专利名称：一种常水头多孔混凝土渗透仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于道路工程材料渗透系数测定技术领域，尤其是涉及一种常水头多孔混凝土渗透仪。
背景技术：
随着道路建设里程的激增，各种形式的路面病害也迅速增加，其中路面的水损害是所有病害中最为严峻的病害之一。目前，美国、英国、日本等发达国家在路面结构排水方面积累了大量的经验，路面结构排水在路面结构的设计和施工中已作为一项措施得到广泛的应用。国内对路面结构排水的研究起步较迟，成果也不多，现有的有关规范对路面结构内部排水只作了原则性规定，设计往往按经验进行，对排水结构层的性能评估具有片面性。我国对路面结构排水系统的研究始于1990年，同济大学在江西省萍乡市修建了一段水泥混·凝土路面的内部排水试验路。之后，同济大学对水泥混凝土路面进行研究，提出了排水系数的计算方法和计算结果。郑木莲对多孔混凝土基层进行研究，通过制作渗透仪，对渗透系数进行测试，对渗透系数、孔隙率等排水性能指标及之间关系进行了系统分析，并提出了多孔混凝土基层水泥混凝土路面结构设计方法。之后，同济大学对水泥混凝土路面进行研究，提出了排水系数的计算方法和计算结果。郑木莲对多孔混凝土基层进行研究，通过制作渗透仪，对渗透系数进行测试，对渗透系数、孔隙率等排水性能指标及之间关系进行了系统分析，并提出了多孔混凝土基层水泥混凝土路面结构设计方法。室内测试渗透系数的仪器，按照渗透试验原理的不同分为常水头渗透仪和变水头渗透仪两种。一般粘质土与细粒土等渗透性能较差的材料，渗透系数K小于10_3cm/s，由于流量太小而难以准确测定，常采用变水头法测定其渗透系数。常水头渗透试验适用于渗透系数较大的砂类土等材料，多孔混凝土的渗透系数通常不低于O. 35cm/s,因此可采用常水头法测定其渗透系数。关于多孔混凝土渗透系数的测定，目前尚无统一的试验方法，常见渗透仪主要用于土样渗透系数的测定。渗透系数是表征多孔混凝土排水性能最直接和有效的指标，现如今排水材料渗透系数的测定大多基于Darcy试验定律，多孔混凝土亦是如此。通过调查研究发现，现有国内外所使用的常水头渗透仪均不同程度地存在以下问题第一、侧漏问题没有得到很好地解决由于采用蜡、膨胀胶、密封胶或各种胶带等方式，来填充仪器侧壁和试件之间的孔隙，因而很难完全防止漏水，而且实际操作烦琐；第二、测试数据精度较低由于渗透试验中要测量的压力差为微差压，而现有的常水头渗透仪一般采用玻璃管或U型管测量进行压力差测试，其测量读数不可能精确到Imm水柱，因而测试数据精度较低。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种常水头多孔混凝土渗透仪，其结构设计合理、拆装方便、使用操作简便且密封性良好、测试数据准确，能有效解决现有常水头测试仪存在的侧壁渗漏、水位差测量不精确等问题。[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于包括对多孔混凝土试件的渗透系数进行测试的测试装置、对所述测试装置进行供水的供水装置和与所述测试装置相接的排水装置，所述多孔混凝土试件为圆柱状试件；所述测试装置包括内部设置有试件放置腔的试件套筒、密封安装在试件套筒上方的上套筒和密封安装在试件套筒下方的下套筒；所述上套筒的上下部均开口且其内部与所述试件放置腔相通，所述上套筒的外侧壁上部开有与其内部相通的溢水孔，上套筒的外侧壁下部开有与其内部相通的测压孔一，所述测压孔一与放置于所述试件放置腔内的圆柱状试件上端相平齐，且测压孔一上装有用于测试所述圆柱状试件上部水位的测压管一；所述供水装置由上至下向所述测试装置内注水；所述试件放置腔为圆柱形腔体，且所述圆柱形腔体的尺寸与所述圆柱状试件的尺寸相同；所述试件套筒的外侧壁上开有与所述试件放置腔相通的测压孔二，所述测压孔二与放置于所述试件放置腔内的圆柱状试件底端相平齐，且测压孔二上装有用于测试所述圆柱状试件下部水位的测压管二；所述下套筒为上部开口且底部密封的集水槽，所述集水槽与所述试件放置腔相通，所述集水槽上部安装有对放置于所述试件放置腔内的圆柱状试件进行支撑的金属孔板；所述下套筒的外侧壁上开有与所述集水槽相通的排水孔；所述排水孔与所述排水装置相接。上述一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征是所述供水装置包括供水容器和安装在供水容器上的供水管，所述供水管上装有止水夹一，所述供水容器的外侧壁上设置有水位刻度；所述供水管的出水口位于上套筒上方。上述一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征是所述圆柱状试件的外侧壁上设置有防水层，且所述圆柱状试件外侧壁与所述试件放置腔内侧壁之间的间隙通过灌装封蜡进行密封。上述一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征是所述防水层包括由缠绕在所述圆柱状试件外侧壁上的宽胶带形成的胶带密封层一、由布设在所述胶带密封层一上的塑料布形成的密封层二和由缠绕在所述密封层二上的宽胶带形成的胶带密封层三。上述一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征是所述试件套筒与上套筒和下套筒之间均以螺纹方式进行密封连接。上述一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征是所述测压孔二的数量为多个且多个所述测压孔二布设在同一竖直线上。上述一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征是所述排水装置包括排水管和安装在排水管上的止水夹二，所述排水管的一端与排水孔相接且其另一端通入量筒内。上述一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征是所述试件套筒、上套筒和下套筒均为金属套筒。上述一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征是所述金属孔板的外侧壁上沿圆周方向设置有一个环形卡口，且所述集水槽的上部沿圆周方向设置有环形卡口相配合使用的环形卡头。上述一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征是所述试件套筒、上套筒和下套筒的横截面均为圆环形，且试件套筒、上套筒和下套筒的横截面尺寸均相同。本实用新型与现有技术相比具有以下优点I、结构简单、加工制作方便且投入成本低。[0018]2、拆装方便，所用的测试装置由试件套筒、上套筒和下套筒组装而成，不仅试件的密封方便，而且试件套筒与上套筒和下套筒之间密封也非常简便，并且密封质量易于保证。3、使用操作简便且使用效果好，密封性良好，测试数据准确。综上所述，本实用新型结构设计合理、拆装方便、使用操作简便且密封性良好、测试数据准确，能有效解决现有常水头测试仪存在的侧壁渗漏、水位差测量不精确等问题。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图I为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型上套筒的结构示意图。图3为本实用新型试件套筒的结构示意图。图4为本实用新型金属孔板的结构示意图。图5为本实用新型下套筒的结构示意图。附图标记说明I一供水容器；2—试件套筒；2-1—测压孔二 ；2-2—测压管二 ；3—上套筒；3-1—溢水孔；3-2—测压孔一 ；3-3—测压管一 ；4一下套筒；4-1 一金属孔板；4-2—排水孔；5—供水管；6—排水管；7—止水夹二 ；8—止水夹一。
具体实施方式
如图I、图2、图3、图4及图5所示，本实用新型包括对多孔混凝土试件的渗透系数进行测试的测试装置、对所述测试装置进行供水的供水装置和与所述测试装置相接的排水装置，所述多孔混凝土试件为圆柱状试件。所述测试装置包括内部设置有试件放置腔的试件套筒2、密封安装在试件套筒2上方的上套筒3和密封安装在试件套筒2下方的下套筒4。所述上套筒3的上下部均开口且其内部与所述试件放置腔相通，所述上套筒3的外侧壁上部开有与其内部相通的溢水孔
3-1，上套筒3的外侧壁下部开有与其内部相通的测压孔一3-2，所述测压孔一 3-2与放置于所述试件放置腔内的圆柱状试件上端相平齐，且测压孔一 3-2上装有用于测试所述圆柱状试件上部水位的测压管一 3-3。所述供水装置由上至下向所述测试装置内注水。所述试件放置腔为圆柱形腔体，且所述圆柱形腔体的尺寸与所述圆柱状试件的尺寸相同。所述试件套筒2的外侧壁上开有与所述试件放置腔相通的测压孔二 2-1，所述测压孔2-1与放置于所述试件放置腔内的圆柱状试件底端相平齐，且测压孔二 2-1上装有用于测试所述圆柱状试件下部水位的测压管二 2-2。所述下套筒4为上部开口且底部密封的集水槽，所述集水槽与所述试件放置腔相通，所述集水槽上部安装有对放置于所述试件放置腔内的圆柱状试件进行支撑的金属孔板
4-1;所述下套筒4的外侧壁上开有与所述集水槽相通的排水孔4-2。所述排水孔4-2与所述排水装置相接。本实施例中，所述供水装置包括供水容器I和安装在供水容器I上的供水管5，所述供水管5上装有止水夹一 8，所述供水容器I的外侧壁上设置有水位刻度；所述供水管5的出水口位于上套筒3上方。实际进行测试时，所述圆柱状试件的外侧壁上设置有防水层，且所述圆柱状试件外侧壁与所述试件放置腔内侧壁之间的间隙通过灌装封蜡进行密封。本实施例中，所述防水层包括由缠绕在所述圆柱状试件外侧壁上的宽胶带形成的胶带密封层一、由布设在所述胶带密封层一上的塑料布 形成的密封层二和由缠绕在所述密封层二上的宽胶带形成的胶带密封层三。本实施例中，所述试件套筒2与上套筒3和下套筒4之间均以螺纹方式进行密封连接。实际使用过程中，所述试件套筒2与上套筒3以及试件套筒2与下套筒4之间，也可以采用其它类型的连接方式。本实施例中，所述排水装置包括排水管6和安装在排水管6上的止水夹二 7，所述排水管6的一端与排水孔4-2相接且其另一端通入量筒内。所述金属孔板4-1的外侧壁上沿圆周方向设置有一个环形卡口 8，且所述集水槽的上部沿圆周方向设置有环形卡口 8相配合使用的环形卡头。本实施例中，所述试件套筒2、上套筒3和下套筒4均为金属套筒。本实施例中，所述试件套筒2、上套筒3和下套筒4的横截面均为圆环形，且试件套筒2、上套筒3和下套筒4的横截面尺寸均相同。实际加工时，所述上套筒3的高度为150mm，外径为130mm且其内径为100mm。所述溢水孔3-1和测压孔一 3-2的孔径均为8mm。所述溢水孔3_1距上套筒3顶端的距离为20mm，且测压孔一 3-2距上套筒3底端的距离为21mm。所述溢水孔3_1的起溢水作用，可保证实验过程中上套筒3内的水位始终保持在常水位而不发生改变。所述测压孔二 2-1的数量为多个且多个所述测压孔二 2-1布设在同一竖直线上。本实施例中，所述测压孔二 2-1的数量为三个，三个所述测压孔二 2-1距试件套筒2顶端的距离分别为15mm、69mm和115mm。三个所述测压孔二 2-1的孔径均为8mm。所述试件套筒2的高度为30mm,夕卜径为130mm且其内径为100mm。实际测试过程中，一般使用的是三个所述测压孔二 2-1中位于最下端的测压孔二2-1 ;若位于最下端的测压孔二 2-1堵塞时，可采用位于其上方的测压孔二 2-1。但需要注意的是，当使用上面两个测压孔二 2-1时，需先把所述圆柱状试件固定在所用圆孔测压孔二 2-1的上端，以便能够量测出所述圆柱状试件下部的水位高度。所述下套筒4的高度为49mm，外径为136mm，所述集水槽的上部直径为126mm。所述金属孔板4-1的直径为126mm，所述金属孔板4-1开有多个均匀布设的渗水孔，且所述渗水孔的孔径为5mm，相邻两个所述渗水孔之间的间距为8mm。所述排水孔4_2距下套筒4顶端的距离为27臟，且其孔径为8mm。本实施例中，所述圆柱状试件的高度为IlOmm且其直径为100mm。实际使用之前，先将所述圆柱状试件密封装入所述试件放置腔内，具体过程如下先用宽胶带将圆柱状试件21的四周缠紧，并形成胶带密封层一；接着用塑料袋将圆柱状试件严密包裹起来，并形成密封层二 ；然后，再用宽胶带将圆柱状试件周围以及上下面紧密缠�。⑿纬山捍芊獠闳凰婧螅仓词约湃胧约淄�2中的所述试件放置腔内，并将所述试件放置腔的底部堵严，圆筒，紧接着将融化后的蜡水沿圆柱状试件与所述试件放置腔之间环形缝隙灌入试件套筒2，直到蜡水溢满顶部停止灌蜡；待所灌蜡完全冷却凝固之后，将试件套筒2两端的封闭处切除，露出圆柱状试件的两端。对试件套筒2、上套筒3和下套筒4进行组装时，用凡士林均匀的涂抹在各自的连接处，以防止试验时漏水。实际测试时，按照《土工试验方法标准》中的常水头渗透试验步骤进行实验操作，具体操作步骤如下首先，打开供水管5向试件套筒2内缓慢注水，水流自上而下灌满整个试件套筒2，当水面高出圆柱状试件顶端时，继续注水至溢水孔3-1有水溢出，之后检查测压管一 3-3与测压管二 2-2的内部水位，并使得测压管一 3-3与测压管二 2-2的内部水位与溢水孔3-1的水位相平齐；之后，将排水管6提高至溢水孔3-1以上，将供水管5放入上套筒3内，打开止水夹二 7使水由顶部注入所述测试装置内，由上至下降低排水管6至所述圆柱状试件的上部 1/3高度处，形成水位差使水渗入所述圆柱状试件，经过排水管6流出，调节供水管5上的止水夹一 8使进入所述测试装置的水量多于溢出的水量，溢水孔3-1始终有水溢出，保持所述测试装置内的水位不变，这样所述圆柱状试件便处于常水头下渗透；当测压管一 3-3与测压管二 2-2的内部水位稳定后，测记水位，并计算测压管一 3-3与测压管二 2-2之间的水位差，按规定时间记录渗出水量；然后，分别由上至下降低排水管6至所述圆柱状试件的的中部和下部1/3处，并按照降至上部1/3高度处时的测试方法，分别测出渗出水量，当不同水力坡降下测定的数据接近时，结束试验。最后，对测试数据进行整理，并计算得出所述圆柱状试件的常水头渗透系数。实验过程中，对不同材质的圆柱状试件进行测试后，可得出不同材质的渗透系数。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于包括对多孔混凝土试件的渗透系数进行测试的测试装置、对所述测试装置进行供水的供水装置和与所述测试装置相接的排水装置，所述多孔混凝土试件为圆柱状试件；所述测试装置包括内部设置有试件放置腔的试件套筒(2)、密封安装在试件套筒(2)上方的上套筒(3)和密封安装在试件套筒(2)下方的下套筒(4);所述上套筒(3)的上下部均开口且其内部与所述试件放置腔相通，所述上套筒(3)的外侧壁上部开有与其内部相通的溢水孔(3-1)，上套筒(3)的外侧壁下部开有与其内部相通的测压孔一(3-2)，所述测压孔一(3-2)与放置于所述试件放置腔内的圆柱状试件上端相平齐，且测压孔一(3-2)上装有用于测试所述圆柱状试件上部水位的测压管一(3-3);所述供水装置由上至下向所述测试装置内注水；所述试件放置腔为圆柱形腔体，且所述圆柱形腔体的尺寸与所述圆柱状试件的尺寸相同；所述试件套筒(2)的外侧壁上开有与所述试件放置腔相通的测压孔二(2-1)，所述测压孔二(2-1)与放置于所述试件放置腔内的圆柱状试件底端相平齐，且测压孔二(2-1)上装有用于测试所述圆柱状试件下部水位的测压管二(2-2);所述下套筒(4)为上部开口且底部密封的集水槽，所述集水槽与所述试件放置腔相通，所述集水槽上部安装有对放置于所述试件放置腔内的圆柱状试件进行支撑的金属孔板(4-1);所述下套筒(4)的外侧壁上开有与所述集水槽相通的排水孔(4-2);所述排水孔(4-2)与所述排水装置相接。
2.按照权利要求I所述的一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于所述供水装置包括供水容器(I)和安装在供水容器(I)上的供水管(5 )，所述供水管(5 )上装有止水夹一(8)，所述供水容器(I)的外侧壁上设置有水位刻度；所述供水管(5)的出水口位于上套筒(3)上方。
3.按照权利要求I或2所述的一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于所述圆柱状试件的外侧壁上设置有防水层，且所述圆柱状试件外侧壁与所述试件放置腔内侧壁之间的间隙通过灌装封蜡进行密封。
4.按照权利要求3所述的一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于所述防水层包括由缠绕在所述圆柱状试件外侧壁上的宽胶带形成的胶带密封层一、由布设在所述胶带密封层一上的塑料布形成的密封层二和由缠绕在所述密封层二上的宽胶带形成的胶带密封层三。
5.按照权利要求I或2所述的一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于所述试件套筒(2)与上套筒(3)和下套筒(4)之间均以螺纹方式进行密封连接。
6.按照权利要求I或2所述的一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于所述测压孔二(2-1)的数量为多个且多个所述测压孔二(2-1)布设在同一竖直线上。
7.按照权利要求I或2所述的一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于所述排水装置包括排水管(6 )和安装在排水管(6 )上的止水夹二( 7 )，所述排水管(6 )的一端与排水孔(4-2 )相接且其另一端通入量筒内。
8.按照权利要求I或2所述的一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于所述试件套筒(2)、上套筒(3)和下套筒(4)均为金属套筒。
9.按照权利要求I或2所述的一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于所述金属孔板(4-1)的外侧壁上沿圆周方向设置有一个环形卡口(8)，且所述集水槽的上部沿圆周方向设置有环形卡口(8)相配合使用的环形卡头。
10.按照权利要求I或2所述的一种常水头多孔混凝土渗透仪，其特征在于所述试件套筒(2)、上套筒(3)和下套筒(4)的横截面均为圆环形，且试件套筒(2)、上套筒(3)和下套筒(4)的横截面尺寸均相同。
专利摘要本实用新型公开了一种常水头多孔混凝土渗透仪，包括对多孔混凝土试件的渗透系数进行测试的测试装置、对测试装置进行供水的供水装置和与测试装置相接的排水装置；测试装置包括内部设置有试件放置腔的试件套筒、密封安装在试件套筒上方的上套筒和密封安装在试件套筒下方的下套筒；上套筒上部开有溢水孔，上套筒下部开有测压孔一；供水装置位于上套筒上方；试件套筒上开有测压孔二；下套筒为上部开口且底部密封的集水槽，集水槽与试件放置腔相通，集水槽上部安装有金属孔板；下套筒上开有排水孔。本实用新型结构设计合理、拆装方便、使用操作简便且密封性良好、测试数据准确，能有效解决现有常水头测试仪存在的侧壁渗漏、水位差测量不精确等问题。
文档编号G01N15/08GK202793990SQ20122048732
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月23日 优先权日2012年9月23日
发明者李晓军, 唐文桂, 杜冬冬, 杨硕 申请人:西安科技大学
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