Способ определения дифференциальной пористости

Способ определения дифференциальной пористости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<и 515972

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со:оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.06.73 (21) 1937937/25 с присоединением заявки № (51) М. Кл, - 4 01N 15 08

Совета Министров СССР ло делам изобретений .т« цтн" (53) УДК 539.23:551. .508.082 { 088.8) Опт бликовано 30.05.76. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 30.07.76 (72) Авторы

1Iзоорсте1! пя

c-.—

Б. М. Родин и П. Н. Чернявский, Научно-исследовательский институт строительных материалов и йзделий

l (71) Заявитель (54) СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПОРИСТОСТИ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изооретеннс Относится к спосооам изучения структур капиллярно-пористых систем твердых тел, в частности структур строительных материалов.

Известны способы визуального наблюдения срезов пор по сечению образца с помощью оптической или электронной микроскопии, способы, основанные на явлениях адсороции; способы, основанные на зависимости температуры фазовы.; превращений вещества, заполняющего поры от размеров этих пор, где количественное распределение пор по размерам определяется по изменению поглощения ультразвука, радиоволн, тепловым эффектам и т. д., как функция количества вещества, перешедшего в другую фазу; способы, основанные на эффекте рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами и т. д.

Однако известные способы дорогостоящи и трудоемки.

Кроме того, определения по известным способам производятся на образцах от долей кубического миллиметра до кубических сантиметров, что не дает достоверных показателей для всего исследуемого тела в целом.

Известен спосоо определения дифференциальной пористости, основанный на действии капиллярных сил, по которому количество пор тех или иных размеров определяется количеством ртути, вдавленной в образец при различных избыточных давлениях. По этому способу величину противодействующего капиллярным силам избыточного давления в процессе измерений изменяют ступенчато в заранее заданных интервалах, определяя тем самым интервалы размеров (радиусов) поровых каналов, а объем поровых каналов в этик интервалах определяют путем синхронного замера объема ртути, вдавленной в поры при

10 каждом изменении давления. Исследуемый образец при каждом измерегпш находится в условиях установившегося насыщения ртутью.

Этому наиболее распространенному способу присущи все ранее перечисленные недостат15 ки и, кроме того, способ требует применения избыточных давлений до нескольких тысяч ати и обуславливает работу с таким токсичным веществом, как ртуть.

Известен способ измерения обобщающей ха20 рактеристики пористой структуры — проницаемости, по которому этот показатель устанавливают по двум последîвательным измерениям скорости многоосного поступления жидкости в образец в условиях неустановившегося

25 режима насыщения с предварительным вакуумированпем образца, плн созданием определенного избыточного давления над жидкостью, в которую погружен образец. Этот способ не дает возможности определить в иссле30 дуемом образце распределение поровых кана515972 лов по их размерам, так как не учитывает капиллярного давления, которое при радиусах пор менее 10 — 4 мм обусловливает исчезающе малую зависимость характера насыщения от приложенного перепада давлений; режим многоосного затухающего процесса поступления жидкости в образец при его насыщении не позволяет четко зафиксировать конец насыщения, особенно при размерах поровых каналов в интервале 10 4 — 10 мм; кроме того, многоосное поступление жидкости в образец делает этот процесс динамически неопределимым.

Целью изобретения является снижение трудоемкости измерения.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют изменение скорости фильтрации через образец в неустановившемся режиме одноосной, преимущественно сквозной, фильтрации.

Одноосную фильтрацию под небольшим избыточным давлением (порядка 0,2 — 0,5 ати), ведут через воздушно-сухой образец, размеры которого соответствуют требованиям последующих (например, физико-механических) испытаний. Абсолютная величина избыточного давления некритична, но в течение измерений должна поддерживаться постоянной с точностью 10 — ати.

Изменение скорости поступления жидкости в образец (изменение скорости фильтрации) непрерывно регистрируют во времени, начиная с момента соприкосновения жидкости с образцом до начала установившегося режима фильтрации, т. е. до момента, начиная с которого изменение скорости фильтрации становится равным нулю.

B начальный период при заполнении поровых каналов под действием суммы капиллярного и перепада внешнего давлений скорость фильтрации изменяется по гиперболическому закону, который можно описать выражением:

К

gt где К вЂ” скорость фильтрации;

А — постоянная для данного образца величина;

t — время фильтрации.

С началом сквозной фильтрации, т. е. с момента полного заполнения жидкостью поровых каналов наибольших гидравлических радиусов, происходит резкое уменьшепие скорости фильтрации за счет прекращения действия капиллярных сил последовательно по каналам от больших гидравлических радиусов к меньшим и перехода фильтрации по этим каналам в установившийся режим.

С момента полного заполнения жидкостью всех поровых каналов сквозная фильтрация происходит под действием только перепада внешнего давления без изменения скорости.

Изменение скорости фильтрации во времени в интервале от начала сквозной фильтрации до начала установившегося режима однозначно определяется количественным распределением поровых каналов по гидравлическим радиусам и может быть описано выражением:

5 ап,=

2dg

Ра Д2

BPttt где К вЂ” скорость фильтрации;

П вЂ” доля поровых каналов гидравличе10 ского радиуса R;

ХР— перепад внешнего давления;

tp — время от момента соприкосновения жидкости с образцом до момента с(К измерения

15 dt

l — длина образца в направлении фильтрации;

q — вязкость жидкости; а — постоянная.

20 Зависимость изменения скорости фильтрации во времени от характера распределения поровых каналов по их размерам позволяет по изменению скорости фильтрации в неустановившемся режиме фильтрации определить

25 дифференциальную пористость образца.

На чертеже показаны примеры определения дифференциальной пористости на шести образцах известняка крымских месторо>кдений, соответственно пронумерованных.

50 Верхние кривые отражают изменение скорости фильтрации К от времени с момента начала фильтрации t. Эти кривые выполнены в логарифмических координатах с целью спрямления гиперболического участка изменения скорости фильтрации (пунктирные участки кривых) и наглядного выделения интервала изменения скорости, по которому определяется дифференциальная пористость (сплошные участки кривых).

10 Ни кние кривые отражают в интегральной форме количественное распределение поровых каналов по гидравлическим радиусам соответственно для тех же образцов, для которых на вер них кривых показано изменение скорости

15 фильтрации. Эти кривые получены с использованием зависимости dIl>l — — /(dICIta) и построены в координатах: по оси абсцисс — размер поровых каналов (гидравлический радиус), по оси ординат — процент объема, зани50 маемый в образце поровыми каналами, радиус которых меньше какого-либо значения, например в образце 22 поровых каналов, гидравлический радиус которых меньше 10 — " см, содержится 12,30/О по объему.

55 Оси абсцисс верхних и нижних кривых синхронизированы, т. е. каждому значению t соответствует определенное значение Я.

Применение предло>кенного способа определения дифференциальной пористости обеспе60 чивает резкое сии>кение трудоемкости и стои IocTH определений, возможность использования его без применения сложной и дорогостоящей аппаратуры, технологический контроль производства таких пористых материа05 лов, как rpi бая керамика, легкие бетоны

515972

Формула изобретения

H,1ggfO

5 (IC CPS ) Ю

1(ик) Составитель Н. Преображенская

Е. Подурушина Корректор М. Лейзерман

Редактор Н. Коляда

Заказ 1588 3 Изд. ¹ 1407 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д, 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2 и т. д., контроль морозостойкости некбторых естественных строительных материалов (пиленые известняки и др.) .

Способ определения дифференциальной пористости открытых пор капиллярно-пористых тел с проведением йзмерений в условиях неустановившегося режима скорости поступления жидкости в тело, отл ич а ю щий ся тем, что, с целью снижения трудоемкости определения, измеряют изменение скорости фильтрации через образец в неустановившемся режиме одноосной, преимущественно сквозной, фильтрации.