本发明涉及道路性能测试
技术领域：
，具体涉及一种渗水检测装置及方法。
背景技术：
：透水路面是一种由较大空隙率(15％-25％)的混合料作为路面结构层的路面，透水路面具有渗水性能，路面的积水可以通过透水路面渗透到地下，从而减少路面积水；并且有效避免了积水路面由于灯光照射产生的漫反射，从而避免了交通事故，使夜间出行更加安全。因此测量路面的渗水系数是否达到标准是至关重要的。利用现有技术测量路面渗水系数时需要通过密封材料(防水腻子、油灰或橡皮泥)对渗水仪与路面接触面表面进行密封，以保证路面表面与渗水仪的接触处不出现漏水情况。但在实际测定过程中，透水路面表面具有较大的构造深度，采用涂抹密封材料的方式不能完全避免水从渗水仪中流出。当使用该种渗水仪对透水路面进行检测时，由于透水路面发达的空隙结构，渗水仪下方的水进入路面结构层时会产生无序、多维的流动状态。因此渗水仪中的水不仅会从渗水仪下方的透水路面流出，而且会向渗水仪周围的路面流动，导致测量数据失真，不能真实反映路面实际渗水能力。因此现需要一种能够有效防止从渗水仪中流出的水向周围路面流动、测量精确性高的渗水检测装置。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种渗水检测装置及方法，以解决现有技术中渗水仪内的水容易向渗水仪周围的路面流动，从而影响测量精确性的问题。为实现上述目的，本发明提供了一种渗水检测装置，包括：渗水仪，包括设置在待测试路面上的基座和设置在基座上的量筒，基座具有贯穿其上下表面且与量筒连通的水流通道；渗水检测装置还包括：围压部件，围压部件环绕在基座的四周，围压部件具有环形且连通其底面的围压流道和与围压流道连通的注水孔，测试时围压流道中的水进入基座下方的待测试路面的周围形成围压状态以阻止从水流通道内流出的水进入待测试路面后向基座下方的待测试路面的四周扩散。进一步地，围压部件包括：套设在基座外的内筒、直径大于内筒直径的外筒和连接在内筒和外筒的顶部之间的盖板，内筒、外筒及盖板围成围压流道，注水孔设置在盖板上。进一步地，量筒具有：设置在基座上的大量筒和连接在大量筒的顶部的小量筒，大量筒与小量筒连通，大量筒的直径大于小量筒的直径，大量筒的高度高于小量筒的高度，小量筒内的水用于排出基座与待测试路面之间的空气及使待测试路面处于浸水状态，大量筒内的水用于测试待测试路面处于浸水状态下的渗水系数。进一步地，基座包括底座、设置在底座上方的顶板和连接在底座和顶板之间的连接管，量筒设置在顶板上，顶板上设有与连接管连通的第一连通孔，底座具有连接其底面的水流腔和连通水流腔和连接管的第二连通孔，第一连通孔、连接管的内孔、第二连通孔及水流腔形成水流通道。进一步地，底座与顶板之间设有支撑立柱，支撑立柱用于支撑顶板。进一步地，基座还包括连接在底座的顶部并与水流腔连通的排气管，排气管的远离底座的一端从顶板穿出以将底座和待测试路面之间的空气排出。进一步地，水流通道上设有第二开关。进一步地，水流腔内设有平行于待测试路面的均布板，均布板上布满水孔。本发明还提供一种渗水检测方法，渗水检测方法利用上述任意一项的渗水检测装置，渗水检测方法包括以下步骤：将渗水检测装置放置在待检测路面上；向量筒内注水，直到量筒内的水到达预设位置处为止；通过注水孔向围压部件内的围压流道持续不断地注水；当量筒内的水下降至第一位置时，开始计时，当量筒内的下降至第二位置时，计时结束；根据公式计算待检测路面的渗水系数，其中，cω为待检测路面的渗水系数，单位毫升/分钟，r为位于第一位置和第二位置之间的量筒的半径，t为记录时间，单位为秒，h为第一位置和第二位置之间的高度差，单位为厘米。进一步地，高度差h在20cm～40cm的范围内。进一步地，向围压部件内的注水速率在40ml/s～60ml/s的范围内，向围压部件内的注水时间在5s～10s的范围内。本发明技术方案，具有如下优点：在实际使用过程中，将渗水检测装置放置在待测试路面上，通过注水孔向围压部件内注水，使得渗水仪下方的待测试路面的四周形成围压状态，进而使得渗水仪中的水只流向渗水仪下方的路面，而不会流向渗水仪周围的路面，通过这种方式测得的透水路面的渗水系数精确性更高。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1示出了根据本发明的渗水检测装置的整体结构示意图；图2示出了图1的渗水检测装置的俯视图；图3示出了图1的渗水检测装置中各部分的水的流向的示意图；图4示出了加围压部件与不加围压部件的渗水系数对比图；图5示出了根据本发明的室内渗水试验装置的结构示意图；图6示出了空隙率为20.10％时的不同水面高度差下的渗水系数变化图；图7示出了空隙率为20.92％时的不同水面高度差下的渗水系数变化图；图8示出了空隙率为20.10％时相邻水面高度差和对应的渗水系数相减后取倒数的变化趋势图；图9示出了空隙率为20.92％时相邻水面高度差和对应的渗水系数相减后取倒数的变化趋势图；图10示出了空隙率与渗水系数的关系图；其中，上述附图中的附图标记为：1、注水筒；2、紧箍；3、脱模马歇尔试件；4、橡胶套；5、第一开关；6、出水口；7、模具；8、出水管；11、大量筒；12、小量筒；21、内筒；22、外筒；23、盖板；231、注水孔；31、底座；32、顶板；33、连接管；34、支撑立柱；35、排气管；41、第一连通孔；42、水流腔；43、第二连通孔；44、均布板；45、水孔；50、第二开关。具体实施方式下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示的一种渗水检测装置，渗水检测装置包括：渗水仪，包括设置在待测试路面上的基座和设置在基座上的量筒，基座具有贯穿其上下表面且与量筒连通的水流通道；渗水检测装置还包括：围压部件，围压部件环绕在基座的四周，围压部件具有环形且连通其底面的围压流道和与围压流道连通的注水孔231，测试时围压流道中的水进入基座下方的待测试路面的周围形成围压状态以阻止从水流通道内流出的水进入待测试路面后向基座下方的待测试路面的四周扩散。如图3所示，在实际使用过程中，将渗水检测装置放置在待测试路面上，通过注水孔231向围压部件内注水，使得渗水仪下方的待测试路面的四周形成围压状态，进而使得渗水仪中的水只流向渗水仪下方的路面，而不会流向渗水仪周围的路面，通过这种方式测得的透水路面的渗水系数精确性更高。具体地，围压部件包括：套设在基座外的内筒21、直径大于内筒21直径的外筒22和连接在内筒21和外筒22的顶部之间的盖板23，内筒21、外筒22及盖板23围成围压流道，注水孔231设置在盖板23上。围压部件使得渗水仪四周形成围压状态，保证渗水仪下方的水为一维流动状态，即渗水仪下方的水只向下方流动，而不会流到围压部件下方，避免了水无序、多维的流动状态。围压部件的结构简单，简化整体结构。具体地，内筒21的内直径为15cm，高为7.5cm，外筒22的内直径为27cm，高为7.5cm，盖板23的内直径为15cm，外直径外27cm的同心圆有机玻璃。当然，内筒、外筒及盖板的尺寸也并不限于此。为了确定围压部件在试验中发挥作用，采取两种试验方式，一种是不采用围压部件进行渗水试验，另一种是采用围压部件进行渗水试验。对两种试验结果分析后进行对比说明，试验结果如图4所示，由图4可以看出，随着空隙率的增大，渗水系数都是在逐渐增大，这与普通渗水仪得到的试验趋势是相同的。但是，不加围压部件的渗水系数明显高于加围压部件的渗水系数。在不加围压部件的试验过程中，水流状态呈现出无序状态，水流路径增多；在有围压部件的情况下进行试验时，水面下降的速度比较慢，这是由于围压部件中的水流在渗水仪下方形成了围压状态，阻止渗水仪中的水向基座下方的待测试路面的四周扩散，围压部件将以往的多维水流状态变为一维状态，水流路径减少，故渗水系数比较小。在不加围压部件时，空隙率为17.3％时的渗水系数为1805ml/min，而加上围压部件后的渗水系数变为1767ml/min，说明水流在无序的状态下，透水沥青混合料内发达的空隙结构对实际路面渗水系数的检测影响很大。随着空隙率的上升，当达到21.1％时，在不加围压部件的试验条件下，渗水系数变为2163ml/min，加围压部件的试验条件下变为2112ml/min。经过对比可以发现，随着空隙率的上升，不加围压部件的试验条件下渗水系数的增长速度要高于加围压部件的渗水系数的增长速度，数据的准确性进一步降低，因此可以证明加围压部件的试验条件下数据的可靠度要明显优于不加围压部件的数据的可靠度。如图2所示，具体地，注水孔231设有四个，四个注水孔231环绕基座设置。注水孔231的直径为3cm，设置四个注水孔231注水可以确保水快速地流入围压部件，从而使渗水仪四周更快的形成围压状态。当然，注水孔的个数也并限于此，需要根据具体情况进行设置。具体地，四个注水孔231均匀环绕基座的周围。四个注水孔231使得水均匀地流向围压部件下方。具体地，量筒具有：设置在基座上的大量筒11和连接在大量筒11的顶部的小量筒12，大量筒11与小量筒12连通，大量筒11的直径大于小量筒12的直径，大量筒11的高度高于小量筒12的高度，小量筒12内的水用于排出基座与待测试路面之间的空气及使待测试路面处于浸水状态，大量筒11内的水用于测试待测试路面处于浸水状态下的渗水系数。由于大量筒11的直径较大，因此有利于观察水面的位置，从而准确的测出渗水系数。具体地，大量筒11高度为30cm，直径为10cm，容积为2355ml；小量筒12高度为20cm，直径为5.05cm，容积为400ml。当然，大量筒和小量筒的尺寸也并不限于此。具体地，基座包括底座31、设置在底座31上方的顶板32和连接在底座31和顶板32之间的连接管33，量筒设置在顶板32上，顶板32上设有与连接管33连通的第一连通孔41，底座31具有连接其底面的水流腔42和连通水流腔42和连接管33的第二连通孔43，第一连通孔41、连接管33的内孔、第二连通孔43及水流腔42形成水流通道。从量筒中流出的水可以通过水流通道流留下渗水仪下方的地面。底座31的高度为7.5cm，连接管33外直径为1cm。当然，底座和连接管的外直径尺寸也并不限于此。具体地，底座31与顶板32之间设有支撑立柱34，支撑立柱34用于支撑顶板32，以使得支撑顶板32上方的量筒更加稳定。具体地，支撑立柱34设有两个，两个支撑立柱34环绕连接管33设置。当然也可以设置多于两个的支撑立柱34。具体地，基座还包括连接在底座31的顶部并与水流腔42连通的排气管35，排气管35的远离底座31的一端从顶板32穿出以将底座31和待测试路面之间的空气排出，有利于更准确的测出路面的渗水系数。具体地，一个支撑立柱34设置成空心结构形成排气管35，排气管35不仅可以排气，还可以支撑顶板。排气管35的内直径为2cm。当然，排气管的尺寸也并不限于此。具体地，水流通道上设有第二开关50。第二开关50为24v电磁阀开关，可以通过控制24v电磁阀开关的打开或闭合控制渗水仪中的水是否留向渗水仪下方的地面。具体地，水流腔42内设有平行于待测试路面的均布板44，均布板44上布满水孔。均布板44上布满水孔有利于从水流通道中流出的水均匀地流向渗水仪下方的地面。具体地，利用密封材料将渗水检测装置与地面紧密连接在一起，保证水不会从缝隙中渗出。具体地，底座的底面、内筒的底面和外筒的底面均通过密封材料与地面密封连接。本发明还提供了一种渗水检测方法，渗水检测方法利用上述的渗水检测装置，渗水检测方法包括以下步骤：将渗水检测装置放置在待检测路面上；向量筒内注水，直到量筒内的水到达预设位置处为止；通过注水孔231向围压部件内的围压流道持续不断地注水；当量筒内的水下降至第一位置时，开始计时，当量筒内的下降至第二位置时，计时结束；根据公式计算所述待检测路面的渗水系数，其中，cω为所述待检测路面的渗水系数，单位毫升/分钟，r为位于所述第一位置和所述第二位置之间的所述量筒的半径，t为记录时间，单位为秒，h为所述第一位置和所述第二位置之间的高度差，单位为厘米。利用上述方法对透水路面的渗水系数进行检测所得到的渗水系数更接近真实值。具体地，h在20cm～40cm的范围内，这个范围的水面高度差可以反映透水路面的真实渗水能力，使得测试的数据更加精确。具体地，向围压部件内的注水速率在40ml/s～60ml/s的范围内，向围压部件内的注水时间在5s～10s的范围内。在5s～10s的范围内足以保证围压部件下方的透水路面为饱水状态，从而阻止渗水仪中的水向四周扩散。下面对高度差h的范围计算进行详细说明：透水沥青混合料的渗水系数主要取决于以下几个因素：混合料自身特性、液体性质、水面高度。其中，水面高度是外界对于渗水系数的主要影响因素。当试验刚开始进行时，水面高度在高的位置上，此时的水流流速比较快，并不能代表试件真实的透水能力。随着水面高度逐渐降低，渗水系数也逐渐降低，能够代表试件真实的渗水能力。当水面高度降低到一定程度时，渗水系数已经相当小，此时的数据也会失真。因此，要确定出合理的水面高度才能对试件真实的渗水能力进行表述。在现有的透水沥青混合料渗透性的评价方法中，最常用的是利用不脱模的马歇尔试件进行试验。这种试件和模具的接触方式为刚性与刚性的接触方式，由于刚性件和刚性件之间有缝隙，容易使水在缝隙中流出。当进行渗水试验时，由于刚性件和刚性件之间的缝隙相较于沥青混合料中形成的空隙而言阻力更小，水更容易从缝隙中流出，使得试验结果偏大。如图3所示，新设计的变水面渗水仪采用脱模马歇尔试件3进行渗水系数的测试，渗水仪包括注水筒1、紧箍2、脱模马歇尔试件3、橡胶套4、第一开关5、出水口6、模具7、出水管8，其中，模具7包括上模具和下模具。渗水仪的安装过程如下：橡胶套4将脱模马歇尔试件全部包裹并套紧，将橡胶套4和脱模马歇尔试件形成的组件的下端部分塞入下模具和其上端部分塞入上模具中，然后在橡胶套4上套设紧箍2，拧紧紧箍2将橡胶套和模具固定在一起，连接筒和注水筒1连接，下模具通过连接管与出水口连接，第一开关5设置在出水管上。将以往试件与模具的接触方式由刚性与刚性的接触方式转变为刚性与柔性的接触方式，这种设计有效的保证了试验数据的稳定性以及可靠性。如图5所示的室内渗水试验装置中，渗水仪采用的是直径为20cm的注水筒1，高度为50cm，增大了通过试件的水流体积，可方便及时能够保证计时数据的准确性。在注水筒1上有刻度，从底部开始记为0，依次往上刻度值逐渐增大，最大量程为45cm，当安装完成后试件上表面距离0刻度线为7.5cm。出水口6的直径为2.5cm，其上端出水位置与安装完后的试件上表面齐平，保证试件完全处于饱水状态，即模拟下雨后的路面状态。对脱模马歇尔试件3进行变水面试验，其试验过程如下：将试件用上下橡胶套4固定在渗水仪上，注意橡胶套4应将试件全部包裹在其中，拧紧紧箍2，保证整体体系不漏水。打开第一开关5，由出水口6向里注水，直至水面逐渐淹没过脱模马歇尔试件3上表面，保证脱模马歇尔试件处于完全饱水状态。关闭第一开关5，向注水筒1中注水直至40cm线上，打开第一开关5开始计时，水面每下降5cm计时一次，时间精确至0.1s，直至水面降至试件上表面，计时结束。一次试验完成后，对该试件进行二次试验，并对每一试件的两次试验计时结果进行分析，当两次结果的差值不大于两次结果的平均值的10％时，应重新进行第三次试验。将试验结果带入下式进行渗水系数的计算：式中：10为渗水仪的半径，h1为初始水面的高度，h2为结束水面的高度，单位cm；t为计时的时间，单位s。利用五种不同空隙率的脱模马歇尔试件3进行试验，不同空隙率为不同级配，对水面高度从40cm到0cm，以每5cm为间隔进行分段累计计时，按公式(1)求出该水面高度差内的渗水系数，依次对应的水面差分别为5cm，10cm，15cm，……，40cm，最后一段的水面差为47.5cm。脱模马歇尔试件的空隙率p分别为20.10％和20.92％的渗水系数如图4和图5所示。由图6和图7可知，随着水面差的逐渐增大，渗水系数是逐渐减小的，且减小的趋势也是有规律可寻的，即减小的幅度越来越大，尤其是到最后的两个水面差是40cm和47.5cm时，渗水系数是骤降的。说明渗水系数和水面高度差是息息相关的，但是在该图像上并不能对合理水面高度进行确定，需要对数据进行一定的处理。为了对数据进行合理的分析，对数据采取一定的处理如下：通过本级水面差对应的渗水系数减去下一级水面差对应的渗水系数来检验渗水系数差值随着水面差的增加的变化情况。通过试验发现该差值逐渐增大的规律，通过对该差值取倒数发现数据呈现出明显的规律性，得到渗水系数差之倒数和水面差的关系如图8和图9所示。由图8和图9可见，渗水系数差之倒数和水面差的关系呈现出明显的三段式，对每段进行拟合分析，发现y3的斜率＞y1的斜率＞y2的斜率，即开始和结束时的斜率大于中段的斜率，这是因为在y1阶段，水面高度处于高位置，水流流速过快，计算得到渗水系数无法反映试件真实的透水能力；在y3阶段，水面已经处于比较低的位置，导致了一个流量比较低的测试结果，此时的精度已达不到测试标准，故将中段y2(即从25-20到40-35)取为合理水面差的范围，即水面差范围在20cm～40cm时计算得到的渗水系数作为试件实际的渗水系数。下面对向围压部件内的注水速率范围的计算进行详细说明：预先设计五个空隙率不同的脱模马歇尔试件3，然后在室内渗水试验装置上分别测出每个空隙率的渗水系数，如下表1：表1空隙率％渗水系数ml/min17.36182016.71183417.66181018.13184217.64181517.81183018.61190119.01192119.22194319.50201220.10198119.55194121.31214421.47209120.921820公式(2)-(5)中xi为空隙率，yi为渗水系数，为空隙率的平均数，为渗水系数的平均数，r2为回归系数，将上表中的数值带入到(2)-(3)中，通过计算得到a＝554.49,b＝72.62,将数值a和b带到(4)中，由此得到回归方程利用p代替x表示空隙率，利用cw代替表示渗水系数，得到cw＝72.62p+554.49(r2＝0.910)，如图10所示为空隙率与渗水系数的关系图。实际路面的空隙率一般在15％～25％之间，由回归方程反算得到1643ml/min～2370ml/min，乘以放大系数1.5，保证护筒下方内的透水路面内为饱水状态，阻止渗水仪内的水向四周扩散，最终得到注水速率为2464ml/min～3555ml/min，转化为单位ml/s，即40ml/s～60ml/s。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。当前第1页12