一种骨料蓄水系数测试装置及其测试方法与流程

本发明涉及水利工程
技术领域：
，具体涉及一种骨料蓄水系数测试装置及其测试方法，主要用于建筑垃圾再生骨料蓄水系数的测试。
背景技术：
：建筑垃圾的主要成分是无机材料，耐酸、耐碱、耐水性好，化学性质比较稳定，同时也具有稳定的物理性质：颗粒大、透水性好、不冻涨、塑性小，其经过处理将会是一种很好的建筑材料，再次应用于工程建设，可做到物尽其用，变废为宝。与天然碎石相比，建筑垃圾再生骨料具有疏松、多孔、轻质、透(蓄)水性能良好等特性，尤其适合海绵城市建设对于建设材料的需要。将“海绵城市”和“建筑垃圾资源化利用”两者紧密结合，将建筑垃圾再生骨料用于雨水花园、生物滞留草沟等生物滞留设施，以缓解城市下水道的排放压力，减少城市内涝，推动海绵城市建设。但目前关于建筑垃圾再生骨料的蓄水性能评价的试验装置和方法尚属空白，测试时没有相应的仪器设备或规范、标准参照操作，因此，无法精确地测试出再生骨料的蓄水性能评价指标——蓄水系数。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种骨料蓄水系数测试装置及其测试方法，该装置结构简单、造价低、易操作，能同时检测骨料的蓄水系数和吸水率，尤其适用于对建筑垃圾再生骨料蓄水性能和吸水性能的评价，为海绵城市选用建筑垃圾再生骨料提供参考；其测试方法简单，检测成本低。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。(一)一种骨料蓄水系数测试装置，用于测试建筑垃圾再生骨料的蓄水系数，包括：喷水器、盛料筒和接水桶；其中，所述盛料筒放置于所述接水桶的上端，所述盛料筒的底部为开口端，所述开口端设置有筛网；所述喷水器用于向所述盛料筒内喷水。根据本发明的骨料蓄水系数测试装置，用于测试建筑垃圾再生骨料的蓄水系数，盛料筒用于盛放骨料。喷水器用于向盛料筒内盛放的骨料喷水，使骨料达到饱水状态，盛料筒内的筛网用于将饱水状态的骨料储存在盛料筒内，并将饱水状态的骨料中多余的水分通过筛网的筛孔流至接水桶内。接水桶用于储存饱水状态的骨料中多余的水分，并可观察盛料筒内的骨料是否有水滴滴下或水柱流出。本发明的骨料蓄水系数测试装置结构简单、造价低、易操作、检测成本低，能快速检测骨料的蓄水系数。本发明的骨料蓄水系数测试装置对蓄水系数的测试方法为：将骨料浸泡于水中24h后，骨料表面及内部联通孔隙中的水已经全部饱和，采用拧干的湿毛巾将颗粒表面的水分轻轻拭干，此时骨料内部孔隙含水达到饱和而其表面仍干燥，为骨料的自然饱和面干状态。采用喷水器在骨料表面再次喷水，骨料表面孔隙及骨料间的空隙会进一步蓄水，当蓄水达到最大程度即饱和状态时，连通孔隙内的水会在重力和孔隙水张力的共同作用下，向下渗出并汇成水流，水饱和下渗的瞬间即为蓄水饱和状态，喷水器再次喷水的质量与骨料的质量比值即为骨料的蓄水系数。优选的，所述筛网的筛孔尺寸为0.4～0.8mm。根据本发明的骨料蓄水系数测试装置，筛网的筛孔尺寸为0.4～0.8mm，建筑垃圾再生骨料的粒径大于筛孔的孔径，可以保证建筑垃圾再生骨料不会从筛孔掉落至接水桶内，同时能建筑垃圾再生骨料中多余的水能顺利从筛孔滴落。优选的，所述盛料筒的内壁上设置有刻度。根据本发明的骨料蓄水系数测试装置，盛料筒的内壁从下往上设置有刻度，可以直接读取建筑垃圾再生骨料的厚度，方便直观。优选的，所述接水桶的材料为透明材料。进一步优选的，所述透明材料为有机玻璃材质。根据本发明的骨料蓄水系数测试装置，接水桶为透明的有机玻璃材质，便于直观的观察是否有水从盛料筒滴落至接水桶，有水滴落瞬间立即停止喷水，从而精确确定喷水器喷水的用量，保证蓄水系数测量的精确性。优选的，所述盛料筒的高度为25～35cm，盛料筒的直径为25～35cm。根据本发明的骨料蓄水系数测试装置，盛料筒的高度为25～35cm、直径为25～35cm，可以满足建筑垃圾再生骨料的盛料需求。优选的，所述接水桶的高度为25～35cm，接水桶的直径为25～35cm。根据本发明的骨料蓄水系数测试装置，接水桶的高度为25～35cm、直径为25～35cm，与盛料筒的规格相匹配，使盛料筒内骨料饱和后溢出的水能全部掉落至接水桶。(二)一种骨料蓄水系数的测试方法，包括以下步骤：步骤1，取骨料，将所述骨料烘干至恒重，冷却至室温，清洗，除去骨料表面的尘土和碎屑粉，得预处理骨料；步骤2，对所述预处理骨料进行浸泡24h，取出骨料，擦干骨料表面的水分，得饱和面干骨料，称取饱和面干骨料的质量m1；步骤3，称取喷水前的喷水器和水的总质量m2；步骤4，用水将盛料筒的内壁和筛网的两面湿润，将所述饱和面干骨料放置于所述盛料筒内，然后将盛料筒放置于接水桶的上端，使用喷水器向所述盛料筒内喷水，直至盛料筒底部有水滴滴下或水柱流出，停止喷水，得最大饱和骨料，称取喷水后的喷水器和水的总质量m3；步骤5，将所述最大饱和骨料烘干至恒重，冷却至室温，得烘干骨料，称取烘干骨料的质量m4，通过公式计算得骨料的蓄水系数q。优选的，所述骨料的吸水率w通过公式计算得。优选的，步骤1中，所述烘干的温度为100～110℃。优选的，步骤2中，所述浸泡的温度为15～25℃。优选的，步骤5中，所述烘干的温度为100～110℃。与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明的骨料蓄水系数测试装置通过将再生骨料浸泡于水中24h后，再生骨料表面及内部联通孔隙中的水已经全部饱和，采用拧干的湿毛巾将颗粒表面的水分轻轻拭干，骨料内部孔隙含水达到饱和而其表面仍干燥，为骨料的自然饱和面干状态。采用喷水器在再生骨料表面再次喷水，再生骨料表面孔隙及骨料间的空隙会进一步蓄水，当蓄水达到最大程度即饱和状态时，连通孔隙内的水会在重力和孔隙水张力的共同作用下，向下渗出并汇成水流，水饱和下渗的瞬间即为蓄水饱和状态，喷水质量与骨料的质量的百分比即为蓄水系数。(2)通过对建筑垃圾再生骨料蓄水系数的测定，可以明确建筑垃圾的蓄水性能，为海绵城市选用建筑垃圾再生骨料提供参考，同时能对建筑垃圾再生骨料进行充分利用。(3)本发明的骨料蓄水系数测试装置也可用于常规骨料蓄水系数的测定，且能同时测定骨料的蓄水系数和吸水率。附图说明下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。图1为本发明的骨料蓄水系数测试装置的结构示意图。图中：1喷水器；2盛料筒；201筛网；3接水桶。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。参考图1，本发明的一种骨料蓄水系数测试装置，用于测试建筑垃圾再生骨料的蓄水系数，包括：喷水器1、盛料筒2和接水桶3；其中，所述盛料筒2放置于所述接水桶3的上端，所述盛料筒2的底部为开口端，所述开口端设置有筛网201；所述喷水器1用于向所述盛料筒2内喷水。以上实施例中，用于测试建筑垃圾再生骨料的蓄水系数，盛料筒2用于盛放骨料。喷水器1用于向盛料筒2内盛放的骨料喷水，使骨料达到饱水状态，盛料筒2内的筛网201用于将饱水状态的骨料储存在盛料筒2内，并将饱水状态的骨料中多余的水分通过筛网201的筛孔流至接水桶3内。接水桶3用于储存饱水状态的骨料中多余的水分，并可观察盛料筒2内的骨料是否有水滴滴下或水柱流出。本发明的骨料蓄水系数测试装置结构简单、造价低、易操作、检测成本低，能快速检测骨料的蓄水系数。本发明的骨料蓄水系数测试装置对蓄水系数的测试方法为：将骨料浸泡于水中24h后，骨料表面及内部联通孔隙中的水已经全部饱和，采用拧干的湿毛巾将颗粒表面的水分轻轻拭干，此时骨料内部孔隙含水达到饱和而其表面仍干燥，为骨料的自然饱和面干状态。采用喷水器1在骨料表面再次喷水，骨料表面孔隙及骨料间的空隙会进一步蓄水，当蓄水达到最大程度即饱和状态时，连通孔隙内的水会在重力和孔隙水张力的共同作用下，向下渗出并汇成水流，水饱和下渗的瞬间即为蓄水饱和状态，喷水器1再次喷水的质量与骨料的质量比值即为骨料的蓄水系数。根据本发明的一个实施例，所述筛网201的筛孔尺寸为0.4～0.8mm。以上实施例中，筛网201的筛孔尺寸为0.4～0.8mm，建筑垃圾再生骨料的粒径大于筛孔的孔径，可以保证建筑垃圾再生骨料不会从筛孔掉落至接水桶3内，同时能建筑垃圾再生骨料中多余的水能顺利从筛孔滴落。根据本发明的一个实施例，所述盛料筒2的内壁上设置有刻度。以上实施例中，盛料筒2的内壁从下往上设置有刻度，可以直接读取建筑垃圾再生骨料的厚度，方便直观。根据本发明的一个实施例，所述接水桶3的材料为透明材料。根据本发明的一个实施例，所述透明材料为有机玻璃材质。以上实施例中，接水桶3为透明的有机玻璃材质，便于直观的观察是否有水从盛料筒2滴落至接水桶3，有水滴落瞬间立即停止喷水，从而精确确定喷水器1喷水的用量，保证蓄水系数测量的精确性。根据本发明的一个实施例，所述盛料筒2的高度为25～35cm，盛料筒2的直径为25～35cm。以上实施例中，盛料筒2的高度为25～35cm、直径为25～35cm，可以满足建筑垃圾再生骨料的盛料需求。根据本发明的一个实施例，所述接水桶3的高度为25～35cm，接水桶3的直径为25～35cm。以上实施例中，接水桶3的高度为25～35cm、直径为25～35cm，与盛料筒2的规格相匹配，使盛料筒2内骨料饱和后溢出的水能全部掉落至接水桶3。本发明的骨料蓄水系数测试方法，包括以下步骤：(1)按《建设用卵石、碎石》(gb/t14685)中规定的取样方法进行取样。试样的最小取样数量应符合表1的规定。采用四分法或分料器法缩分至表1要求的质量，分两份备用。表1试验取样数量再生粗骨料最大粒径(mm)9.519.031.560.0最少取样量(kg)20.030.040.040.0按《建设用卵石、碎石》(gb/t14685)中规定的试样处理方法将试样缩分至略大于表2规定的2倍数量。表2试验所需试样数量再生粗骨料最大粒径(mm)9.519.031.560.0最少试样量(kg)4.05.06.06.0(2)将缩分后的试样置于(105±5)℃的干燥箱中烘干至恒量，冷却至室温后，分为相等的两份备用。(3)将每份试样在(15～25℃)水中浸泡，仔细洗去附在骨料表面的尘土和碎屑粉，经多次漂洗干净至水清澈为止，洗净过程中不得散失骨料颗粒。(4)取试样1份将其置于盛水的容器中，使水面高出试样表面5mm左右，24h后从水中取出试样，并用拧干的湿毛巾将颗粒表面的水分轻轻拭干，即成饱和面干试样，立即将试样放在浅盘中，称取饱和面干再生骨料的质量m1，准确至0.1g。(5)将喷水器装满水，称取喷水前喷水器和水的总质量m2。(6)将盛料筒内侧及底部筛子的两面用水湿润，然后将饱和面干再生骨料放入盛料筒中，将饱和面干再生骨料在盛料筒中摊平，并将盛料筒放在接水桶上。采用按压式手持喷水器向盛料筒内喷水，喷水器环绕盛料筒呈顺时针方向旋转，并采用先边缘后中间的方式喷水，直至盛料筒底部有水滴滴下或水柱流出，立即停止喷水，得最大饱和骨料，称取喷水后的喷水器和水的总质量m3。(7)将最大饱和骨料置于浅盘中，放入(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，得烘干骨料，称取烘干骨料m4。(8)蓄水系数按下式(1)计算，精确至0.1％。式中：q——蓄水系数(％)；m2——喷水前喷水器和水总质量(g)；m3——喷水后喷水器和水总质量(g)；m4——再生骨料的烘干质量(g)。(9)吸水率按下式(2)计算，精确至0.1％。式中：w——吸水率(％)；m1——饱和面干骨料的质量(g)；m4——再生骨料的烘干质量(g)。(10)平行试验进行2次，试验结果取两次试验的算术平均值，精确至0.1％。采用本发明的骨料蓄水系数测试装置对不同规格的建筑垃圾再生骨料的蓄水系数和吸水率进行测试，具体如下：实施例1采用骨料蓄水系数测试装置对粒径为5～10mm、厚度为5cm的建筑垃圾再生骨料的蓄水系数和吸水率进行测试，包括以下步骤：(1)按《建设用卵石、碎石》(gb/t14685)取样20kg，采用四分法缩分至8.010kg。(2)将缩分后的试样置于105℃的干燥箱中烘干至恒量，冷却至室温后，分为相等的两份备用。(3)将每份骨料试样浸泡在20℃水中，仔细洗去附在骨料表面的尘土和碎屑粉，经多次漂洗干净至水清澈为止，洗净过程中不得散失骨料颗粒。(4)取试样1份将其置于盛水的容器中，使水面高出试样表面5mm左右，24h后从水中取出试样，并用拧干的湿毛巾将颗粒表面的水分轻轻拭干，即成饱和面干试样，立即将试样放在浅盘中，称取饱和面干再生骨料的表干质量m1为4177.0g。(5)将喷水器装满水，称取喷水前喷水器和水的总质量m2为1523.6g。(6)将盛料筒内侧及底部筛子的两面用水湿润，然后将试样放入盛料筒中，将试样在盛料筒中摊平，并将盛料筒放在接水桶上。使用按压式手持喷水器向所述盛料筒内喷水，直至盛料筒底部有水滴滴下或水柱流出，停止喷水，得最大饱和骨料，称取喷水后的喷水器和水的总质量m3为1270.0g。(7)将最大饱和骨料置于浅盘中，放入105℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，得烘干骨料，称取烘干骨料m4为3664.5g。(8)计算吸水率和蓄水系数，结果如表3所示。表3粒径为5～10mm建筑垃圾再生骨料的试验结果烘干质量/g表干质量/g蓄水质量/g蓄水系数/％吸水率/％3664.54177.0253.66.914.0实施例2采用骨料蓄水系数测试装置对粒径为10～20mm、厚度为5cm的建筑垃圾再生骨料的蓄水系数和吸水率进行测试，包括以下步骤：(1)按《建设用卵石、碎石》(gb/t14685)取样30kg，采用四分法缩分至10.022kg。(2)将缩分后的试样置于100℃的干燥箱中烘干至恒量，冷却至室温后，分为相等的两份备用。(3)将每份骨料试样浸泡在15℃水中，仔细洗去附在骨料表面的尘土和碎屑粉，经多次漂洗干净至水清澈为止，洗净过程中不得散失骨料颗粒。(4)取试样1份将其置于盛水的容器中，使水面高出试样表面5mm左右，24h后从水中取出试样，并用拧干的湿毛巾将颗粒表面的水分轻轻拭干，即成饱和面干试样，立即将试样放在浅盘中，称取饱和面干再生骨料的表干质量m1为4610.4g。(5)将喷水器装满水，称取喷水前喷水器和水的总质量m2为1290.7g。(6)将盛料筒内侧及底部筛子的两面用水湿润，然后将试样放入盛料筒中，将试样在盛料筒中摊平，并将盛料筒放在接水桶上。使用按压式手持喷水器向所述盛料筒内喷水，直至盛料筒底部有水滴滴下或水柱流出，停止喷水，得最大饱和骨料，称取喷水后的喷水器和水的总质量m3为1070.3g。(7)将最大饱和骨料置于浅盘中，放入100℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，得烘干骨料，称取烘干骨料m4为3964.0g。(8)计算吸水率和蓄水系数，结果如表4所示。表4粒径为10～20mm建筑垃圾再生骨料的试验结果烘干质量/g表干质量/g蓄水质量/g蓄水系数/％吸水率/％3964.04610.4220.45.616.3实施例3采用骨料蓄水系数测试装置对粒径为30～50mm、厚度为5cm的建筑垃圾再生骨料的蓄水系数和吸水率进行测试，包括以下步骤：(1)按《建设用卵石、碎石》(gb/t14685)取样40kg，采用四分法缩分至12.035kg。(2)将缩分后的试样置于110℃的干燥箱中烘干至恒量，冷却至室温后，分为相等的两份备用。(3)将每份骨料试样浸泡在25℃水中，仔细洗去附在骨料表面的尘土和碎屑粉，经多次漂洗干净至水清澈为止，洗净过程中不得散失骨料颗粒。(4)取试样1份将其置于盛水的容器中，使水面高出试样表面5mm左右，24h后从水中取出试样，并用拧干的湿毛巾将颗粒表面的水分轻轻拭干，即成饱和面干试样，立即将试样放在浅盘中，称取饱和面干再生骨料的表干质量m1为4399.5g。(5)将喷水器装满水，称取喷水前喷水器和水的总质量m2为1628.0g。(6)将盛料筒内侧及底部筛子的两面用水湿润，然后将试样放入盛料筒中，将试样在盛料筒中摊平，并将盛料筒放在接水桶上。使用按压式手持喷水器向所述盛料筒内喷水，直至盛料筒底部有水滴滴下或水柱流出，停止喷水，得最大饱和骨料，称取喷水后的喷水器和水的总质量m3为1539.0g。(7)将最大饱和骨料置于浅盘中，放入110℃的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，得烘干骨料，称取烘干骨料m4为4000.0g。(8)计算吸水率和蓄水系数，结果如表5所示。表5粒径为30～50mm建筑垃圾再生骨料的试验结果烘干质量/g表干质量/g蓄水质量/g蓄水系数/％吸水率/％4000.04399.589.02.210.0以上实施例中，喷水器向盛料筒内的骨料喷水时，喷水器围绕盛料筒顺时针旋转，并沿着盛料筒由外向内依次顺指针画圈喷洒，重复喷洒多次，使水均匀的喷洒在骨料上。烘干采用鼓风干燥箱进行烘干；称量采用电子天平进行称取，称量20kg，感量0.1g；称量5kg，感量0.1g；喷水器为按压式手持喷水器，长嘴型，可手动增压，容量为2l。试验过程中还用到铁铲、搪瓷盘、毛巾(纯棉制，洁净)、容积为10l的筒等工具。本发明的骨料蓄水系数测试装置用于测试建筑垃圾再生骨料的蓄水系数的测试原理为：建筑垃圾再生骨料的蓄水系数是指在骨料饱和面干状态下，单位质量的建筑垃圾再生骨料蓄水饱和后，水的质量与再生骨料的质量的比值。将筛取好的自然饱和面干状态(骨料其内部孔隙含水达到饱和而其表面干燥)的再生骨料采用喷壶进行喷水，直至饱和后，测试喷水质量与再生骨料质量的百分比即为蓄水系数。通过对建筑垃圾再生骨料蓄水系数的测定，可以明确建筑垃圾的蓄水性能，为海绵城市选用建筑垃圾再生骨料提供参考，同时能对建筑垃圾再生骨料进行充分利用，本发明的骨料蓄水系数测试装置也可用于常规骨料蓄水系数的测定，且能同时测定骨料的蓄水系数和吸水率。虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。当前第1页12