一种测定透水样本连通孔隙率的装置的制作方法

本实用新型涉及土木工程技术领域，特别涉及一种测定透水样本连通孔隙率的装置。

背景技术：

透水材料因其具有较多的孔隙和良好的连通性，能实现透水、透气和保湿等功能，例如透水混凝土呈现孔穴均匀分布的蜂窝状形态，故具有透气、透水和重量轻的特点，用于城市道路建设中能够大大提高道路排水效率，亦可以使得较低的地下温度传入地表进而降低整个铺装地面的温度，这对于缓解城市内涝、减少热岛效应、促进水生态循环有重要作用。

由于多孔材料的孔洞分为连通孔、封闭孔和半封闭孔，而其中只有连通孔实现了多孔材料与外界的连通，直接影响透水材料的透水性能——连通孔隙率越高，透水性能越好，然而目前并没有一种适用范围广的装置可以简单快捷的测定透水材料的连通孔隙率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种测定透水样本连通孔隙率的装置，其操作简单、适用范围广。

为实现上述目的，本实用新型提供一种测定透水样本连通孔隙率的装置，包括测力计、用以容纳透水样本且与透水样本紧密贴合的套筒，以及用以连接所述套筒和所述测力计的悬持部；所述测力计通过所述悬持部与所述套筒竖直连接，以便测量所述套筒在不同状态下的重力并计算透水样本连通孔隙部分的体积，从而得到该透水样本的连通孔隙率。

优选地，所述套筒包括高度可随透水样本高度进行调节的筒壁，以便于观察透水样本浸没在水中的透水状态。

优选地，还包括用以填充所述套筒与透水样本之间的空隙的密封部。

优选地，所述密封部具体位为具有防水性能的橡胶垫或防水胶或密封胶泥。

优选地，所述套筒的外周设置刻度线，所述刻度线用于标定当前液面高度下所述套筒浸没部分的体积。

优选地，所述筒壁的材质为透明材质。

优选地，所述悬持部具体为吊绳，所述套筒靠近上端面的周向设置与所述吊绳配合的孔洞。

优选地，还包括与所述测力计相连，用以将测量得到的多组重力直接转化为连通孔隙率的数值计算部。

相对于上述背景技术，本实用新型提供的测定透水样本连通孔隙率的装置，利用套筒容纳待测的透水样本并与其紧密贴合，将透水样本浸于水中的侧壁与水隔开，以便观察和确认透水样本连通孔透水的状态，同时利用套筒也能更方便的得到透水样本的体积；当确保全部连通孔均被水填充后，用测力计和悬持部件测量整个装置浸没于水中前后的重力，计算得到透水样本连通孔的体积，从而得到透水样本连通孔隙率的大小。

该装置结构简单、操作方便，仅利用套筒和测力计并依据阿基米德原理就实现对透水样本连通孔部分体积的测量，进而得到该透水样本的连通孔隙率，对不同材质、不同形状的透水样本具有普适性。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的第一种测定透水样本连通孔隙率的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的第二种测定透水样本连通孔隙率的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的第三种测定透水样本连通孔隙率的结构示意图；

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实用新型所提供测定透水样本连通孔隙率装置的第一种具体实施方式的结构示意图。

本实用新型提供的第一种测定透水样本连通孔隙率的装置，主要包括测力计1、悬持部与套筒3；其中，测力计通过悬持部连接到套筒3的上端，测量套筒内未放置透水样本4时悬持部与套筒的总体重力G1。然后，将透水样本4固定于套筒3中并保持侧壁密封，并将整个装置竖直缓缓沉入水中直至完全浸没透水样本，再次记录下悬持部、套筒以及透水样本总体的重力G2，两次测量得到的重力的差值G1-G2就是整个装置浸没于水中收到的浮力F的大小，通过简单的计算就可以得到该透水样本的连通孔隙率k，具体计算过程如下：

水的浮力：F＝G1-G2＝ρ水×g×V排，其中，ρ水为水的密度，g为测量地当地的重力加速度，V排为整个装置浸没于水中后排开的水的体积。

透水样本4排水体积V材排＝V排-V筒，其中，V筒为套筒3的体积。

连通孔隙率k＝(V材-V材排)/V材×100％，其中，V材为透水样本4的总体积。

在上述公式中，套筒3的体积V筒既可以直接通过尺寸计算得到，也可以单独利用测力计1通过阿基米德原理测量并计算得到。在该具体实施方式中，由于透水样本4要与筒壁3保持密封，因而在测量之前，要对不规则的透水样本4进行加工，使其形状尺寸恰能与筒壁保持密封贴合，因而该透水样本4的总体积V材也可以直接通过尺寸计算得到。上述测力计，既可以选择常见的弹簧测力计，人工读取数据，也可以选择数字测力计，后者能够将测得的数据直接显示出来，更加精确和便捷。

在该实施方式中，套筒3包括筒壁，其中筒壁的高度可以进行调节。当待测的透水样本4的高度较高时，可以相应的调高筒壁的高度，同时预留2～5cm作为隔离水与待测透水样本4的观察区域。观察区域的作用在于，当整个装置从底部竖直缓缓沉入水中时，由于透水样本4的连通孔隙部分被水填充，其中的空气相应地被挤出，只有当透水样本4全部连通孔被水填满时，透水样本4的上端面才能观察到缓缓冒出的水，而只有将透水样本4的上端面与整个水面隔离开来时，才能观察到这个现象，进而保证测量得到的数据对应的是与全部的连通孔的体积相关的数据。筒壁3高度调节的方式，既可以采用多节筒壁相互嵌套，也可以设置一组高度不同的套筒组。至于套筒3横截面的形状，根据待测的透水样本4的实际因素设置不同的形状，比如圆形、矩形。

为了进一步观察透水样本4连通孔被水填充这一过程，还可以将筒壁的材质设置为透明材质，具体的，可以采用透明塑料或者玻璃，当然也可以是其他能够透过筒壁观察到透水现象的透明材质。

上述用于连接测力计1与套筒3的悬持部，可以设置为吊绳21，相应的在套筒靠近上端面的部位设置与之配合的吊环或者凹槽，用于固定吊绳21。当然，为了简化整个装置，也可以仅沿其径向在筒壁上打两个对称的通孔22用于固定吊绳21。如果待测的透水样本4的密度较大或者整体尺寸较大，基于强度的考虑还可以将吊绳21换成钢丝绳等高强度的绳索。

考虑到有些透水样本4的硬度较高，难以加工成需要的尺寸形状，因而对第一种具体实施方式作进一步的改进。

请参考图2，图2为本实用新型所提供测定透水样本连通孔隙率装置的第二种具体实施方式的结构示意图。

在第一种装置的基础上还包括密封部5，其作用在于将不规则的透水样本4的侧壁包覆成规则的形状，并且能够与套筒3紧密贴合，即密封部5的作用在于填充套筒3侧壁与透水样本4侧壁之间的空隙。

此时，在第一种具体实施方式中的公式也要做相应的改变：

透水样本4排水体积V材排＝V排-V筒-V密，其中，V筒为套筒3的体积，V密为密封部5的体积。

对于密封部5的体积V密的测量，可以根据实际选取的密封部5的材质有所不同。比如，当选择防水胶或者密封胶泥作为密封部5的样本时，可以根据使用前后防水胶枪或密封胶泥管内容量的变化差值得到密封部5的体积；当选择橡胶垫作为密封部5的样本时，可以根据其尺寸直接进行计算，或者所选择的橡胶垫在出厂时已经有相关参数可以获取其体积。

同时在该实施方式中，为了保证测力计测量的数据不受悬持部的影响，更加精确可信，还可以在筒壁的外侧设置一组刻度线6。每一刻度线6对应是当前液面下套筒3浸没在水中的部分的体积。这时，在测量整个装置浸入水中的重力时，就不必将整个装置完全浸没于水中，只需要保证整个透水样本4完全浸于水中就可以，从而不会使计算套筒3体积时的误差进一步累计，更不会使得浸于水中的悬持部的部分体积累加到第二次测得的重力中。

上述刻度线的设置，可以根据套筒3筒径的实际尺寸设置不同的间距。当筒径较小时，相邻刻度线6之间的间距可以扩大，反之采取较小的间距以保证读取的数据的准确性。

请参考图3，图3为本实用新型所提供测定透水样本连通孔隙率装置的第三种具体实施方式的结构示意图。

除此之外，在第一种或第二种实施例的基础上还可以增加一个数值计算部7，用于记录测力计测得的重力数据，将每组重力数据经计算直接向外部输出其计算结果，即该透水样本4的连通孔隙率。

在第三种具体实施方式中，当然，测力计也应当相应地选择数字测力计，以便数值计算部能够直接获取其中的数据。数值计算部7的具体实施方式可以参考8086/8088微处理器或者单片机的应用示例，比如当使用微处理器作为该具体实施方式中的数值计算部7时，那么至少需要用到多种寄存器以便暂时存储并根据设定的代码计算数据。数值计算部7具体执行的操作，即运行的代码与上述第一种具体实施方式或第二种具体实施方式当中的公式对应。具体来说，就是将人工计算上述公式的步骤交由具有数据运算功能的装置来实现。当然，能够实现简单的数据运算功能的装置不止上述几种方式，只要能够实现诸如此类功能的数据计算装置，都可以作为本实施例中的数据计算部7。

以上对本实用新型所提供的测定透水样本连通孔隙率的装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。