本发明涉及一种测量仪，具体涉及一种透水系数测量仪，属于测量设备技术领域。
背景技术：
随着经济的发展和城市建设步伐的加快，现代城市的地表逐步被建筑物和混凝土路面覆盖，给城市的生态环境带来诸多负面的影响。混凝土铺筑的路面缺乏透水性和透气性，雨水不能渗入地下，致使地面很难与空气进行热量、水分的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，产生“热岛效应”。此外，不透水的道路表面容易积水，降低道路的舒适性和安全性。当短时间内集中降雨时，雨水只能通过下水设施排入河流，大大加重了排水设施的负担。
与不透水的路面相比，透水性路面具有诸多生态方面的优点，具体表现在以下几方面。
(1)下雨时能减轻城市排水设施的负担，防止河流泛滥和水体污染；
(2)能使雨水迅速渗入地下，还原地下水，使地下水资源得到及时补充，保持土壤湿度；
(3)下雨时防止路面积水，夜间不反光，增加路面安全性和通行舒适性；
(4)大量的空隙能吸附城市污染物(如粉尘)，减少扬尘污染。
目前，海绵城市人行道透水铺装，主要采用透水砖铺贴，透水砖是粗骨料颗粒堆积而成多孔堆聚结构，内部含有较多的孔隙，因此具有良好的透水性，在透水砖的性能指标中，抗折强度、抗压强度、透水系数是3个重要的指标。
现有的透水系数测定仪上端为一定带刻度的量筒，量筒下连通一根直管连通待测透水试件。这种老式透水系数测定仪由于结构局限性，主要采用手动操作，计量不太精确，所得透水系数数据误差较大。
专利cn201620960344.1公开了一种透水系数实验装置，该透水系数实验装置包括：蓄水桶、连接密封件和溢流水槽，其中，所述蓄水桶通过连接密封件设于溢流水槽中，所述溢流水槽的侧面上设有溢流管，所述蓄水桶上设有定位水管，所述蓄水桶装设有检测试件。该专利主要采用原始的手动方式，测量方式较为复杂。
专利cn201710062856.5公开了一种混凝土透水系数测定装置及测量方法，其中，该混凝土透水系数测定装置包括：注水腔、进水管、溢流管、蓄水容器、上环形托、下环形托、支撑框架、升降机构、透过水收集漏斗、透过水导流管、称量容器和智能测量系统；注水腔通过进水管和溢流管与蓄水容器相通；支撑框架分别与其上方的下环形托和下方的升降机构固定连接；上环形托与注水腔下缘固定连接，其下表面设有密封垫；下环形托与支撑框架上端固定连接，其上表面设有密封垫；透过水收集漏斗设置在支撑框架内部，其底部通过透过水导流管与称量容器连通；智能测量系统根据测量的时间及相应透过水的质量按照既定公式计算试件透水系数。该专利虽然采用了升降结构，但是仍需手动操作。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动化程度高、并且能够实现智能计算的透水系数测量仪。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
透水系数测量仪，其特征在于，包括：透水圆筒、电动丝杠滑台、硅胶管、溢流水槽、高位水箱、称量量筒、电子台秤、集液水箱、水泵、真空泵、气管、若干进水管、排水管、溢流管和电磁阀、以及plc和触摸显示屏，其中，
前述透水圆筒安装在电动丝杠滑台上，透水圆筒的底部敞口、顶部封闭，侧壁上安装有带7#电磁阀的圆筒溢流管，顶部安装有带1#电磁阀的圆筒进水管和气管，圆筒进水管与高位水箱连接，气管的进气口处安装有3#电磁阀，排气口处安装有真空泵；
前述硅胶管固定试件后套在透水圆筒底部的敞口处；
前述溢流水槽的侧壁上安装有带8#电磁阀的水槽溢流管，底部安装有热电阻、带2#电磁阀的水槽进水管和带4#电磁阀的水槽排水管，水槽进水管与高位水箱连接，水槽溢流管和水槽排水管与集液水槽连接，集液水槽内的水通过装有水泵的回水管回送到高位水箱中，透水圆筒的下半部分位于溢流水槽中；
前述称量量筒的上方设置有带5#电磁阀的量筒进水管，底部安装有带6#电磁阀的量筒排水管，侧壁安装有量筒溢流管，量筒进水管与水槽溢流管接通，量筒排水管和量筒溢流管与集液水槽连通，电子台秤设置在称量量筒的正下方；
前述plc与电动丝杠滑台、热电阻、电子台秤、水泵、真空泵和电磁阀信号连接，在测量的过程中对这些部件进行控制，触摸显示屏与plc信号连接。
前述的透水系数测量仪，其特征在于，前述气管上安装有电接点压力表。
前述的透水系数测量仪，其特征在于，前述气管上安装有防返流电磁阀。
本发明的有益之处在于：自动化程度高，能够实现透水系数智能计算。
附图说明
图1是本发明的透水系数测量仪的组成示意图。
图中附图标记的含义：1-水槽进水管、2-气管、3-高位水箱、4-1#电磁阀、5-电动丝杠滑台、6-3#电磁阀、7-电接点压力表、8-防返流电磁阀、9-真空泵、10-透水圆筒、11-7#电磁阀、12-8#电磁阀、13-5#电磁阀、14-称量量筒、15-6#电磁阀、16-电子台称、17-溢流水槽、18-试件、19-硅胶管、20-2#电磁阀、21-4#电磁阀、22-集液水槽、23-截止阀、24-水泵、25-圆筒溢流管、26-水槽溢流管、27-回水管、28-水槽排水管、29-圆筒进水管、30-量筒进水管、31-量筒排水管、32-量筒溢流管、33-热电阻。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
第一部分：本发明的透水系数测量仪的组成
参照图1，本发明的透水系数测量仪包括：透水圆筒10、电动丝杠滑台5、硅胶管19、溢流水槽17、高位水箱3、称量量筒14、电子台秤16、集液水箱22、水泵24、真空泵9、气管2、若干进水管、排水管、溢流管和电磁阀，以及plc(未图示)和触摸显示屏(未图示)。
1、透水圆筒
透水圆筒是用来安装试件和保证上液位始终恒定的。
参照图1，透水圆筒10的底部是敞口的(用来安装试件18)，顶部是封闭的，并且顶部密封安装有圆筒进水管29和气管2。其中，圆筒进水管29与高位水箱3连接，透水圆筒10内的水由高位水箱3提供，圆筒进水管29上安装有1#电磁阀4；气管2的进气口处安装有3#电磁阀6，排气口处安装有真空泵9，真空泵9是用来对透水圆筒10内的空气进行抽真空的。
此外，透水圆筒10的侧壁上安装有圆筒溢流管25，圆筒溢流管25上安装有7#电磁阀11。
作为一种优选的方案，气管2上安装有电接点压力表7，这样一来，我们可以利用电接点压力表7来控制真空泵9的启闭，从而可以方便控制透水圆筒10内的真空度。
更为优选的方案，气管2上还安装有防返流电磁阀8，这样一来，可以避免返流损坏真空泵9，有利于保持透水圆筒10内的真空压力。
2、电动丝杠滑台
电动丝杠滑台是用来控制透水圆筒上升和下降的。
参照图1，透水圆筒10安装在电动丝杠滑台5上，在电动丝杠滑台5的控制下，透水圆筒10能够上升和下降，并且在测量的不同阶段分别停在“停止限位”、“测量限位”和“抽真空限位”。
3、硅胶管
硅胶管是用来固定试件的。
参照图1，测量试件18的透水系数时，将试件18放置在硅胶管19内，然后在硅胶管19的外部用喉箍将硅胶管19与试件18箍紧，之后把硅胶管19套在透水圆筒10底部的敞口处，最后再在硅胶管19的外部用喉箍将硅胶管19与透水圆筒10箍紧，即可。
4、溢流水槽
溢流水槽是用来盛装试件(在定压差情况下)渗透出的液体的。
参照图1，溢流水槽17的底部安装有热电阻33、水槽进水管1和水槽排水管28。其中，热电阻33是用来测量溢流水槽17中水的温度的，其与plc信号连接；水槽进水管1与高位水箱3连接，溢流水槽17内的水由高位水箱3提供，水槽进水管1上安装有2#电磁阀20；水槽排水管28与集液水槽22连接，溢流水槽17内的水排到集液水槽22内，水槽排水管28上安装有4#电磁阀21。
此外，溢流水槽17的侧壁上安装有水槽溢流管26，水槽溢流管26上安装有8#电磁阀12。
透水圆筒10安装在溢流水槽17中，其上半部分位于溢流水槽17的外部，下半部分位于溢流水槽17的内部。
5、高位水箱
高位水箱是用来给透水圆筒和溢流水槽供水的，并且测量时保持进入透水圆筒的液体流速稳定。
参照图1，高位水箱3设置在高处，位置高于透水圆筒10和溢流水槽17。高位水箱3通过圆筒进水管29给透水圆筒10供水，通过水槽进水管1给溢流水槽17供水，通过回水管27将集液水槽22内的水回收到高位水箱3内，回水管27上安装有水泵24。
高位水箱3的顶部设置有加水口，该加水口也是进气口。
6、称量筒
称量筒是用来收集试件测量时渗透出来的液体的容器。
参照图1，称量量筒14的上方设置有量筒进水管30，量筒进水管30与水槽溢流管26接通，量筒进水管30上安装有5#电磁阀13。称量量筒14的底部安装有量筒排水管31，量筒排水管31与集液水槽22连通，量筒排水管31上安装有6#电磁阀15。
此外，称量量筒14的侧壁上安装有量筒溢流管32，量筒溢流管32直接与集液水槽22连通，不需要安装电磁阀。
7、电子台秤
电子台秤是用来称量试件测量时渗透出来的液体的重量。
参照图1，电子台秤16设置在称量量筒14的正下方。
8、收集水箱
集液水箱用来收集溢流水和排出水。
参照图1，安装在透水圆筒10上的圆筒溢流管25、安装在溢流水槽17上的水槽溢流管26、安装在称量量筒14上的量筒溢流管均与集液水箱22连接，溢流水都流入集液水箱22中。
安装在溢流水槽17上的水槽排水管28、安装在称量量筒14上的量筒排水管31均与收集水箱22连接，排出水都流入集液水箱22中。
集液水箱22内的水通过回水管27回送到高位水箱3中，回水管27上安装有水泵24。
9、plc和触摸显示屏
plc(未图示)与热电阻33、电动丝杠滑台5、电子台秤16、水泵24、真空泵9和电磁阀信号连接，在测量的过程中，对这些部件进行控制。
触摸显示屏(未图示)与plc信号连接，用于显示测量过程中的一些参数和数据。
第二部分：本发明的透水系数测量仪测量试件透水系数的方法
本发明涉及的测量实验方法严格按照《gb/t25993-2010透水路面砖和透水路面板》标准中附录c透水系数测试方法执行。
详细步骤如下：
工作前，参照图1，高位水箱3加满无气水，电动丝杠滑台5将透水圆筒10升至上限位，然后更换好试件18，在触摸屏上输入测量试件厚度l和试件上表面直径d。做好试件18与硅胶管19、硅胶管19与透水圆筒10的密封，最后将溢流水槽17内的水排空，准备工作完毕。
按下启动按钮，自动测量程序开始，采集5min内透水砖试件在定压差的情况下渗透出水的重量：
(1)电动丝杠滑台5得电，将透水圆筒10降至抽真空限位停止；使透水圆筒10与溢流水槽17形成封闭容器；
(2)防返流电磁阀8与真空泵9同时得电，真空泵9启动对将透水圆筒10与溢流水槽17形成封闭容器抽真空，抽真空至90±1kpa；
(3)透水圆筒10与溢流水槽17形成封闭容器达到真空度后，2#电磁阀20得电，溢流水槽17注水，试件18浸没在液面10cm以下时，停止注水；
(4)透水圆筒10与溢流水槽17形成封闭容器保压30min，通过电接点压力表7来控制真空泵9的启闭来保持真空度；
(5)30min后，真空泵9关闭，停止抽真空，浸泡试件1820min；
(6)1#电磁阀4、2#电磁阀20、3#电磁阀6、7#电磁阀11、8#电磁阀12同时得电，透水圆筒10和溢流水槽17同时注水，电动丝杠滑台5启动，透水圆筒10与溢流水槽17分离，将透水圆筒10升至测量限位，计时2min后2#电磁阀20失电复位；透水圆筒10内的水位到达圆筒溢流口处，溢流水槽17内的水位到达水槽溢流口处，上下液位差为15cm，水仅从试件18的上下表面进行渗透；
(7)计时3min，至圆筒溢流管25和水槽溢流管26流出稳定；
(8)5#电磁阀13得电，8#电磁阀12失电复位，水槽溢流出的水经过5#电磁阀13注入称量量筒14，计时5min后，5#电磁阀13失电复位，8#电磁阀12得电，水槽溢流出的水经过8#电磁阀接到水槽溢流管26排到集液水槽22，电子秤16称重输出数据至plc，通过plc计算转换为体积q，30s后6#电磁阀15得电，计时2min，排空称量量筒14里里液体，测量前称先要去皮，plc按透水系数公式计算透水系数；
(9)重复以上第8步2次，经plc计算3次测量平均值，热电阻33测量溢流水槽17中水的温度t℃，根据转换公式计算出标准温度时试件的透水系数，触摸屏显示最终测量结果；
(10)1#电磁阀4、7#电磁阀11、8#电磁阀12失电复位，3#电磁阀6、4#电磁阀21得电5min，溢流水槽17与水槽排水管28接通，直至溢流水槽17排空，同时透水圆筒10升至停止限位，测量结束。
第三部分：试件的透水系数的计算方法
本专利涉及的测量实验方法严格按照《gb/t25993-2010透水路面砖和透水路面板》标准中附录c透水系数测试方法执行。
透水圆筒内液位与溢流水槽内液位差为h标准规定值15cm，试件上表面面积a为d×d×π×0.25，d为试件上表面直径，时间t为300s。试件厚度为l测量值，测量前输入到显示屏。5min内透水试件在定压差的情况下渗透水的重量，并将其换算为体积，记为q。
透水系数按下式进行计算：
式中：
kt—水温为t℃时试件的透水系数，单位为厘米每秒(cm/s)；
q—t秒后渗出水的体积，单位为毫升(ml)；
l—试件的厚度，单位为厘米(cm)；
a—试件的上表面积，单位为平方厘米(cm2)；
h—水位差，单位为厘米(cm)；
t—时间，单位为秒(s)。
计算结果以三块试件的平均值表示，计算精确至1.0×10-3cm/s。
最后，以15℃水温为标准温度，按照下式计算标准温度下的透水系数：
式中：
k15—标准温度时试件的透水系数，单位为cm/s；
ηt—t℃时水的动力粘滞系数，单位为kpa·s；
η15—15℃时水的动力粘滞系数，单位为kpa·s。
水的水的动力粘滞系数比ηt/η15，见表1。
表1水的动力粘滞系数比ηt/η15