领域，具体涉及一种透水型沥青路面蒸发率测试装置及方法。

背景技术：

在过去的几十年间，我国铺筑的公路沥青路面主要是传统密级配沥青路面。这种路面面层的空隙率小，路表雨水很难沿竖向渗入结构内部，从而保护了路面结构免受雨水的冲刷，减少了唧泥病害的发生。但是，由于传统路面不透水，雨季降落到路表的雨水主要通过下水管道排出，当不透水道路的面积逐年扩大，排水管网的排水压力也不断增大，往往导致城市道路出现雨季内涝的现象。另一方面，由于传统路面不透水，水主要依靠排水管网排出，这就导致地下水得不到雨水的有效补充，阻碍了水文水资源的健康发展。

针对传统路面这些问题，近年来我国大力提倡发展基于海绵城市的透水型沥青路面。初步的实践表明，透水型沥青路面各结构层的高透水特性能缓解道路排水管网的排水压力，有效补充地下水。除此之外，道路工作者还期望依赖其良好的蓄水性，发挥高温条件下通过所蓄雨水的蒸发来降低路表环境温度的效果，起到缓解城市热导效应的目的。因此，透水快、蓄水足和蒸发大是海绵城市建设对透水型沥青路面的主要功能要求。

目前，针对沥青混合料的透水和排水特性，道路工作者在透水性能的试验装置、评价指标和透水性的衰减因素等方面进行了大量研究，取得了丰硕成果，在多孔沥青混合料的蓄水性能方面也陆续开展研究。但是，沥青路面所蓄水的蒸发性能没有得到深入分析。因此，发明透水型沥青路面蒸发率测试装置及方法具有重要的实用价值。

技术实现要素：

本发明提供在经历降雨之后透水型沥青路面蓄水情况下蒸发率的室内测试装置及方法，它能够便捷地测试出路面的蒸发率，便于从发挥路面蒸发、缓解热效应角度优化路面结构形式。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种透水型沥青路面蒸发率测试装置，包括雨水降落台和入渗桶，所述雨水降落台位于所述入渗桶上方，所述雨水降落台包括方形的水箱，所述水箱的底板上设有多个通孔，所述入渗桶为方形桶体，所述入渗桶内相对的两个侧板上设有板垛，装有板垛的两个侧板在板垛上方的部分设有多个透水孔。

作为优选，在含有透水孔的侧板的外壁装有集水槽。

作为优选，所述入渗桶外侧板垛下方的部分裹覆有隔温材料层。

作为优选，所述水箱的下方设有两个板腿，所述水箱的两个板腿分别装配在所述入渗桶内设有板垛的两个侧板上。

作为优选，所述透水孔由内至外向下倾斜设置。

一种透水型沥青路面蒸发率测试方法，包括以下步骤：

步骤1：根据待评价透水路面的碎石基层，准备相同级配的干燥碎石，分三层倒入入渗桶内并逐层干捣，然后，取出干燥碎石，称取质量m0，把干燥碎石放在清水中浸泡，取出吸水后的碎石，用毛巾吸出表面水分后，称取质量为m1，把浸过水的碎石烘干后，分三层倒入入渗桶内并逐层干捣，获得级配碎石层；

步骤2：根据待评价路面的面层结构和面层材料，采用轮碾法成型多孔沥青混凝土板，当待评价路面的面层为多层时，多孔沥青混凝土板应逐层碾压成型，放入入渗桶的板垛上，在多孔沥青混凝土板的上表面，沿与板垛垂直的板边采用橡皮泥封堵，防止水分从侧向流出；

步骤3：称量入渗桶、干燥级配碎石和多孔沥青混凝土的总质量m2；在入渗桶上装配雨水降落台，向水箱内注入（m1-m0）g水，待集水槽的排水口不再向外流水时，从入渗桶上移开雨水降落台，称取入渗桶及其中吸水级配碎石和多孔混凝土的质量m3；

步骤4：把入渗桶连同吸水级配碎石和多孔沥青混凝土一起放入烘箱中，烘干一段时间后称量三者总重量m4，计算水分蒸发率。

作为优选，所述步骤1中在装配碎石基层时，将干燥碎石分三层倒入入渗桶内，每倒一层采用钢制铁棒干捣50次。

作为优选，所述步骤1中干燥碎石在清水中浸泡的时间为24h。

作为优选，所述步骤4中烘箱的温度为45℃，烘干时间为5h。

作为优选，所述步骤4中的水分蒸发率通过以下公式计算得到：

，式中，z为水分蒸发率。

本发明的有益效果是：

（1）本发明中的测试装置实现了对透水型沥青路面中雨水渗入过程的模拟，装置易于加工制作，且成本低；

（2）本发明中的测试方法很好的模拟了雨水在透水型路面中的蒸发过程，并能准确的计算蒸发率，具有操作简洁、无需繁琐过程的优势。

附图说明

图1为透水型沥青路面蒸发率测试装置的结构示意图；

图2为雨水降落台的俯视图；

图3为入渗桶的俯视图；

图4为入渗桶的侧视图。

附图标记列表：

1-雨水降落台；2-入渗桶；3-多孔沥青混凝土板；4-级配碎石；5-集水槽；6-气凝胶毡；7-板垛；8-通孔；9-橡皮泥；10-透水孔；11-水箱；12-板腿。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

为了模拟水分在多孔沥青层和碎石层之间的蒸发过程，本发明提供的试验装置如图1所示。装置主要分为上部的雨水降落台1和下部的入渗桶2，雨水降落台1包括方形的水箱11，水箱11的下方设有两个板腿12，水箱11通过板腿12与入渗桶2连接，水箱11的底板上设有多个通孔8，入渗桶2为方形桶体，入渗桶2内相对的两个侧板上设有板垛7，水箱11的两个板腿12分别装配在入渗桶2内设有板垛7的两个侧板上。装有板垛7的两个侧板在板垛7上方的部分设有多个透水孔10，透水孔10由内至外向下倾斜设置，在含有透水孔10的侧板的外壁装有集水槽5，入渗桶2外侧位于板垛7下方的部分裹覆有隔温材料层6。板垛7上放置多孔沥青混凝土板3，入渗桶2内位于板垛7下方的部分装有级配碎石4。

雨水降落台1水箱11中的水由箱底的通孔8向下流出，如图2所示，滴落到入渗桶2上层的多孔沥青混凝土板3上，模拟了雨水降落到路面的过程。需要说明的是，水箱11内渗水量过大或过小都不行，它由入渗桶2内级配碎石4的吸水量确定的。

入渗桶2主要模拟雨水在透水型路面中的入渗过程，包括：滴落在多孔混凝土表面的水流渗入混凝土孔隙，再滴落到其下的级配碎石4。为了实现对这一过程的模拟，入渗桶2把多孔沥青混凝土板3和级配碎石4分两层放置，混凝土板放于板垛7上，级配碎石4放于入渗桶2下部。考虑到多孔沥青混合料空隙率较小时，水分可能来不及渗入其中孔隙，可能会造成试件表面的径流，为此在设板垛7的侧板上打透水孔10，如图4所示，并采用集水槽5收集和排水，同时在多孔沥青混凝土板3的上表面，沿与板垛7垂直的板边采用橡皮泥9封堵，封住可能流出的水，如图3所示。

此外，考虑到实际透水路面中水分的蒸发是通过路表上部阳光和环境温度作用的，为了在本发明的试验方法中模拟水分蒸发，且不受入渗桶2侧面温度的影响，在入渗桶2外侧裹覆了气凝胶毡作为隔温材料层6。

本实施例中，雨水降落台1水箱11的内边长为30cm，高度为20cm，其底板布设81个尺寸相同、间距相同的圆形通孔8，每个通孔8的直径为2mm，入渗桶2的入渗桶内部深度为62cm，板垛7底部到入渗桶2底部的高度为40cm，在入渗桶2侧板的板垛7顶上方20cm范围内，分三层共布设了21个透水孔10。

采用本发明提供的上述装置进行透水型沥青路面蒸发率的测试，具体步骤如下：

步骤1：根据待评价路面的碎石基层，准备相同级配的干燥碎石，分三层倒入入渗桶2内，每倒一层采用钢制铁棒干捣50次，并使三层干捣级配碎石4的厚度与板垛7到入渗桶2底部的距离相近；取出干燥碎石，称取质量m0，把干燥碎石浸泡在清水中24h，取出吸水后的碎石，称取质量为m1。把碎石烘干后，分三层倒入入渗桶2内并逐层干捣，获得级配碎石4层。

步骤2：根据待评价路面的面层结构和面层材料，采用轮碾法成型多孔沥青混凝土板3，厚度与待评价路面的面层结构相同，当待评价路面的面层为多层时，板应逐层碾压成型，并且放入入渗桶2的板垛7上。在多孔沥青混凝土板3的上表面，沿与板垛7垂直的板边采用橡皮泥9封堵，防止水分从侧向流出。

步骤3：称量入渗桶2、干燥级配碎石4和多孔沥青混凝土的总质量m2；在入渗桶2上安放雨水降落台1，向水箱11内注入（m1-m0）g水，作为渗水总量，待集水槽5的排水口不再向外流水时，从入渗桶2上移开雨水降落台1，称取入渗桶2及其中吸水级配碎石4和多孔混凝土的质量m3。

步骤4：把入渗桶2连同吸水级配碎石4和多孔沥青混凝土一起放入45℃的烘箱中，5h后称量三者总重量m4，以计算水分蒸发率。

实施例：

下面举例说明透水型沥青路面蒸发率的测试方法。本实施例中待评价的透水型沥青路面结构为：4cm厚度的18%空隙率多孔沥青混凝土ogfc-13+6cm厚度的22%空隙率多孔沥青混凝土ogfc-16+空隙率40%的公称最大粒径19mm级配碎石。

1.渗水量（级配碎石4吸水量）的确定

根据待评价路面基层级配碎石4采用的级配，准备10kg级配碎石4备用，把级配碎石4倒入本发明所述的入渗桶2内，当倒入厚度为14cm左右时，采用钢棒干捣第一层碎石50次，然后再分两层倒入碎石，并分别干捣，当级配碎石4层厚度达到40cm左右时，取出干捣后的级配碎石4待用。

称量取出级配碎石4的干质量为61325g，把这些级配碎石4浸沫在清水中，待24h后取出浸水碎石，并用干毛巾吸干碎石表面水分，称取浸水后碎石质量为64963g，则级配碎石4吸水共64963-61325=3638g。

2.双层ogfc板成型

根据待评价透水型沥青路面面层采用的18%空隙率ogfc-13+22%空隙率ogfc-16，在实验室内采用轮碾法，成型ogfc-16，室温放置24h后，在ogfc-16上碾压成型ogfc-13。需要注意的是，两种混合料的级配和沥青用量应与待评价路面面层材料相当。放置24h后脱模，待用。

3.试件和装置的装配

把浸水后的级配碎石4放入烘箱内烘干至恒重，确保其干燥，并采用步骤1中所述方法重新把碎石分三层倒入入渗桶2中，并且每层干捣密实。把脱模后的双层板式试件放置在入渗桶2的板垛7上，并在在多孔沥青混凝土板3的上表面，沿与板垛7垂直的板边采用橡皮泥9做成泥墙封堵可能流出的水。

称取入渗桶2、级配碎石4和板式试件的总重量为81245g。将雨水降落台1安装到入渗桶2上。

4.蓄水量的确定

向雨水降落台1的水箱11内注入3638g水，观察水流情况，当水箱11中水完全流出，且集水槽5内不再向外排水时，移开雨水降落台1。称取入渗桶2、吸水级配碎石4和含水板式试件的总重量为84799g，则板式试件和级配碎石4内蓄水共84799-81245=3554g。

5.蒸发率的确定

把入渗桶2以及其中的板式试件和碎石一起放入45℃烘箱内，5h后取出，称取质量为83655g，则蒸发水量为84799-83655=1144g，蒸发率为1144/3554100%=32.2%。

据此，通过本发明的方法，可以快速、简单的在室内测试透水型沥青路面的蒸发率。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。