[发明专利]透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置与方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置与方法，属于交通运输领域。

背景技术：

降雨产生的地面径流由于无法渗入地下而形成的市区内涝积水灾害。因此，如何能使降雨不产生或极少产生地表径流成为国内外城市，尤其是大都市十分关注的问题。透水型路面是一种新兴的高渗透性路面结构，近几年我国许多城市已经开始引进这种新技术，这对于解决大都市的市内排水不畅问题起到巨大的作用。透水性路面的贯通性孔隙具有吸音、降噪的功能，除此之外，透水性路面还具有良好的生态功能，可以有效减缓城市热岛效应。但是透水型路面也有缺陷，由于孔隙较大，透水路面常常会被道路环境的砂土、灰尘和异物所堵塞，从而难以发挥透水型路面的功能，使其演变成非透水路面，造成经济上的浪费。传统的透水性混凝土路面堵塞试验装置只是通过对路面材料渗透系数进行测定，研究其堵塞情况，无法对堵塞的全过程进行实时监测，为此，发明了一种新型的透水性混凝土孔隙堵塞模拟装置，通过对透水性混凝土试件渗透系数以及饱水试件电阻率的变化对堵塞过程进行全过程模拟，为研究透水性混凝土路面堵塞机理奠定基础。

发明内容：

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置与方法，以模拟堵塞过程，为研究其机理提供基础。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置，它包括一个套筒，套筒上部设有进水口和溢水口，下部与排水管连接；在套筒内设有透水性混凝土试件，透水性混凝土试件上部的套筒内设有模拟下雨时透水性混凝土路面上水的流动的模拟装置；在透水性混凝土上端和下端设有电阻率检测装置；同时透水性混凝土试件上下侧的套筒上设有压力表；所述排水管上设有流量检测装置。

所述透水性混凝土试件外部包裹橡胶套并通过内套筒与套筒安装在一起。

所述电阻率检测装置包括透水性混凝土试件上下端的铁丝网，两铁丝网与电源和万用表连接。

所述模拟装置为与电机连接的转速可调的螺旋桨。

所述溢水口有三个用以控制水头的高低。

采用透水性混凝土路面堵塞试验模拟装置的试验方法，具体过程为：

（1）计算透水性混凝土试件孔隙率；

（2）测定透水性混凝土试件渗透系数；

（3）砂颗粒堵塞试验

3-1）在渗透系数测定后，保持进水流量不变，取称量好的一定质量烘干后的砂m_s，均匀的倒于透水性混凝土试件上表面；

3-2）观察在线纪录的排水管的流量，会发现出水管的流量会由于砂堵塞试件联通孔隙而降低，待流量Q₁稳定后，利用达西定律求堵塞后的透水混凝土试件的渗透系数k₁；

3-3）关掉电机和检测仪器，收集透水性混凝土试件上表面未进入孔隙的砂，以及沉淀于装置底座内的砂即随水流通过试件孔隙的砂，分别烘干称重得到m_s1和m_s2，求出堵塞于试件孔隙内的砂质量m_c；

（4）试件堵塞过程中电阻率变化试验

在试验（3）开始时，测量透水性混凝土试件的电阻率λ；

在加入砂后，观察透水性混凝土试件的电阻率会发现由于砂堵塞试件联通孔隙而使电阻率增大；

仅改变下面试验参数中的某一个，研究相应参数对透水混凝土试件的抗堵塞能力的影响。这些参数包括：试件孔隙率、砂粒粒径与级配、试件上表面横向水流流速和试件上表面自由水面高度；

通过上述实验，得到透水性混凝土试件在堵塞全过程中渗透系数的变化，电阻率的变化以及堵塞在试件内的砂的级配曲线这3个指标，通过分析这3个指标的变化，研究透水性混凝土路面的堵塞规律。

所述步骤（1）中，采用量体积法测定透水性混凝土试件孔隙率，用游标卡尺量取试件的直径和高度，按照式（1）计算孔隙率：