一种高精度的透水系数自动测试仪的制作方法

本实用新型涉及建筑工程技术领域，特别是指一种高精度的透水系数自动测试仪。

背景技术：

目前，我国城市化的推进不仅要快速，更要朝向绿色生态发展。据不完全统计，世界上主要城市的不透水面积大都在50％以上，这些渗透性不好的道路改变了自然土壤植被生存环境，阻断了与外界水分、空气和微生物的交换，由此引发了一系列生态问题。同时严重的路面积水也会带来一系列安全问题，所以铺装道路所用的透水砖的透水性能直接影响生态城市的建设。《绿色建筑评价标准》(GB/T 50387-2006)对场地铺装要求中，明确地提出要推广透水材料，公共建筑方面室外透水地面面积比40％，住宅区室外透水地面面积比45％，因此透水砖透水系数将成为评价生态城市的一个重要指标。

国家标准《透水路面砖与透水路面板》(GB/T 25663-2010)附录C提供了透水系数测试方法和实验装置，这种装置通过制取三个直径为75mm～85mm、厚度相同的圆柱体试样，测量其厚度(L)和上表面积(A)，将试样四周用密封材料密封好使其不漏水，打开供水阀门，等到溢流水槽的溢流口和透水圆筒的溢流口流出水量稳定时，开始用量筒从出水口接水，记录时间t内流出的水量(Q)，并且测量透水圆筒的水位与溢流水槽水位之差(H)，从而利用公式计算出该实验样品的透水系数。显然这种实验装置只能测试一种样品，并且实验过程中控制和测量的参数较多，装置存在操作繁琐，纯手工测试，测试误差大等现象。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高精度的透水系数自动测试仪，实现高效率、高精度、自动化的实验效果。

该测试仪包括单片机控制台、距离传感器、透水圆筒、上密封圆筒、下密封圆筒、橡皮泥、支撑杆和底板；单片机控制台下部连接距离传感器；距离传感器下方设置透水圆筒，透水圆筒下部与上密封圆筒通过螺纹连接；测试样品置于上密封圆筒与下密封圆筒之间，测试样品与上密封圆筒和下密封圆筒四周通过橡皮泥填充密封；下密封圆筒置于底板上，支撑杆连接单片机控制台和底板；底板上凿有出水孔、环形凹槽和矩形通孔。距离传感器检测透水圆筒中水位的变化并与单片机控制台通信，单片机通过传感器的信号智能检测测试样品是否放置，最终得到有效数据并使用最小二乘法计算出透水系数。

其中，下密封圆筒由上部内径大于下部内径10mm的上下两段圆筒组成；上段圆筒高度大于20mm，小于30mm；下段圆筒包括上部内径φ60mm、下部内径φ50mm的下密封圆筒一，上部内径φ85mm、下部内径φ75mm的下密封圆筒二和上部内径φ110mm、下部内径φ100mm的下密封圆筒三三部分。

底板中心开有φ12mm的出水孔；内径分别为φ50mm、φ75mm、φ100mm的三个环形凹槽；靠近底板外侧开有10mm×5mm矩形通孔。

上密封圆筒呈锥形，且带刻度，上密封圆筒内部有直径φ50mm，φ75mm和φ100mm的三个台阶，每个台阶高度20mm。上密封圆筒外部标有三个台阶的高度及位置。

透水圆筒、上密封圆筒、下密封圆筒、支撑杆和单片机控制台外壳为有机玻璃材料制成；底板为Q235材料制成。

距离传感器为超声波距离传感器。

单片机控制台由启动开关、数字显示屏和内置的STM32L系列单片机构成，提前将单片机运行程序烧录到单片机中。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

第一，本测试装置测试精度高，方便快捷，用水量少；通过测试实验过程中水位随时间的变化便可得最终结果。

第二，本测试仪的测试样品增多，具有普适性，包括：试样直径φ50mm～60mm(适用于实验室制备样品的测试)、φ75mm～85mm(适用于GB/T25663-2010测试要求)和φ100mm～110mm(适用于CJJ/T 135-2009测试要求)；样品厚度为20mm～50mm。

第三，本测试仪测试结果精确度提高。

第四，本测试仪测试周期短，仅需5分钟左右，水位随时间呈指数衰减。

第五，本测试仪可研究水位随时间的变化趋势，对排水工程具有极大意义。

附图说明

图1为本实用新型的高精度的透水系数自动测试仪结构示意图；

图2为本实用新型的高精度的透水系数自动测试仪底板俯视图；

图3为本实用新型的高精度的透水系数自动测试仪的上密封圆筒结构示意图；

图4为本实用新型的高精度的透水系数自动测试仪下密封圆筒一示意图；

图5为本实用新型的高精度的透水系数自动测试仪下密封圆筒二示意图；

图6为本实用新型的高精度的透水系数自动测试仪下密封圆筒三示意图。

其中：1-单片机控制台；2-距离传感器；3-透水圆筒；4-上密封圆筒；5-下密封圆筒；6-橡皮泥；7-支撑杆；8-底板；51-下密封圆筒一；52-下密封圆筒二；53-下密封圆筒三。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种高精度的透水系数自动测试仪。

如图1所示，该测试仪中单片机控制台1下部连接距离传感器2；距离传感器2下方设置透水圆筒3，透水圆筒3下部与上密封圆筒4通过螺纹连接；测试样品置于上密封圆筒4与下密封圆筒5之间，测试样品与上密封圆筒4和下密封圆筒5四周通过橡皮泥6填充密封；下密封圆筒5置于底板8上，支撑杆7连接单片机控制台1和底板8；底板8上凿有出水孔、环形凹槽和矩形通孔。

如图4、图5和图6所示，下密封圆筒5由上部内径大于下部内径10mm的上下两段圆筒组成；上段圆筒高度大于20mm，小于30mm；下段圆筒包括上部内径φ60mm、下部内径φ50mm的下密封圆筒一51，上部内径φ85mm、下部内径φ75mm的下密封圆筒二52和上部内径φ110mm、下部内径φ100mm的下密封圆筒三53三部分。

如图2所示，底板8中心开有φ12mm的出水孔；内径分别为φ50mm、φ75mm、φ100mm的三个环形凹槽；靠近底板外侧开有10mm×5mm的矩形通孔。底板8和支撑杆7通过矩形通孔固定连接。

如图3所示，上密封圆筒4呈锥形，且带刻度，上密封圆筒4内部有直径φ50mm，φ75mm和φ100mm的三个台阶，每个台阶高度20mm。

在具体使用中，透水圆筒3上方加入水，出水孔下边用烧杯或水管接收透过测试样品的水。

测试样品按照GB/T0081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作并经养护达到测试龄期，测试样品尺寸大小为：直径φ50mm～60mm、φ75mm～85mm或φ100mm～110mm，样品厚度为30mm～50mm。

然后按如下步骤测试：

(1)根据测试样品的直径尺寸，将其装入对应尺寸的下密封圆筒5中，调整位置使得测试样品与下密封圆筒5的中心线基本重合；

(2)将橡皮泥6填入到测试样品与下密封圆筒5四周的缝隙中；

(3)取带刻度上密封圆筒4倒扣在测试样品上边，调整位置使得带刻度上密封圆筒4与测试样品的中心线基本重合；

(4)将上述组装系统迅速翻转，将橡皮泥6填入到测试样品与带刻度上密封圆筒4四周的缝隙中，压紧密实，直到越过下密封圆筒5的顶部1～2mm；

(5)将上述组装系统迅速翻转回正，将透水圆筒3通过螺纹连接，慢慢拧在上密封圆筒4上；

(6)然后将上述组装系统固定在底板8的凹槽中；

(7)往透水圆筒3中慢慢加入水，检测水是否只从出水孔底部流出，若不是，则重新操作上述步骤(2)～(7)，若是，则进行下一步骤；

(8)打开单片机控制台1启动开关，测试程序启动，测定距离传感器2到测试样品的高度；

(10)向透水圆筒3中加水至透水圆筒3刻度线以上约5cm处停止，之后水位开始逐渐下降，距离传感器2检测到水位刚好下降到H0高度时开始记录此时水位为0cm，之后每隔Δt＝500ms记录一次水位相对下降高度；

(11)水位继续下降，等水位下降高度超过10cm自动停止计时；

(12)基于步骤(10)～(11)采集的数据，单片机运行程序根据下述最小二乘法公式计算透水系数，并将其显示在数字显示屏上：

式中：

d1——透水圆筒的直径；

d2——步骤(1)选取的下密封圆筒的下部内径；

L——测试样品的厚度；

H0——测试样品到0刻度线的垂直距离；

Δt——计时时间间隔；

n——计时次数；

Hi——经过i个时间间隔后测试样品表面到水位的垂直距离。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。