CN109520905B - 一种透水混凝土透水非均匀性测定装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种透水混凝土透水非均匀性测定装置及其测试方法，该测定装置包括储水装置、测试筒、排水装置、接水装置和不锈钢支架，所述储水装置为无盖方盒结构，其底面开有一排水口，测试筒包括方筒和方形定位条，方筒下部放置透水混凝土试件，方形定位条用于限定所述测试筒的位置，位于所述测试筒的底侧，排水装置包括上排水管、下排水管和球阀，上排水管、下排水管通过球阀相连，接水装置包括接水方盒和内部隔板，内部隔板将接水方盒均分成四个区域，所述不锈钢支架包括立架和底座。本发明实现了对透水混凝土内部连通孔隙非均匀性的测定，为对透水混凝土内部连通孔隙分布的研究提供了帮助。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体是一种透水混凝土透水非均匀性测定装置及其测试方法。
背景技术
透水混凝土是由特定级配的骨料、水泥、水、外加剂和掺合料制成的具有连续孔隙的多孔混凝土，不含细骨料，由粗骨料表面包覆一层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，是生态混凝土的重要品种之一。透水混凝土作为一种高孔隙率的材料，其内部的孔隙结构情况必然对其性能起到很关键的作用。
目前关于透水混凝土内部孔隙的研究甚少，最常见的是关于有效孔隙率的简单测量，将其与透水混凝土的力学性能进行联系。还有部分学者通过利用CT扫描成像技术对透水混凝土内部孔隙进行扫描建模，但是这种技术手段成本很高，对实际工程的应用意义不大。
透水混凝土内部连通孔隙对透水混凝土透水性能起到最关键的作用，同时对透水混凝土强度的影响也至关重要，然而国内外对于透水混凝土内部连通孔隙分布情况的研究仍未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种透水混凝土透水非均匀性测定装置及其测试方法，能够实现对透水混凝土内部连通孔隙非均匀性的测定，为对透水混凝土内部连通孔隙分布的研究提供帮助。
为了实现上述目的，本发明提供一种透水混凝土透水非均匀性测定装置，包括储水装置、测试筒、排水装置、接水装置和不锈钢支架，所述储水装置为无盖方盒结构，其底面开有一排水口，测试筒包括方筒和方形定位条，方筒下部放置透水混凝土试件，透水混凝土试件上部与方筒之间的间隙通过防渗垫层密封，方形定位条用于限定所述测试筒的位置，位于所述测试筒的底侧，排水装置包括上排水管、下排水管和球阀，上排水管、下排水管通过球阀相连，接水装置包括接水方盒和内部隔板，内部隔板将接水方盒均分成四个区域，所述不锈钢支架包括立架和底座，所述立架宽度小于所述储水装置，所述底座用于放置所述接水装置和测试筒。
所述储水装置的底面排水口与所述上排水管通过适配的接头可拆卸连接。
所述透水混凝土试件的尺寸为100mm×100mm×100mm。
所述防渗垫层的厚度比透水混凝土试件上部与方筒之间的间隙大3mm。
所述内部隔板高度比所述接水方盒小20mm。
所述上排水管、下排水管和球阀为pvc材料；储水装置、测试筒和接水装置由无色透明的有机玻璃制成，有机玻璃的厚度为3～8mm。
所述储水装置的内部长度为300mm，宽度为250mm，高度为200mm；排水装置管内径为30mm；方筒横截面为正方形，内部边长为116mm；方形定位条长度为100mm，厚度为3mm，高度为20mm；接水装置每个区域横截面为正方形，其内部边长为70mm。
所述的透水混凝土透水非均匀性测定装置的测定方法，包括以下步骤：
步骤1，成型透水混凝土试件，养护一定龄期后，对透水混凝土进行真空饱水处理；
步骤2，把透水混凝土透水非均匀性测定装置放置在坚实的水平的地面上，用无气水把储水装置内壁、测试筒内壁、排水装置内壁、接水装置内壁润湿；
步骤3，用透明膜将试件的四个侧面包裹，只留上下两个透水面，将专用防渗垫层套在试件上端，并在下端套上橡胶圈，将其装入方筒底部；
步骤4，并用用针筒将凡士林注入防渗垫层与方筒之间的缝隙进行密封；
步骤5，将方筒和接水装置安装至排水管正下方，方筒的底部嵌入接水装置的顶部；
步骤6，将无气水装入储水装置至有效水位高度为900mm，每次测量需保证储水装置有效水位高度一致；
步骤7，打开球阀开关，使测试筒内保持规定的水位高度，待测试筒内的水全部流入接水装置后，将接水装置取出，读出四个区域内的水柱高度(mm)并记录；
步骤8，每个试件重复测量3次，透水非均匀性系数的计算公式为：
式中，xi—为其中某个区域的水柱高度mm；μ—为四个区域的水柱高度的平均值(mm)；σj—某次测试下水柱高度标准差；h—透水非均匀性系数。
步骤1中所述真空饱水的具体过程是将试件放入抽真空装置，抽真空至90±1MPa，并保持30min，在保持真空的同时，加入足够的水将试件覆盖并使水位高出试件100mm，停止抽真空，浸泡20min。
步骤6中所述储水装置有效水位高度指的是球阀打开时，储水装置中可以流入排水装置的那部分无气水的水位高度。
本发明的有益效果是：
本发明通过打开球阀开关，使储水装置中的无气水流入测试筒，并在测试筒中保持一定的水位，模拟透水混凝土实际透水过程，并用设置了四个等分区域的接水装置承接透过透水混凝土的无气水。采用量化的透水非均匀性系数指标，避免了采用经验直观的方法，受操作者的主观因素的影响的缺陷。
本发明测定透水混凝土连通孔隙分布非均匀程度的装置和方法契合透水混凝土的特点，实践证明可以准确评价连通孔隙分布非均匀程度，并在实际应用中取得了理想的效果。
附图说明
图1是本发明所述透水混凝土透水非均匀性测定装置的结构示意图。
图2为本发明所述透水混凝土透水非均匀性测定装置的测试筒结构示意图。
图3为本发明所述透水混凝土透水非均匀性测定装置的排水装置筒结构示意图。
图4为本发明所述透水混凝土透水非均匀性测定装置的接水装置筒结构示意图。
图5为本发明所述透水混凝土透水非均匀性测定装置的不锈钢支架结构示意图。
图中标记为：储水装置1、测试筒2、方筒21、方形定位条22、透水混凝土试件23、防渗垫层24、排水装置3、上排水管31、下排水管32、球阀33、接水装置4、接水方盒41、内部隔板42、不锈钢支架5、立架51、底座52。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
实施例1
如图1至图5所示，本发明所述的透水混凝土透水非均匀性测定装置，包括储水装置1、测试筒2、排水装置3、接水装置4和不锈钢支架5，具体结构和连接关系为：
所述储水装置为无盖方盒结构，其底面开有一排水口；
所述测试筒2包括方筒21和方形定位条22，方筒21下部放置透水混凝土试件23，透水混凝土试件23上部与方筒21之间的间隙通过防渗垫层24密封，方形定位条22用于限定所述测试筒2的位置，位于所述测试筒2的底侧；
所述排水装置3包括上排水管31、下排水管32和球阀33，上排水管31和下排水管32通过球阀相连；
所述接水装置4包括接水方盒41和内部隔板42，内部隔板42将接水方盒4均分成四个区域，所述内部隔板42高度略低于所述接水方盒41，所述接水方盒41上带有刻度标识。
所述不锈钢支架5包括立架51和底座52，所述立架51宽度小于所述储水装置1，所述底座52用于放置所述接水装置4和测试筒2。
所述储水装置1的底面排水口与所述上排水管31通过适配的接头可拆卸连接。
所述透水混凝土试件23的尺寸为100mm×100mm×100mm。
所述防渗垫层24的厚度比透水混凝土试件23上部与方筒21之间的间隙大3mm。
所述内部隔板42高度比所述接水方盒41小20mm，
所述的透水混凝土透水非均匀性测定装置中，上排水管31、下排水管32和球阀33为pvc材料；为了测量时便于观察和读数，储水装置1、测试筒2和接水装置4由无色透明的有机玻璃制成，有机玻璃的厚度为3～8mm。
所述的透水混凝土透水非均匀性测定装置中，各组成部件具有以下优选尺寸：储水装置的内部长度为300mm，宽度为250mm，高度为200mm；排水装置管内径为30mm；方筒横截面为正方形，内部边长为116mm；方形定位条长度为100mm，厚度为3mm，高度为20mm；接水装置每个区域横截面为正方形，其内部边长为70mm。
所述的透水混凝土透水非均匀性测定装置的测定方法，包括以下步骤：
步骤1，成型透水混凝土试件23，养护一定龄期后，对透水混凝土23进行真空饱水处理，在一种实施实例中，步骤1中所述真空饱水的具体过程：将试件23放入抽真空装置，抽真空至90±1MPa，并保持30min，在保持真空的同时，加入足够的水将试件覆盖并使水位高出试件100mm，停止抽真空，浸泡20min；
步骤2，把透水混凝土透水非均匀性测定装置放置在坚实的水平的地面上，用无气水把储水装置1内壁、测试筒2内壁、排水装置3内壁、接水装置4内壁润湿；
步骤3，用透明膜将试件23的四个侧面包裹，只留上下两个透水面，将专用防渗垫层24套在试件上端，并在下端套上橡胶圈，将其装入方筒21底部；
步骤4，用针筒将凡士林注入防渗垫层24与方筒21之间的缝隙进行密封；
步骤5，将方筒21和接水装置4安装至排水管正下方，方筒21的底部嵌入接水装置4的顶部；
步骤6，将无气水装入储水装置1至有效水位高度为900mm，每次测量需保证储水装置1有效水位高度一致，在一种实施实例中，步骤6中所述储水装置1有效水位高度指的是球阀打开时，储水装置1中可以流入排水装置3的那部分无气水的水位高度；
步骤7，打开球阀33开关，使测试筒2内保持规定的水位高度，待测试筒2内的水全部流入接水装置后，将接水装置4取出，读出四个区域内的水柱高度(mm)并记录；
步骤8，每个试件重复测量3次，透水非均匀性系数的计算公式为：
式中，xi—其中某个区域的水柱高度mm；μ—四个区域的水柱高度的平均值mm；σj—某次测试下水柱高度标准差；h—透水非均匀性系数。
实施例2
本实施例为本发明所述的透水混凝土透水非均匀性测定装置的测定方法的一个应用实例，包括以下步骤：
(1)制备样品
表1试验混凝土配合比
以5-10mm再生骨料、P.O42.5水泥、去离子水为原料，按照表1配合比成型尺寸为100mm×100mm×100mm的透水混凝土试件23，置于标准养护室养护7d。
将透水混凝土试件23放入真空饱水机，抽真空至90±1MPa，并保持30min，在保持真空的同时，加入足够的水将试件覆盖并使水位高出试件100mm，停止抽真空，浸泡20min。
(2)测试样品
把透水混凝土透水非均匀性测定装置放置在坚实的水平的地面上，用无气水把储水装置1内壁、测试筒2内壁、排水装置3内壁、接水装置4内壁润湿；
用透明膜将经过真空饱水处理的试件23的四个侧面包裹，只留上下两个透水面，将防渗垫层24套在试件上端，并在下端套上橡胶圈，将其装入方筒21底部，确保试件23与方筒21底面相平行；
用针筒将凡士林注入防渗垫层24与方筒21之间的缝隙进行密封；
先把方筒21从排水装置3的底部从下往上套入，再将接水装置4放置到方筒21的底部并嵌入，调整接水装置4的位置将使筒21位于排水管正下方。
将无气水装入储水装置1至有效水位高度为900mm，每次测量需保证储水装置1有效水位高度一致；
打开球阀33开关，使测试筒2内保持规定的水位高度，待测试筒2内的水全部流入接水装置后，将接水装置4取出，读出四个区域内的水柱高度(mm)并记录；
重复测量三次并记录。
(3)计算与分析
按照步骤8公式计算得出h＝1.72，测试结果表明，当目标孔隙率较大时，透水混凝土内部形成连通孔隙较多，且孔径较大，故h小于2，此时，透水混凝土内部各区域的连通孔隙分布比较均匀。
实施例3
本实施例为本发明所述的透水混凝土透水非均匀性测定装置的测定方法的另一个应用实例，包括以下步骤：
(1)样品制备
表2试验混凝土配合比
以5-10mm再生骨料、P.O42.5水泥、去离子水为原料，按照表1配合比成型尺寸为100mm×100mm×100mm的透水混凝土试件23，置于标准养护室养护7d。
将透水混凝土试件23放入真空饱水机，抽真空至90±1MPa，并保持30min，在保持真空的同时，加入足够的水将试件覆盖并使水位高出试件100mm，停止抽真空，浸泡20min。
(3)测试样品
把透水混凝土透水非均匀性测定装置放置在坚实的水平的地面上，用无气水把储水装置1内壁、测试筒2内壁、排水装置3内壁、接水装置4内壁润湿；
用透明膜将经过真空饱水处理的试件23的四个侧面包裹，只留上下两个透水面，将专用防渗垫层24套在试件上端，并在下端套上橡胶圈，将其装入方筒21底部，确保试件23与方筒21底面相平行；
用针筒将凡士林注入防渗垫层24与方筒21之间的缝隙进行密封；
先把方筒21从排水装置3的底部从下往上套入，再将接水装置4放置到方筒21的底部并嵌入，调整接水装置4的位置将使筒21位于排水管正下方。
将无气水装入储水装置1至有效水位高度为900mm，每次测量需保证储水装置1有效水位高度一致；
打开球阀33开关，使测试筒2内保持规定的水位高度，待测试筒2内的水全部流入接水装置后，将接水装置4取出，读出四个区域内的水柱高度(mm)并记录；
重复测量三次并记录。
(3)计算与分析
按照步骤8公式计算得出h＝4.53，测试结果表明，当目标孔隙率较小时，透水混凝土内部总孔隙体积较小，形成的连通孔隙孔径较小，更容易堵塞，产生连通孔隙分布不均，故h大于4，此时，透水混凝土内部各区域的连通孔隙分布出现较明显的不均匀。
以上所述本发明的较佳实施案例为启示，相关人员可以在不偏离本发明技术思想的基础上进行适当变更和改进。本发明的技术性范围不局限于说明书内容，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种透水混凝土透水非均匀性的测定方法，包括以下步骤：
步骤1，成型透水混凝土试件，养护一定龄期后，对透水混凝土进行真空饱水处理；
步骤2，把透水混凝土透水非均匀性测定装置放置在坚实的水平的地面上，用无气水把储水装置内壁、测试筒内壁、排水装置内壁、接水装置内壁润湿；
步骤3，用透明膜将试件的四个侧面包裹，只留上下两个透水面，将防渗垫层套在试件上端，并在下端套上橡胶圈，将其装入方筒底部；
步骤4，用针筒将凡士林注入防渗垫层与方筒之间的缝隙进行密封；
步骤5，将方筒和接水装置安装至排水管正下方，方筒的底部嵌入接水装置的顶部；
步骤6，将无气水装入储水装置至有效水位高度为900mm，每次测量需保证储水装置有效水位高度一致；
步骤7，打开球阀开关，使测试筒内保持规定的水位高度，待测试筒内的水全部流入接水装置后，将接水装置取出，读出四个区域内的水柱高度并记录；
步骤8，每个试件重复测量3次，透水非均匀性系数的计算公式为：
式中：xi—其中某个区域的水柱高度mm；μ—四个区域的水柱高度的平均值mm；σj—某次测试下水柱高度标准差；h—透水非均匀性系数；
所述的透水混凝土透水非均匀性的测定方法的装置，包括储水装置、测试筒、排水装置、接水装置和不锈钢支架，所述储水装置为无盖方盒结构，其底面开有一排水口，测试筒包括方筒和方形定位条，方筒下部放置透水混凝土试件，透水混凝土试件上部与方筒之间的间隙通过防渗垫层密封，方形定位条用于限定所述测试筒的位置，位于所述测试筒的底侧，排水装置包括上排水管、下排水管和球阀，上排水管、下排水管通过球阀相连，接水装置包括接水方盒和内部隔板，内部隔板将接水方盒均分成四个区域，所述不锈钢支架包括立架和底座，所述立架宽度小于所述储水装置，所述接水装置和测试筒安装在所述底座上。
2.根据权利要求1所述的透水混凝土透水非均匀性的测定方法，其特征在于，步骤1中所述真空饱水处理的具体过程是：将试件放入抽真空装置，抽真空至90±1MPa，并保持30min，在保持真空的同时，加入足够的水将试件覆盖并使水位高出试件100mm，停止抽真空，浸泡20min。
3.根据权利要求1所述的透水混凝土透水非均匀性的测定方法，其特征在于，步骤6中所述储水装置的有效水位高度是指球阀打开时，储水装置中可以流入排水装置的那部分无气水的水位高度。
4.根据权利要求1所述的透水混凝土透水非均匀性的测定方法，其特征在于，所述储水装置的底面排水口与所述上排水管通过适配的接头可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的透水混凝土透水非均匀性的测定方法，其特征在于，所述透水混凝土试件的尺寸为100mm×100mm×100mm。
6.根据权利要求1所述的透水混凝土透水非均匀性的测定方法，其特征在于，所述防渗垫层的厚度比透水混凝土试件上部与方筒之间的间隙大3mm。
7.根据权利要求1所述的透水混凝土透水非均匀性的测定方法，其特征在于，上排水管、下排水管和球阀为PVC材料；储水装置、测试筒和接水装置由无色透明的有机玻璃制成，有机玻璃的厚度为3～8mm。
8.根据权利要求1所述的透水混凝土透水非均匀性的测定方法，其特征在于，储水装置的内部长度为300mm，宽度为250mm，高度为200mm；排水装置管内径为30mm；方筒横截面为正方形，内部边长为116mm；方形定位条长度为100mm，厚度为3mm，高度为20mm；接水装置每个区域横截面为正方形，其内部边长为70mm。
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