[发明专利]用于透水沥青混凝土车辙板试件的渗透系数测定装置及其测试方法

权利要求书

1.一种用于透水沥青混凝土车辙板试件渗透系数测定装置，包括测试装置和供水装置，其特征在于，所述测试装置包括工作平台(7)、溢流水槽(6)、上套筒(1)、下套筒(14)、第一法兰、第二法兰、量筒(16)、温度计(5)；工作平台(7)上设置所述溢流水槽(6)，溢流水槽(6)上设有溢流口(13)和排水口(15)，溢流口(13)下方设置所述量筒(16)；溢流水槽(6)内设置所述下套筒(14)，所述下套筒(14)与所述溢流水槽(6)相连通；所述下套筒(14)上方设置相连接的第一、二法兰，第一、二法兰中央设有正方形开孔，第一、二法兰之间设置所述透水沥青混凝土车辙板试件(9)，第二法兰上方设置所述上套筒(1)，所述上套筒(1)外侧壁上开有5个溢流口，溢流口上设有阀门(3)，相邻两个溢流口之间距离相同，5个溢流口布设在同一竖直线上；所述温度计(5)设置在所述溢流水槽(6)中；上、下套筒(1、14)为管状；

所述供水装置包括储水桶(18)、水泵(20)、电源开关(19)，储水桶(18)通过供水导管(17)、水泵(20)向所述上套筒(1)注水，电源开关(19)控制水泵(20)运作。

2.根据权利要求1所述的用于透水沥青混凝土车辙板试件渗透系数测定装置，其特征是，所述第一、二法兰在靠近边缘处设有一圈凹槽(21)，上、下套筒(1、14)筒壁嵌于对应的凹槽(21)中并胶结；所述下套筒(14)侧壁底部设有若干个与溢流水槽贯通的条形孔；所述上、下套筒(1、14)的截面尺寸相同，上、下套筒(1、14)均为PMMA优质有机玻璃浇筑管，上、下套筒(1、14)内径控制在420mm-450mm之间。

3.根据权利要求1所述的用于透水沥青混凝土车辙板试件渗透系数测定装置，其特征是，所述透水沥青混凝土车辙板试件(9)为采用碾压法成型的透水沥青混凝土车辙板试件，试件的四个侧面以及上、下表面边缘采用环氧树脂涂料进行空隙密封，试件尺寸为长300mm×宽300mm×厚50mm。

4.根据权利要求1所述的用于透水沥青混凝土车辙板试件渗透系数测定装置，其特征是，所述溢流水槽(6)是由PMMA有机玻璃浇筑管和PMMA有机玻璃圆形底板胶结而成，胶结处不漏水；所述温度计(5)为电子温度计，电子温度计底部在溢流水槽的溢水口下边缘水平线以下，电子温度计的数显屏幕高于溢流水槽的上边缘。

5.根据权利要求2所述的用于透水沥青混凝土车辙板试件渗透系数测定装置，其特征是，所述第一、二法兰外边缘与凹槽(21)之间设有8个螺孔(22)，相邻螺孔间距相同，第一、二法兰的外径大于上、下套筒(1、14)的外径，第一、二法兰的厚度大于上、下套筒(1、14)的厚度；长螺栓穿过螺孔并用螺母安装固定所述透水沥青混凝土车辙板试件(9)；第一、二法兰与所述透水沥青混凝土车辙板试件(9)表面接触处各放置一条橡胶密封垫(8)，橡胶密封垫为正方形，橡胶密封垫内边缘与所述第一、二法兰中央正方形开孔尺寸相同。

6.根据权利要求1所述的用于透水沥青混凝土车辙板试件渗透系数测定装置，其特征是，所述电源开关(19)上设有水泵电控，水泵电控通过导线连接所述水泵(20)。

7.如权利要求1-6中任一项所述的用于透水沥青混凝土车辙板试件渗透系数测定装置的测试方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)将密封完成的透水沥青混凝土车辙板(9)试件放入Corelok真空密度仪中抽真空，而后将试件放入清水中静置2h，使其为饱水状态；

(2)渗透系数测定装置的密闭性检查完毕后，将试件置于第一、二法兰之间，并使用螺栓(4)和螺母(12)固定，使得试件与套筒紧密贴合，水无法从侧面流出；

(3)向储水桶(18)内注入清水，打开电源开关(19)，向上套筒(1)内缓慢注水，水流自上而下通过整个试件，当试件内部无气泡排出后，打开溢流水槽溢流口(13)和上套筒的一个溢流口(2)，关闭其他溢流口，使试件处在渗透状态；

(4)调节供水水流大小，使得水流稳定溢出，即水头差Δh保持不变；

(5)在按下秒表的同时，记录量筒(16)的初始读数Q₁，过一定的时间t，记录此时量筒(16)的读数Q₂，并记录此时的水温T，则(Q₂-Q₁)即在t时间内通过试件的水流量，记为Q；

(6)透水系数按照以下公式来计算，计算精确至1.0×10^-2mm/s，并将结果换算为水温为20℃时的渗透系数；

式中：K_T为水温T℃时的渗透系数，cm/s；

Q为在t时间内通过试件的水流量，cm³；

L为透水沥青混凝土试件的高度，cm；

Δh为水头差，cm；

A为透水沥青混凝土试件的过水断面面积，cm²；

式中：K₂₀为水温20℃时的渗透系数，cm·s^-1；

η_T为水温为T℃时水的动力粘滞系数，kPa·s；

(7)重复上述操作三次，计算得出的数据取平均值作为最后的结果；

(8)要探究水力梯度对渗透系数测定结果的影响，则改变水头差Δh，即改变上套筒溢流口(3)阀门的开闭组合，对同一试件重复上述操作。