专利名称：一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种透水环境模拟器实验装置及方法，更具体的说涉及一种适用于透 水砖的透水环境模拟器实验装置及方法，通过模拟透水自然环境，利用计算机实现透水砖 的透水环境模拟及透水性(也称渗透性)、渗透系数、透水量、径流量的检测和显示。
背景技术：
水在介质的孔隙中渗透流动的性能，称为介质的透水性(也称渗透性)。土的渗透 系数是反映土的透水性能的比例系数，是水力梯度为1时的渗透速度，其量纲与渗透速度 相同。其物理含义是单位面积单位水力梯度单位时间内透过的水量。常用路面铺装材料(路面砖或连锁砌块)具有强度高、耐磨性与耐久性好、装饰 性等特点，但由于其透水透气性差，大面积铺装这种不透水的路面制品，对于城市水平衡系 统、生态环境、植物生长、交通运输等产生了不良影响。透水性混凝土路面砖(简称透水砖)作为一种高渗透性路面制品，可用于公园、 庭院、停车场、广场、树坑、球场、花房、植物园、人行步道及轻量公路等地面的铺设，具有良 好的社会、环境和生态效益。为保证具有较高的透水性能，透水砖中一般应含有连通孔隙， 其密度，吸水率，收缩值(干缩值)和热膨胀相对较小。按照透水方式与结构特征，透水砖 通常分为正面透水型透水砖和侧面透水型透水砖。正面透水型透水砖的透水方式有两种， 即水由砖表面直接渗透或从砖侧面渗入砖中再渗入地基；另一种是水由砖的接缝处直接渗 透。通常此类透水砖的透水方式以水从砖表面直接渗透为主。侧面透水性透水砖的透水方 式是水由砖接缝处(侧面)渗入透水砖的基层，然后再渗入透水性地基中。透水砖的渗透 系数是反映透水砖的透水性能的比例系数，是借用土的渗透系数概念和检测方法。公开(公告)号CN101514951 —种透水砖透水系数检测仪及检测方法，其特征在 于它由溢流筒、溢流水槽、盛水池、循环水泵、阀门、试样及覆盖在试样上端的导水环组成； 溢流水槽置于盛水池中，在溢流水槽中设置溢流筒；所述的循环水泵置于盛水池的底部，在 循环水泵与溢流筒之间设置有循环水管；在盛水池中还设有温度控制装置和量杯；溢流水 槽上装有漏斗型的溢流口 ；量杯设置在溢流水槽的溢流口下，阀门设置在循环水管上。此发 明可以充分利用现有的抽真空装置，循环使用无气水，有效地降低了检验成本；导水环的使 用可确保试样上表面透水面积最大限度地接近试样的上表面面积，提高了检测精度。公开(公告)号CN201247191 —种透水砖透水系数测定仪，它是由可移动供水容 器、调节丝杆、固定容器、试样连接密封件、高度可调容器构成，移动供水容器固定于固定支 撑杆上，固定支撑杆支撑在固定座中，固定容器悬置在高度可调容器上方；高度可调容器放 置于固定容器中，其上端延伸出固定容器的上端，在高度可调容器边沿与固定容器边沿之 间设有调节丝杆，在固定容器与高度可调容器的某一高度上的侧面上安装有溢流管，高度 可调容器底部安装有便于拆装的试样连接密封件。此发明具有便于拆装试样、可以方便地 取出高度可调容器、在进行多次测定时无需调节高度可调容器、并且能回收溢流出的水的 特点。
公开(公告)号CN201368839 —种透水砖透水系数检测仪，其特征在于它由溢流 筒、溢流水槽、盛水池、循环水泵、阀门、试样及覆盖在试样上端的导水环组成；溢流水槽置 于盛水池中，在溢流水槽中设置溢流筒；所述的循环水泵置于盛水池的底部，在循环水泵与 溢流筒之间设置有循环水管；在盛水池中还设有温度控制装置和量杯；溢流水槽上装有漏 斗型的溢流口 ；量杯设置在溢流水槽的溢流口下，阀门设置在循环水管上。此发明可以充分 利用现有的抽真空装置，循环使用无气水，有效地降低了检验成本；导水环的使用可确保试 样上表面透水面积最大限度地接近试样的上表面面积，提高了检测精度。渗水砖作为近几年新型的绿色环保建材被广泛使用，生产和销售渗水砖的企业众 多，但并没有一个统一的渗水砖生产质量标准，致使现在的市场上的渗水砖的质量存在较 大差异。JC/T945-2005透水砖作为建材行业标准发布，2008年标委会将《透水砖》列入国 家标准及行业标准制修订项目计划。按照透水方式与结构特征，透水砖通常分为正面透水型透水砖和侧面透水型透水 砖。现有标准与检测手段都不能适应，其中侧面透水型透水砖根本没有办法检测。现有检 测仪器利用抽真空装置，使用无气水，依靠人的感觉检测和评价等，造成检测结果不稳定。有鉴于此，本发明人针对现有技术中的问题深入研究，终有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验装置及方法，以 解决透水砖检测的科学性和准确性。为了达成上述目的，本发明的解决方案是一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验装置，在机架上部置有贮水槽，在贮水 槽下部的流量控制阀、电子流量计和淋水管，在机架中部置有透水砖托架槽，透水砖托架槽 的中部有用于支撑透水砖的托架网、上部有径流导水槽、下部有渗水导水槽，在机架下部置 有位于径流导水槽下方的径流集水箱和位于渗水导水槽下方的透水集水箱，径流集水箱下 部置有径流量称重传感器，透水集水箱下部置有透水量称重传感器，电子流量计、径流量称 重传感器、透水量称重传感器与计算机相连。所述透水砖托架槽的侧面置有铰链与机架相连，后面置有倾斜度调整螺栓与机架 相连，用于调整透水砖托架槽与水平面的倾斜角度，模拟透水砖不同使用环境。所述贮水槽的上部置有进水口和溢流口。所述透水砖托架槽的托架网下部有渗水接水槽和渗水导水口，渗水导水口接至渗 水导水槽。一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验方法，其步骤如下第一步，将待实验的透水砖经干燥达到标准后放在透水砖托架槽的托架网上，将 透水砖与托架槽之间密封，确认待测透水砖表面积并输入计算机；第二步，向贮水槽中注入水，再打开流量控制阀，使贮水槽中的水经过流量控制阀 和电子流量计，由淋水管模拟下雨环境的水流，淋在采取密封措施的透水砖上形成径流和 渗透，同时，电子流量计采集的流量数据传输给计算机；第三步，利用透水砖托架槽的径流导水槽分离径流水，并收集至径流集水箱；利用 透水砖托架槽的渗水导水槽分离渗透水，并收集至透水集水箱；
第四步，由径流量称重传感器采集流入径流集水箱的水重量后并传输给计算机， 由透水量称重传感器采集流入透水集水箱的水重量后并传输给计算机；第五步，计算机通过电子流量计、径流量称重传感器和透水量称重传感器采集后 传输的数据，按照通用公式进行计算渗透系数，实时显示所采集的数据。所述第二步中，打开流量控制阀之前，先调整透水砖托架槽后面的倾斜度调整螺栓，来调整透水砖托架槽与水平面的倾斜角度，模拟透水砖不同使用环境。采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果一、贮水箱下部置有流量控制阀、电子流量计和淋水管，可以实现模拟不同下雨环 境的水流状态；二、置于机架中部的透水砖托架槽，具有托架网、径流导水槽和渗水导水槽，可以 实现径流水量、渗透水量和透水砖含水量的分离；三、径流集水箱下部的径流量称重传感器可采集流入径流集水箱的水重量并传输 给计算机，透水集水箱下部的透水量称重传感器可采集流入透水集水箱的水重量并传输给 计算机；四、电子流量计、径流量称重传感器、透水量称重传感器采集的数据经计算机处理 后，直接生成不同下雨环境下被检测的透水砖的径流量、透水量、含水量、透水系数等。所以，本发明通过模拟透水自然环境，利用计算机实现透水砖的透水环境模拟及 透水性、渗透系数、透水量、径流量的检测和显示，能够避免目前检测手段人工检测的随意 性造成检测结果不稳定问题，提高检测精度，同时可以填补现行检测手段不能检测侧面透 水型透水砖的弊端。
图1为本发明较佳实施例透水环境模拟器实验装置的立体示意图；图2为图1的右视图；图3为图1的正视图；图4为本发明较佳实施例透水砖托架槽的立体示意图；图5为图4的正视图；图6为图5的局部放大图；图7为本发明较佳实施例计算机检测流程示意图；图8为本发明较佳实施例的操作流程图。图中机架1 贮水箱21溢流口22 进水口23流量控制阀 24 电子流量计25淋水管26 透水砖托架槽3托架网31 径流导水槽32渗水接水槽 33 渗水导水口34渗水导水槽 35 铰链4透水集水箱 5 透水量称重传感器 6
径流集水箱 7 径流量称重传感器 8倾斜度调整螺栓9
具体实施例方式为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对 本发明进行详细阐 述。如图1、图2和图3所示，本发明揭示的一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验 装置，具有机架1。贮水箱21置于机架1上部，贮水箱21上部置有溢流口 22、进水口 23， 贮水箱21下部置有流量控制阀24、电子流量计25、淋水管26。透水砖托架槽3置于机架1 中部，置于机架1上的透水砖托架槽3两侧置有铰链4与机架1相连接，透水砖托架槽3后 侧置有倾斜度调整螺栓9与机架1相连接。如图4、图5和图6所示，透水砖托架槽3中部置有托架网31用于支撑透水砖，透 水砖托架槽3上部有径流导水槽32、透水砖托架槽3的托架网31下部有渗水接水槽33、渗 水导水口 34和渗水导水槽35。此渗水接水槽33和渗水导水口 34更有利于渗透水的导引 和收集。径流导水槽32下方置有径流集水箱7，渗水导水槽35下方置有透水集水箱5。径 流集水箱7下部置有径流量称重传感器8，透水集水箱5下部置有透水量称重传感器6。如图7所示，一种透水环境模拟器实验装置，其中，电子流量计25、径流量称重传 感器7、透水量称重传感器6与计算机相连。具体的实验方法如下，将待实验的透水砖经干燥达到标准后放在透水砖托架槽3 的托架网31上，将透水砖与托架槽3之间密封，确认待测透水砖表面积并输入计算机；通过 进水口 23将水注入置于机架1上的贮水槽21中，当水注入贮水槽21达到溢流口 22管口 后，贮水槽21上部的溢流口 22开始实现溢流，溢流口 22大于进水口 23，用于保持贮水槽21 的水位恒定，当然，也可以直接省去进水口和溢流口，而直接利用水管将水注入贮水槽中， 通过控制水管的开启与关闭来保持贮水槽的水位恒定。再打开流量控制阀24，贮水槽21下 部置有流量控制阀24按不同雨量控制单位时间水流量，淋水管26根据需要设有均布的小 孔，用于实现模拟下雨环境，电子流量计25将采集的数据传给计算机。透水砖托架槽3上部的径流导水槽32上表面低于放入透水砖托架槽3中的透水 砖(图中未示出)上表面，用于收集和导出透水砖表面径流。透水砖托架槽3中部的托架 网31用于支撑透水砖，按照需要将被检测的经烘干的透水砖排布于托架网31上，并在周围 采取密封措施，淋水管26模拟下雨环境的水流在采取密封措施的透水砖上形成径流和渗 透。淋水管26模拟下雨环境的水流在采取密封措施的透水砖上形成渗透水通过渗水接水 槽33、渗水导水口 34、渗水导水槽35流入透水集水箱5。淋水管26模拟下雨环境的水流在 采取周边密封措施的透水砖上形成的径流水通过径流导水槽32流入径流集水箱7。因为置于机架1上的透水砖托架槽3两侧置有铰链4与机架1相连接，透水砖托 架槽3后侧置有倾斜度调整螺栓9与机架1相连接，这样，通过倾斜度调整螺栓9的调节实 现透水砖托架槽3后侧高度变化，透水砖托架槽3绕铰链4实现由水平至不同斜度的变化， 进而实现透水砖铺装环境的模拟。径流集水箱7下部置有径流量称重传感器8，流入径流集水箱7的水重量由径流量称重传感器8采集后传输给计算机。透水集水箱5下部置有透水量称重传感器6，流入透水集水箱7的水重量由透水量称重传感器6采集后传输给计算机。电子流量计25采集的流量 数据传输给计算机。计算机通过电子流量计25、径流量称重传感器8、透水量称重传感器6 采集后传输的数据，按照“渗透系数是反映土的透水性能的比例系数，其物理含义是单位面 积单位水力梯度单位时间内透过的水量”的通用公式进行计算，并实时显示所采集的数据。 通过计算机实现透水砖的透水性(也称渗透性)、渗透系数、透水量、径流量的检测、计算和 显不。 上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通 技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
权利要求
一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验装置，其特征在于在机架上部置有贮水槽，在贮水槽下部的流量控制阀、电子流量计和淋水管，在机架中部置有透水砖托架槽，透水砖托架槽的中部有用于支撑透水砖的托架网、上部有径流导水槽、下部有渗水导水槽，在机架下部置有位于径流导水槽下方的径流集水箱和位于渗水导水槽下方的透水集水箱，径流集水箱下部置有径流量称重传感器，透水集水箱下部置有透水量称重传感器，电子流量计、径流量称重传感器、透水量称重传感器与计算机相连。
2.如权利要求1所述的一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验装置，其特征在于 所述透水砖托架槽的侧面置有铰链与机架相连，后面置有倾斜度调整螺栓与机架相连。
3.如权利要求1所述的一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验装置，其特征在于 所述贮水槽的上部置有进水口和溢流口。
4.如权利要求1所述的一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验装置，其特征在于 所述透水砖托架槽的托架网下部有渗水接水槽和渗水导水口，渗水导水口接至渗水导水 槽。
5.一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验方法，其特征在于步骤如下第一步，将待实验的透水砖经干燥达到标准后放在透水砖托架槽的托架网上，将透水 砖与托架槽之间密封，确认待测透水砖表面积并输入计算机；第二步，向贮水槽中注入水，再打开流量控制阀，使贮水槽中的水经过流量控制阀和电 子流量计，由淋水管模拟下雨环境的水流，淋在采取密封措施的透水砖上形成径流和渗透， 同时，电子流量计采集的流量数据传输给计算机；第三步，利用透水砖托架槽的径流导水槽分离径流水，并收集至径流集水箱，利用透水 砖托架槽的渗水导水槽分离渗透水，并收集至透水集水箱；第四步，由径流量称重传感器采集流入径流集水箱的水重量后并传输给计算机，由透 水量称重传感器采集流入透水集水箱的水重量后并传输给计算机；第五步，计算机通过电子流量计、径流量称重传感器和透水量称重传感器采集后传输 的数据，按照通用公式进行计算渗透系数，实时显示所采集的数据。
6.如权利要求5所述的一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验方法，其特征在于 所述第二步中，打开流量控制阀之前，先调整透水砖托架槽后面的倾斜度调整螺栓，来调整 透水砖托架槽与水平面的倾斜角度，模拟透水砖不同使用环境。
全文摘要
本发明公开一种适用于透水砖的透水环境模拟器实验装置及方法，在机架上部置有贮水槽，在贮水槽下部的流量控制阀、电子流量计和淋水管，在机架中部置有透水砖托架槽，透水砖托架槽的中部有用于支撑透水砖的托架网、上部有径流导水槽、下部有渗水导水槽，在机架下部置有位于径流导水槽下方的径流集水箱和位于渗水导水槽下方的透水集水箱，径流集水箱下部置有径流量称重传感器，透水集水箱下部置有透水量称重传感器，电子流量计、径流量称重传感器、透水量称重传感器与计算机相连。本发明可模拟不同雨量环境，通过计算机实现透水砖的透水性、渗透系数、透水量、径流量的检测、计算和显示，从而使得透水砖的检测科学合理，排除人为因素。
文档编号G01N15/08GK101813605SQ20101016641
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者刘国文, 苏鸣, 黄希忠 申请人:厦门市闽长鹭科技发展有限公司
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