一種ogfc模擬降雨的裝置及透水性能測試儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種OGFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，包括試驗支架，雨量控制器，車轍板試驗槽，透水計量器，水壓控制器。通過水壓控制器可以控制進水的流量，模擬自然環境下雨水對透水路面的作用；通過水壓控制器的輸水管連接雨量控制器，將雨量控制器連接在試驗支架上；在雨量控制器下放置車轍板試驗槽，車轍板試槽下有可以調整高度的承托架，車轍板試驗槽內放置車轍板試件，車轍板試驗槽下放置透水計量器；透水計量器可以收集并準確計量一段時間內的水流量。本實用新型具有接近實際降雨，綜合水在車轍板試件內豎向與橫向聯動滲流工況，流量控制精確，測試結果嚴密準確的優勢。
【專利說明】一種OGFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀 【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及一種OGFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀。 【【背景技術】】
[0002] 開級配抗滑磨耗層(Open Graded Friction Course，簡稱0GFC)又稱排水式瀝青 混凝土磨耗層或透水路面，一般具有較高的孔隙率（18%~25%)，可以將路面范圍內的降 雨及時滲入路面內部，并通過其連通孔隙將雨水排出，可防止車輛水滑現象的出現，也可減 少城市中降雨的洪峰流量，降低行車噪音的功能，從而提高雨天行車的安全性。
[0003] 由于目前國內外常用變水頭滲水系數儀來測定透水性路面的滲水系數。我國現行 《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中規定采用變水頭滲水系數儀測定碾壓成型的瀝 青混合料試件的滲水系數。透水性瀝青混合料試件的滲水系數測定是按照水位從600ml下 降至100mL所需的時間為標準，用固定滲水量500ml除以實測的時間便得到滲水系數。而在 實際操作中，由于透水性試件滲水速率快，水位線下降過快，當水位線到達100mL刻度線時 會存在計時誤差較大，最終得到的滲水系數不準確的情況;因此這種方法不嚴密，測出的數 據誤差較大，不精確，并且該儀器不能模擬實際工況，測出的數據只是垂直方向的滲水系 數，本實用新型研制出一種可以模擬實際降雨工況的透水性能測試儀，并公開一種更為嚴 密精確的試驗測試方法。
[0004] OGFC路面的透水性大小對實現城市防洪功能有重要影響，選擇適合本城市的OGFC 路面是很重要的，透水性太小的OGFC路面在降雨突然來臨時來不及排出入滲的降水會出現 積水，形成路面漫流及城市內澇，從而失去了透水性路面的意義，而透水性過大的OGFC路面 又存在強度不足，集料容易飛散，路面容易受到水損害，所以選擇一種透水性能恰到好處的 OGFC路面是至關重要的。本實用新型就是通過模擬降雨的實際工況來準確測試并得到OGFC 試件的極限透水系數，最終指導OGFC路面的設計。本實用新型在實驗室模擬自然工況，操 作簡單容易，試驗結果真實可靠。 【【實用新型內容】】
[0005] 針對上述問題，本實用新型要解決的問題是提供一種OGFC模擬降雨的裝置及透水 性能測試儀，該測試儀能夠模擬實際降雨工況，能嚴密精確地測試試件的極限透水強度及 滲水系數。
[0006] -種OGFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，包括水壓控制器1、用于模擬降雨的 雨量控制器5、車轍板試驗槽9和透水計量器12，所述的水壓控制器1的出水口處連接有水管 15,水壓控制器1通過水管15與所述的雨量控制器5的進水口連接，水壓控制器1通過水管15 穩定地為雨量控制器5供水，所述的車轍板試驗槽9設置在雨量控制器5的正下方，車轍板試 驗槽9與雨量控制器5的形狀相同，車轍板試驗槽9內設置有待檢測的車轍板試件10，車轍板 試驗槽9側壁上開設有排水面，車轍板試驗槽9用于使車轍板試件10模擬接受雨量控制器5 模擬的降雨，所述的透水計量器12設置該排水面的下方并接收車轍板試驗槽9從該排水面 排出的水，透水計量器12用于測量所述的車轍板試件10的透水量。
[0007] 所述的水管15上設置有流速流量計3和進水控制閥門4,所述的流速流量計3設置 在水壓控制器1的出水口處，流速流量計3用于測量水壓控制器1出水口處水的流量和流速； 所述的進水控制閥門4設置在雨量控制器5的進水口處，進水控制閥門4用于控制雨量控制 器5的流量。
[0008] 所述的雨量控制器5底部設置有出水面，該出水面上均勻開設有若干出水孔，通過 該出水面使雨量控制器5模擬出降雨，該出水面與車轍板試驗槽9均為正方形，且該出水面 的邊長不大于車轍板試驗槽9內壁的邊長。
[0009] 所述的車轍板試驗槽9為具有一個底面和三個側面的正方形透明盒子，沒有側面 的一側設置為排水面，與該排水面相鄰的側面上設置有刻度線11，所述的刻度線11用于測 量車轍板試驗槽中的水位。
[0010] 所述的車轍板試件10的形狀為正方形，車轍板試件10的邊長小于車轍板試驗槽9 內腔的邊長，車轍板試件10的高度小于車轍板試驗槽9的高度，所述的車轍板試驗槽9的底 面和三個側面分別與所述的車轍板試件10上對應的底面和側面之間密封。
[0011] 透水計量器12上開設有排水槽14,排水槽14上設置有排水槽流量計13,排水槽流 量計13用于測量排水槽中水的流量。
[0012] 所述的透水計量器12選用方形無頂面的透明盒子，透水計量器12的內表面設置有 用于顯示透水計量器12中水位的刻度，所述的排水槽14開設在透水計量器12的側面。
[0013] 所述的車轍板試驗槽9的底部設置有水平的承托平臺8,所述的承托平臺8的底部 設置有高度調節裝置，所述的高度調節裝置用于調整承托平臺8水平度。
[0014] 所述的雨量控制器5上連接有試驗支架7,所述的試驗支架7用于支撐雨量控制器5 使雨量控制器5的位置固定。
[0015] 所述的試驗支架7選用桿件，所述的試驗支架7的一端固定在承托平臺8上，試驗支 架7的另一端設置有支撐卡口 6，所述的試驗支架7通過支撐卡口 6與雨量控制器5連接并使 雨量控制器5的位置固定。
[0016] 本實用新型的一種OGFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀具有如下有益效果：
[0017] 采用上述技術方案的OGFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，使用時，水由水壓 控制器1經過穩定加壓按照一定流量進入到雨量控制器5中，通過調節水壓控制器的壓力能 夠初步控制水從水壓控制器流出的流量，進而通過水壓控制器和雨量控制器能夠得到想要 模擬的降雨強度，雨量控制器模擬的降雨降在車轍板試驗槽中的車轍板試件上，水通過車 轍板試件即OGFC試件內部連通孔隙滲透并最終從車轍板試驗槽的排水面流出進入到透水 計量器中，當透水計量器測得的水的滲透出水流量與雨量控制器模擬的降雨量相同時，水 運動達到極限平衡，此時的滲透出水流量或降水輸入流量便是OGFC試件的極限透水強度。
[0018] 進一步的，通過在水壓控制器1的出水口處設置流速流量計測量水壓控制器1出水 口處水的流量和流速，在雨量控制器的進水口處設置進水控制閥門，通過進水控制閥門能 夠控制雨量控制器5的流量來模擬不同強度的降水，同時通過流速流量計方便的測量并觀 察降雨的流量，當流速流量計上顯示的流量與透水計量器測得的水的滲透出水流量相同 時，水運動達到極限平衡，此時的滲透出水流量或降水輸入流量便是OGFC試件的極限透水 強度。
[0019] 進一步的，降雨量控制器的出水面、車轍板試驗槽和車轍板試件均設置為正方形， 車轍板試驗槽為具有一個底面和三個側面的正方形透明盒子，車轍板試驗槽的底面和三個 側面分別與車轍板試件上對應的底面和側面之間密封，不得有水從車轍板試件與車轍板試 驗槽的接縫滲出，本實用新型的車轍板試驗槽和車轍板試件能夠更準確地模擬在降雨時 OGFC路面的實際工況。
[0020] 進一步的，車轍板試驗槽為正方形透明盒子，在與該排水面相鄰的側面上設置有 刻度線，在模擬小于OGFC試件的極限透水強度的降雨時，可以通過車轍板試驗槽內的刻度 線讀出沿水排出方向車轍板試驗槽最內側與出水側的水頭高度差，便可以計算得到此時的 水力坡度和橫向過水斷面面積，最終計算得到對應的車轍板試件的橫向滲透系數、流速。
[0021] 進一步的，承托平臺的底部設置有高度調節裝置，高度調節裝置用于調整承托平 臺水平度，進而能夠確保車轍板試驗槽處于水平狀態，使得實驗結果更加準確、可靠。
[0022] 本實用新型的一種OGFC模擬降雨的裝置及透水性能測試結構簡單、加工制作方便 且投入成本低，使用操作簡便且使用效果好，測試數據準確。本實用新型能夠模擬實際降水 工況，綜合了車轍板試件豎向與橫向聯動滲透工況，使測試結果嚴密準確，能夠準確測試出 透水路面的極限透水強度及橫向滲水系數，解決了變水頭滲水系數儀由于計時誤差較大導 致的實驗結果不準確的問題。 【【附圖說明】】
[0023]圖1為本實用新型的結構不意圖。
[0024] 其中：1-水壓控制器;2-水壓控制器閥門；3-流速流量計;4-進水控制閥門；5-雨量 控制器;6-支撐卡槽;7-試驗支架;8-承托平臺；9-車轍板試驗槽；10-車轍板試件；11-刻度 線；12-透水計量器;13-排水槽流量計;14-排水槽;15-水管。 【【具體實施方式】】
[0025] 下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0026] 如圖1所示。為解決現有技術存在的問題，本實用新型采用的技術方案是：一種 OGFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于，降雨裝置為立式的降雨裝置，水壓控 制器1的出水口一端連接在雨量控制器5的上端的進水口處，雨量控制器5固定在試驗支架7 上，試驗支架7下部有一個承托平臺8,承托平臺8上放置車轍板試驗槽9,在車轍板9試驗槽 下方放置透水計量器12。
[0027]所述的水壓控制器1，是一個體積為50L的圓柱型桶狀物，在桶的頂部有水壓控制 閥門2和加壓栗，在桶的底部有水管15將水導出，在水管15上設有流量流速計量表3。
[0028] 所述的雨量控制器5是模擬降雨的主要裝置，是一個30cm*30cm的正方形透明盒 子，盒子底部開設有81個直徑為1mm的圓孔，盒子頂部開設一個直徑為14mm的進水口，進水 口帶有控制閥門4,控制閥門4用于控制雨量控制器5的流量。
[0029] 所述的水壓控制器1與所述的雨量控制器5之間采用拆卸分離式結構連接，水壓控 制器1的輸水口用帶有流量流速計3的水管15連接在雨量控制器的頂部進水口上。
[0030] 所述的試驗支架7上設置有一根支撐卡扣6,試驗支架7通過支撐卡扣6可以與雨量 控制器5連接且固定，試驗支架7的底部是一個承托平臺8,承托平臺8底部四角位置設置有 高度調節裝置，通過高度調節裝置可以調節四個角點的高度，進而調節承托平臺8的水平 度。
[0031]所述的車轍板試驗槽9是一個長和寬都為31cm的透明的正方形盒子，盒子的內表 面設置有刻度線11，通過刻度線11可以清晰的觀察車轍板試驗槽9中水頭高度，盒子的頂部 不密封，以便車轍板試件10頂部可以接受雨量控制器5模擬的降雨，盒子的底部及三個側面 封閉，三個側面的密封板高是l〇cm，留一個側面排水。
[0032]所述的車轍板試件10的長、寬和高分別為30cm、30cm和5cm，車轍板試件10用有密 封作用的桐油泥黏貼于車轍板試驗槽9中，使車轍板試驗槽9與底部、封閉的三個側面與車 轍板試件10的對應面保持密封，不得有水從試件與試槽的接縫處滲出。
[0033] 所述的透水計量器12是一個20cmX 35cm的透明盒子，盒子的內表面有刻度，可以 清晰的觀察水頭高度和容積;盒子的側面開設有排水槽14,排水槽14上安裝了排水槽流量 計13〇
[0034] 參見圖1:
[0035]在試驗開始前，首先將車轍板試件10用密封材料粘結在車轍板試驗槽9內，車轍板 試件10的底面與側面分別對應著與車轍板試驗槽9的底部和封閉的三個側面保持密封，不 得有水從試件與試槽的接縫處滲出；調整好水壓控制器1及雨量控制器5，使雨量控制器5保 持一定的降水強度，觀察車轍板試件表面將要形成橫坡漫流的時刻，記錄一段時間段內的 降水輸入流量值和滲透出水流量值，如果降水強度太小就逐漸加大降水強度，直到某個時 亥IJ，車轍板試件10的表面將要形成橫坡漫流時，記錄一段時間段t內的降水輸入流量值 qi (流速流量計3顯示的流量)和滲透出水流量值q2(排水槽流量計13顯示的流量），當兩者相 等時，即qi = q2,水運動達到極限平衡，此時的滲透出水流量或降水輸入流量便是車轍板試 件的極限透水強度qa = qi = q2。
[0036]在小于OGFC試件的極限透水強度的降雨強度下，可以通過車轍板試槽9內的刻度 線11讀出沿水排出方向上車轍板試驗槽最9內側水面高度H2與出水測水面高度H1的水頭高 度差A H，便可以計算得到此時的水力梯度I和橫向過水斷面面積A，最終計算得到對應的試 件橫向滲透系數K和滲流速度V。
[0037]其中滲透系數的測試原理采用達西定律V=KI;
[0038]式中：
[0039] V為水的滲流速度，cm/s ,:
[0040] I為水力梯度，其中
[0041 ] L為車轍板試件滲徑長皮，cm;
[0042] A為橫向透水斷面面積，cm2，A=ΗΛ，b為車轍板寬度，cm;
[0043] q 為流量，cm3/s;
[0044] K為滲透系數，cm/s;
[0045] 則車轍板試件滲透系數為：
[0046]
[0047] 實用新型的優點和積極效果:本實用新型與現有的技術相比具有以下優點：結構 簡單、加工制作方便且投入成本低，使用操作簡便且使用效果好，密封性良好，測試數據準 確。本實用新型能夠模擬實際降水工況，綜合了車轍板試件豎向與橫向聯動滲透工況，使測 試結果嚴密準確，能夠準確測試出透水路面的極限透水強度及橫向滲水系數，解決了變水 頭滲水系數儀由于計時誤差較大導致的實驗結果不準確的問題。
【主權項】
1. 一種OGFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于，包括水壓控制器（1)、用 于模擬降雨的雨量控制器(5)、車轍板試驗槽(9)和透水計量器（12)，所述的水壓控制器（1) 的出水口處連接有水管（15)，水壓控制器(1)通過水管（15)與所述的雨量控制器(5)的進水 口連接，水壓控制器（1)通過水管（15)穩定地為雨量控制器(5)供水，所述的車轍板試驗槽 (9)設置在雨量控制器(5)的正下方，車轍板試驗槽(9)與雨量控制器(5)的形狀相同，車轍 板試驗槽(9)內設置有需要檢測的車轍板試件（10)，車轍板試驗槽(9)側壁上開設有排水 面，車轍板試驗槽(9)用于使車轍板試件（10)接受雨量控制器(5)模擬的降雨，所述的透水 計量器（12)設置該排水面的下方并接收車轍板試驗槽(9)從該排水面排出的水，透水計量 器(12)用于測量所述的車轍板試件（10)的透水量。2. 根據權利要求1所述的一種0GFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于，所 述的水管（15)上設置有流速流量計(3)和進水控制閥門（4)，所述的流速流量計(3)設置在 水壓控制器（1)的出水口處，流速流量計(3)用于測量水壓控制器（1)出水口處水的流量和 流速;所述的進水控制閥門（4)設置在雨量控制器(5)的進水口處，進水控制閥門（4)用于控 制雨量控制器(5)的流量。3. 根據權利要求1所述的一種0GFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于，所 述的雨量控制器(5)的底部設置有出水面，該出水面上均勻開設有若干出水孔，通過該出水 面使雨量控制器(5)模擬出降雨，該出水面與車轍板試驗槽(9)均為正方形，且該出水面的 邊長不大于車轍板試驗槽(9)內壁的邊長。4. 根據權利要求1所述的一種0GFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于，所 述的車轍板試驗槽(9)為具有一個底面和三個側面的正方形透明盒子，沒有側面的一側設 置為排水面，與該排水面相鄰的側面上設置有刻度線（11)，所述的刻度線（11)用于測量車 轍板試驗槽中的水位。5. 根據權利要求4所述的一種0GFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于，所 述的車轍板試件（10)的形狀為正方形，車轍板試件（10)的邊長小于車轍板試驗槽(9)內腔 的邊長，車轍板試件（10)的高度小于車轍板試驗槽(9)的高度，所述的車轍板試驗槽(9)的 底面和三個側面分別與所述的車轍板試件(10)上對應的底面和側面之間密封。6. 根據權利要求1所述的一種0GFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于，透 水計量器（12)上開設有排水槽（14)，排水槽（14)上設置有排水槽流量計（13)，排水槽流量 計（13)用于測量排水槽中水的流量。7. 根據權利要求6所述的一種0GFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于，所 述的透水計量器（12)選用方形無頂面的透明盒子，透水計量器（12)的內表面設置有用于顯 示透水計量器(12)中水位的刻度，所述的排水槽(14)開設在透水計量器(12)的側面。8. 根據權利要求1所述的一種0GFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于，所 述的車轍板試驗槽(9)的底部設置有水平的承托平臺（8)，所述的承托平臺（8)的底部設置 有高度調節裝置，所述的高度調節裝置用于調整承托平臺（8)水平度。9. 根據權利要求1所述的一種0GFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于，所 述的雨量控制器(5)上連接有試驗支架(7)，所述的試驗支架(7)用于支撐雨量控制器(5)并 使雨量控制器(5)的位置固定。10. 根據權利要求9所述的一種0GFC模擬降雨的裝置及透水性能測試儀，其特征在于， 所述的試驗支架(7)選用桿件，所述的試驗支架(7)的一端固定在承托平臺（8)上，試驗支架 (7)的另一端設置有支撐卡口（6)，所述的試驗支架(7)通過支撐卡口（6)與雨量控制器(5) 連接并使雨量控制器(5)的位置固定。
【文檔編號】G01N15/08GK205426738SQ201521069644
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月19日
【發明人】李輝, 樊昌翼, 劉奇鳳, 焦盼飛, 張華贊
【申請人】長安大學