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混凝土透水系數測定儀及測定方法

851   編輯:中冶有色技術網   來源:建筑材料工業技術情報研究所  
2024-04-08 13:22:10
權利要求書: 1.一種透水混凝土透水系數測定儀,包括主體安裝框架,所述的主體安裝框架上部裝有水箱式試塊夾具,中部裝有透過水收集件,下部設置透過水路,底部設置稱量容器和帶水泵的儲水容器;主體安裝框架一側設有電控單元;

所述的主體安裝框架是表面開有若干孔的方形箱體;所述的水箱式試塊夾具包括一對可開閉夾板和夾板開閉控制機構;所述的一對可開閉夾板閉合后形成底端開放的直立筒,其筒深大于等于試件厚度的2倍;所述的每個夾板內表面設有彈性材料層;所述的可開閉夾板底端設有防止試件下墜的限位筋;所述的夾板上半部設有進水口和溢流口;所述的進水口連接所述的儲水容器的水泵;所述的溢流口通過管道連接所述的儲水容器;所述的一對可開閉夾板由對稱的夾板一和夾板二構成,其橫截面均呈“∟”形;所述的夾板開閉控制機構包括方形框架、水平滑道、滑塊、杠桿和旋緊螺桿;所述的方形框架,固定安裝在所述方形箱體上表面,其一邊開放,對邊內側與所述夾板一的脊邊中部固定連接,其余任意一邊或兩邊設置所述的水平滑道;所述的水平滑道內滑動連接所述的滑塊,所述的滑塊固定連接所述的夾板二外表面中部;所述的杠桿一端銷接于所述方形框架設有水平滑道的邊,水平轉動時杠桿中部接觸所述夾板二的脊邊中部,推動夾板二沿水平滑道向夾板一滑動,以實現一對夾板的閉合;所述的旋緊螺桿固定安裝在所述方形框架上,在所述杠桿將夾板二推至與夾板一閉合時,所述的旋緊螺桿可與所述杠桿的轉動端螺接,通過旋擰方式推動杠桿進而鎖緊一對夾板;某一夾板同一面上縱向間隔地設置3個扁長方形溢流口;所述的3個扁長方形溢流口分別通過管道連接儲水容器,或者與連接著儲水容器的同一管道根據需要切換連接;

所述的透過水收集件設置在所述水箱式試塊夾具下方,其上開口面積大于所述的可開閉夾板閉合后形成的下端口面積;

所述的透過水路分為排水管和計量水管,并設置電磁閥用于在排水管和計量水管間切換水流;所述的排水管外接下水,所述的計量水管通入所述的稱量容器;所述的稱量容器通過管道和電控閥門連接所述的儲水容器;

所述的電控單元至少設置控制按鈕、控制電路和繼電器;所述的控制電路與所述的繼電器電連接,所述的繼電器與所述的電磁閥電連接,以控制透過水路中透過水的流向切換。

2.權利要求1所述的測定儀,其特征在于:所述的彈性材料層的彈性材料的硬度不大于邵氏硬度40硬度。

3.權利要求1?2任意一項所述的測定儀,其特征在于:所述的夾板上設置透明觀察窗,用于觀察水頭變化情況。

4.權利要求3所述的測定儀,其特征在于:所述的透明觀察窗上設有刻度線,輔助觀察水頭的變化幅度。

5.權利要求1所述的測定儀,其特征在于:所述的電控單元設有計算芯片、存儲器和顯示屏;所述的計算芯片與所述的稱量容器電連接,用于接收來自稱量容器的數據并通過預設程序處理數據;所述的存儲器用于存儲數據;所述的顯示屏用于顯示計算結果。

6.權利要求1?2、4?5任意一項所述的測定儀,其特征在于:所述的控制電路包括水泵數控電路和繼電器控制電路;所述的水泵數控電路與所述儲水容器中的水泵電連接,用于高精度數字化控制所述水泵的流量;所述的繼電器控制電路分別通過繼電器控制所述透過水路的電磁閥和稱量容器的電控閥門。

7.一種測定透水混凝土透水系數的方法,采用權利要求1所述的測定儀,包括以下步驟:

1)取透水混凝土試塊,選擇試塊的兩個平行平面作為測試面,其余面作為側面,將所述的水箱式試塊夾具的一對夾板打開,將試塊緊貼所述夾板內表面放置在所述限位筋上,通過夾板開閉控制機構夾緊并鎖死一對夾板,完成試塊的固定和側封;

2)開啟儲水容器的水泵,通過所述的進水口向所述的水箱式試塊夾具內注水,注水的同時一部分水向下透過試塊,一部分水從所述的溢流口排出,觀察水箱式試塊夾具內的水位,調節所述水泵的流量,使水箱式試塊夾具內的水位變化幅度保持在預設范圍內,完成水頭設定;

3)將透過水流向從所述的排水管切換至所述的計量水管,稱量容器稱量預設時間內來自計量水管的水量,再根據試塊測試面的面積、水頭液面高度計算得出所述試塊的透水系數。

8.權利要求7所述的方法,其特征在于:步驟2)所述的調節所述水泵的流量是通過設置數控電路高精度數字化控制水泵流量來實現的,其中,所述的水泵流量控制精度達到0.01升每秒。

說明書: 混凝土透水系數測定儀及測定方法技術領域[0001] 本發明涉及一種建筑材料透水系數測定裝置及方法,尤其涉及一種混凝土的透水系數測定儀及測量方法。背景技術[0002] 混凝土是指由膠凝材料將骨料膠結成整體的工程復合材料的統稱?;炷潦峭聊竟こ讨杏猛咀顝V、用量最大的一種建筑材料。透水混凝土又稱多孔混凝土、無砂混凝土或透水地坪,是由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結構,故具有透氣、透水和重量輕的特點。透水混凝土由歐美、日本等國家針對原城市道路的路面缺陷而開發使用,能讓雨水流入地下,可有效補充地下水,緩解城市的地下水位急劇下降等城市環境問題,并能有效的消除地面上的油類化合物等對環境污染的危害。常規的透水混凝土擁有15%?25%的孔隙,能夠使透水速度達到31?52升每米每小時,遠遠高于最有效的降雨在最優秀的排水配置下的排出速率。因此,透水混凝土被認為是保護地下水、維護生態平衡、緩解城市熱島效應,建設海綿城市的優良建筑材料。[0003] 透水系數是反映透水混凝土透水性的指標,也是反映透水混凝土性能的關鍵指標之一,它反映了材料內部孔隙的大小、數量、分布以及連通等情況,通常是指在固定水位下,透水混凝土在單位時間內通過單位面積上的透水量,單位為毫米每秒。因此,透水系數也稱為透水混凝土研發中最重要的測定指標。也有在不固定水頭,固定流量的條件下描述透水混凝土透水性能的方法。這種方法多用于透水性能相對較差的混凝土。目前,對于透水混凝土透水系數的測試,不同的研究者基于大致相同的原理開發了不同的儀器設備,但這些設備中都將試件置于一個較大的帶溢流口的水槽內,測量時透過試件的水會進入該溢水槽,通過測量溢水槽中被透過水所擠壓溢出槽的水量來推算試件的透水系數。但這類設備和方法都不夠成熟,水槽深度不一樣,擠壓壓力不一樣,水槽寬度不一樣,擠壓溢出槽的水量不穩定,透水試件側面液體側漏,存在結構復雜、操作繁瑣、測量誤差較大、浪費水資源,不環保以及應用場合限制等問題。[0004] 因此,有必要通過結構的改進克服上述技術問題,進一步提高透水系數測定的科學性和準確性。發明內容[0005] 本發明的目的在于:提供一種透水混凝土透水系數的測定裝置及測定方法,能夠克服現有設備的多種缺陷,進一步降低操作難度、提高測試精度。[0006] 本發明實現上述目的所采用的技術方案為:[0007] 首先,提供一種測定透水混凝土透水系數的裝置,包括主體安裝框架,所述的主安裝框架上部裝有水箱式試塊夾具,中部裝有透過水收集件,下部設置透過水路,底部設置稱量容器和帶水泵的儲水容器;主安裝框架一側設有電控單元;[0008] 所述的水箱式試塊夾具包括一對可開閉夾板和夾板開閉控制機構;所述的一對可開閉夾板閉合后形成底端開放的直立筒,其筒深不小于試件高度的2倍;所述的每個夾板內表面設有彈性材料層;所述的可開閉夾板底端設有防止試件下墜的限位筋;所述的夾板上半部設有進水口和溢流口;所述的進水口連接所述的儲水容器的水泵;所述的溢流口通過管道連接所述的儲水容器;[0009] 所述的透過水收集件設置在所述水箱式試塊夾具下方,其上開口面積大于所述的可開閉夾板閉合后形成的下端口面積;[0010] 所述的透過水路分為排水管和計量水管,并設置電磁閥用于在排水管和計量水管間切換水流;所述的排水管外接下水,所述的計量水管通入所述的稱量容器;所述的稱量容器通過管道和電控閥門連接所述的儲水容器;[0011] 所述的電控單元至少設置控制按鈕、控制電路和繼電器;所述的控制電路與所述的繼電器電連接,所述的繼電器與所述的電磁閥電連接,以控制透過水路中透過水的流向切換。[0012] 本發明的方案中,所述的主體安裝框架的具體形式沒有特殊的限定,可以是骨架式、臺桌式或箱體式;所述的形狀也沒有特別限定,可以是整體呈圓柱或方柱或二者的結合。本發明優選的方案中,所述的主體安裝框架是表面開有若干孔的方形箱體;所述的水箱式試塊夾具固定安裝在所述箱體上表面,所述的透過水路、稱量容器和帶水泵的儲水容器都置于所述箱體內部;所述的透過水收集件透過所述箱體上表面的孔安裝在所述水箱式試塊夾具正下方。[0013] 本發明的方案中,所述的水箱式試塊夾具的作用是將設定水頭、固定試塊及試塊側封一體化。當試塊放入夾板之間、夾板閉合后,一對夾板借助外部提供的擠壓力將試塊沿水平方向夾緊,使試塊豎直固定于夾板形成的筒內下部,此時夾板內表面的彈性材料層能夠很好地填充并封閉試塊側表面的孔隙,在對試塊完成固定的同時也實現了側封,與此同時,試塊以上的筒內空間注水后即直接形成了測試水頭,由此,通過本發明所述的水箱式試塊夾具可以一舉多得地完成水頭的設定、試塊的固定及側封。[0014] 所以,本發明所述的水箱式試塊夾具的具體形式沒有特定的限制,所述的一對夾板可以是對稱的或不對稱的,閉合后可以呈方筒也可以呈圓筒;所述的夾板開閉控制機構可以是鎖扣機構、杠桿機構或螺桿機構中的任意一種或幾種與滑道的組合;所述的彈性材料層的彈性材料種類也沒有特變的限制,硬度不大于邵氏硬度40度的各種彈性材料。只要能夠提供水平方向足夠的夾緊力、夾板內部的彈性材料層有足夠的彈性和厚度、閉合后筒內有足夠空間形成水頭的組合件,就都可以作為本發明的水箱式試塊夾具。[0015] 本發明優選的方案中,所述的一對夾板由對稱的夾板一和夾板二構成,其橫截面均呈“∟”形;所述的夾板開閉控制機構包括方形框架、水平滑道、滑塊、杠桿和旋緊螺桿;所述的方形框架,固定安裝在所述方形箱體上表面,其一邊開放,對邊內側與所述夾板一的脊邊中部固定連接,其余任意一邊或兩邊設置所述的水平滑道;所述的水平滑道內滑動連接所述的滑塊,所述的滑塊固定連接所述的夾板二外表面中部;所述的杠桿一端銷接于所述方形框架設有水平滑道的邊,水平轉動時杠桿中部接觸所述夾板二的脊邊中部,推動夾板二沿水平滑道向夾板一滑動,以實現一對夾板的閉合;所述的旋緊螺桿固定安裝在所述方形框架上,在所述杠桿將夾板二推至與夾板一閉合時,所述的旋緊螺桿可與所述杠桿的轉動端螺接,可進一步通過旋擰方式推動杠桿進而鎖緊一對夾板。所述的水平滑道可以在所述的方形框架一邊設置,也可以在方形框架相平行的兩邊設置,本發明中優選在所述的方形框架兩個平行邊設置水平滑道,以保證夾板二滑動的穩定性。此時,所述的水箱式試塊夾具在夾緊過程中能夠最大程度地向試塊的四個側面施加壓力,使彈性材料層充分封閉試塊的每個側面,盡可能降低了測試過程中試塊側面漏水情況的發生。[0016] 本發明所述的方案中,水箱式試塊夾具的溢流口設置在高于試塊位置的夾板上,設置的數量、形狀和具體位置可以有多種,例如,可以縱向間隔設置若干個不同高度的溢流口,也可以僅在最高位設置一個溢流口,還可以設置一個細長的縱向貫通式溢流口;所述的溢流口形狀也可以是圓孔形、扁長方形等。本發明優選的一種方案中,所述的某一夾板同一面上縱向間隔地設置3個扁長方形溢流口;所述的3個扁長方形溢流口分別通過管道連接儲水容器,或者與連接著儲水容器的同一管道根據需要切換連接。[0017] 本發明優選的方案中,所述的夾板上進一步設置透明觀察窗,用于觀察水頭變化情況;更優選進一步在所述的透明觀察窗上設置刻度線,輔助觀察水頭的變化幅度。[0018] 本發明優選的方案中,所述的電控單元進一步設有計算芯片、存儲器和顯示屏;所述的計算芯片用于接收來自稱量容器的數據并通過預設程序處理數據;所述的存儲器用于存儲數據;所述的顯示屏用于顯示計算結果。[0019] 本發明進一步優選的方案中,所述的控制電路包括水泵數控電路和繼電器控制電路;所述的水泵數控電路與所述儲水容器中的水泵電連接,用于高精度數字化控制所述水泵的流量;所述的繼電器控制電路分別通過繼電器控制所述透過水路的電磁閥和稱量容器的電控閥門。此時,所述的電控單元可以精細化控制儲水容器中的水泵,進而精細地調節夾具式水頭設定裝置中的進水量;并在預設程序下根據需要隨時控制透過水路電磁閥,控制透過水的流向,獲取任意想要的時間段的稱量數據和計算結果。[0020] 在此基礎上,本發明進一步提供一種測定透水混凝土透水系數的方法,采用本發明所述的測定儀,包括以下步驟:[0021] 1)取透水混凝土試塊,選擇試塊的抹平面作為測定塊上面,即測定面,其余面作為側面,將所述的水箱式試塊夾具的一對夾板打開,將試塊緊貼所述夾板內表面放置在所述限位筋上,通過夾板開閉控制機構夾緊并鎖死一對夾板,完成試塊的固定和側封;[0022] 2)將所述的透過水路的水流向設置為進入所述的排水管;開啟儲水容器的水泵,通過所述的進水口向所述的水箱式試塊夾具內注水,注水的同時一部分水向下透過試塊,必要時另一部分水從所述的溢流口排出,觀察水箱式試塊夾具內的水位,調節所述水泵的流量,使水箱式試塊夾具內的水位變化幅度保持在預設范圍內,完成水頭設定;[0023] 3)將透過水流向從所述的排水管切換至所述的計量水管,稱量容器稱量預設時間內來自計量水管的水量,再根據試塊測定面的面積、水頭液面高度等參數計算得出所述試塊的透水系數。[0024] 本發明優選的測定方法中,步驟2)所述的調節所述水泵的流量是通過設置數控電路高精度數字化控制水泵流量來實現的,其中,所述的水泵流量控制精度達到0.01升每秒。此時能夠實現快速精準地調節水箱式試塊夾具內的液面高度,使水頭迅速保持平穩,大大節約了測試用時;更值得一提的是,通過高精度調節水泵流量,本發明的測定方法中可以將水頭高度設定在任意高度,水頭高度不再取決于溢流口的高度,從而能夠方便地完成在任意水頭高度下的測定,打破了傳統測定設備的局限性。同時,也可以用固定流量,不固定水頭的方法測定透水性能。

[0025] 與現有技術相比,本發明的透水系數測定儀及測定方法具有多方面的有益效果,主要體現在:[0026] 1、將試塊固定、側封和水頭設定通過水箱式試塊夾具一體化實現,試塊既不需要進行單獨側封處理,也不需要采用獨立的配件專門固定,大大節約了側封所需時間成本,也降低了配件之間組裝帶來的密封成本和漏水風險。使測定過程更加方便快捷。而且,通過機械力將彈性材料層向試塊側面持續擠緊,能夠確保在整個測試過程中試塊側面孔隙都有非常理想的封閉效果,與現有技術中對試塊側面進行蠟封或包膜封閉的方式相比,能夠省時省力地降低測漏導致的誤差。同時,本測定儀為無損測定,完成透水系數測定后的試件,還可作為抗壓力學性能測定的試件,最大限度地降低了人為誤差。[0027] 2、通過電控切換透過水流向,簡化了測定過程中的操作,可以將每一段預設測定時間內的透過水進行單獨計量,不僅降低了對稱量容器的容積要求,而且也不需要頻繁地關閉儀器來清空稱量容器。本測定儀還可以在定水頭和不定水頭兩種形式下隨意切換,以保證不同試驗和研究工作的需要。[0028] 總之,本發明的透水系數測定儀和測定方法基于上述結構特點而具有非常高的測試便利性和準確性,操作簡單、省時省力。附圖說明[0029] 圖1為實施例1透水系數測定儀的整體結構示意圖。[0030] 圖2為實施例1透水系數測定儀的夾具式水箱閉合時結構示意圖。[0031] 圖3為實施例1透水系數測定儀的夾具式水箱打開時結構示意圖。[0032] 圖4為實施例1透水系數測定儀的夾具式水箱背面結構示意圖。[0033] 圖5為實施例1透水系數測定儀的透過水路結構示意圖。具體實施方式[0034] 下面結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步的詳細說明,但本發明并不限于這些實施例。[0035] 實施例1[0036] 一種透水混凝土透水系數測定裝置,如圖1所示,它整體上包括集成箱1、夾具式水箱2、透過水收集漏斗3、透過水管路4、稱量桶5、儲水箱6、電控箱7和觸屏式微電腦8。[0037] 夾具式水箱2,如圖2、3、4所示,包括方形框架20、直角夾板一21、直角夾板二22、水平滑道23、滑塊24、杠桿25和旋緊螺桿26;直角夾板一21和直角夾板二22規格相同,閉合后形成底端開放的直立方筒,其筒深大于等于試件厚度的2倍;直角夾板一21和直角夾板二22內表面設有彈性材料層27;直角夾板一21底端設有防止試件下墜的限位筋28;直角夾板一21的一個面上設有進水口211,另一個面上設有縱向間隔地設置3個扁長方形溢流口212;進水口211通過水管9連接儲水箱6的水泵;三個溢流口212中,有兩個安裝有堵頭213,另一個與連接著儲水箱6的水管9連通;直角夾板二22的兩個面上設置透明觀察窗221,透明觀察窗

221上設置刻度線222,用于觀察水頭的變化幅度。如圖2、3、4所示,方形框架20,固定安裝在集成箱1上表面,其一邊開放,對邊內側焊接直角夾板一21的脊邊中部,其余兩邊設置水平滑道23;水平滑道23內滑動連接滑塊24,滑塊24焊接直角夾板二22外表面中部;杠桿25一端銷接于方形框架20上,水平轉動時杠桿25中部接觸直角夾板二22的脊邊中部,推動直角夾板二22沿水平滑道向直角夾板一21滑動,以實現一對夾板的閉合;旋緊螺桿26固定安裝在方形框架20上,在杠桿25將直角夾板二22推至與直角夾板一21閉合時,旋緊螺桿26可與杠桿25的轉動端螺接,可進一步通過旋擰方式推動杠桿25,進而鎖緊一對夾板。

[0038] 如圖1所示,透過水收集漏斗3透過集成箱1上表面的孔安裝在夾具式水箱2正下方,其上開口面積大于直角夾板一21和直角夾板二22閉合后形成的方筒下端口面積;[0039] 如圖5所示,透過水管路4分為排水管41和計量水管42,并設置電磁閥43用于在排水管和計量水管間切換水流;排水管41外接下水,計量水管42通入稱量桶5;稱量桶5通過水管9和電控閥門51連接儲水箱6;[0040] 電控箱7內設有繼電器;觸屏式微電腦8設有計算芯片、存儲器和觸摸顯示屏;計算芯片與稱量桶5電連接,用于接收來自稱量桶5的數據并通過預設程序處理數據;存儲器用于存儲數據;觸摸顯示屏用于輸入指令并顯示計算結果。觸屏式微電腦8還內置水泵數控電路和繼電器控制電路;水泵數控電路與儲水箱6中的水泵電連接,用于高精度數字化控制水泵的流量;繼電器控制電路分別通過繼電器控制透過水管路的電磁閥43和稱量桶5的電控閥門51。所述的電控單元可以精細化控制儲水容器中的水泵,進而精細地調節夾具式水頭設定裝置中的進水量;并在預設程序下根據需要隨時控制透過水路電磁閥,控制透過水的流向,獲取任意想要的時間段的稱量數據和計算結果。[0041] 實施例2[0042] 一種測定透水混凝土透水系數的方法,采用實施例1所述的測定儀,包括以下步驟:[0043] 1)取透水混凝土試塊,選擇試塊的兩個平行平面作為測試面,其余面作為側面,將所述的夾具式水箱2的直角夾板二22打開,將試塊緊貼直角夾板一21內表面放置在限位筋28上,通過杠桿25水平轉動推動直角夾板二22沿水平滑道向直角夾板一21滑動,實現一對夾板的夾緊,將杠桿25的轉動端與旋緊螺桿26螺接后旋緊鎖死,完成試塊的固定和側封;

[0044] 2)向觸屏式微電腦8發出指令,通過水泵控制電路開啟儲水箱6的水泵,通過進水口211向夾具式水箱2內注水,注水的同時一部分水向下透過試塊,一部分水從溢流口212排至儲水箱6,通過透明觀察窗221觀察夾具式水箱2內的水位,通過水泵控制電路調節水泵的流量,使夾具式水箱2內的水位變化幅度保持在預設范圍內,完成水頭設定;[0045] 3)向觸屏式微電腦8發出指令,通過繼電器控制電路操控繼電器,控制電磁閥43將透過水流向從排水管41切換至計量水管42,稱量桶稱量預設時間內來自計量水管42的水量,再根據試塊測試面的面積、水頭液面高度等參數計算得出所述試塊的透水系數;[0046] 4)向觸屏式微電腦8發出指令,通過繼電器控制電路操控繼電器,控制稱量桶5的電控閥門51打開,將經過稱量的透過水通過管道8排入儲水箱6,經過稱量的透過水與溢流口溢出的水一起作為下一次夾具式水箱2的進水。[0047] 本發明中未述及的部分采用或借鑒已有技術即可實現。[0048] 在本發明的描述中,需要理解的是,術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“背”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,僅是為了便于描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。[0049] 本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明的精神所作的舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代,但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。



聲明:
“混凝土透水系數測定儀及測定方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業用途,請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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