Способ определения дифференциальной пористости

Сооз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное к авт. свид-ву22) Заявлено 29.06,73 (21) 1937937/25 151) М. Кл,- 6 011 Ч 15 08 соединением явки23) Приоритет осудврственнын комитет света Министров СССР по делом изобретений 3) УДК 539,23:551..508,082 (088,8 Опубликовано 30. юллетень20 Дата опубликования описания 30.07.7 отхрытнв;(72) Авторы зоорстенп 5 с"- П. И. Чернявский; М. Родин учно-исследовательский институт строительных материалов и зделий 1) Заявитель(54) СПОСОБОПРЕДЕЛЕИИЯ ДИффЕРЕИЦИАЛЬКОЙ СТОСТИ 0 Изооретеннс ОНоситс 5 к спосооам изуения структур капиллярно-пористых систем твердых тел, в частности структур строительных материалов.Известны способы визуального наблюдения срезов пор по сечению образца с похтощьо оптической или электронной микроскопии, способы, основанные на явлениях адсороции; способы, основанные на зависимости температуры фазовых 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 каждом изменении давления. Исследуемый образец при каждом измерешш находится в условиях установившегося насыщения ртутью.Этому наиболее распространенному способу присущи все ранее перечисленные недостатки 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 характеристики пористой структуры - проницаемости, по которому этот показатель устанавливают по двум последовательным измерениям скорости многоосного поступления жидкости в образец в условиях неустановившегося режима насыщения с предварительным вакуумированпем образца, плг созданием определенного избыточного давления над жидкостью, в которую погружен образец. Этот способ не дает возможности определить в исследуемом образце распределение поровых каналов 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 " - 10мм; 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.В начальный период при заполнении поровых каналов под действием суммы капилляр- ного и перепада внешнего давлений скорость фильтрации изменяется по гиперболическому закону, который можно описать выражением;КГгде К - скорость фильтрации;А - постоянная для данного образца величина;1 - время фильтрации.С началом сквозной фильтрации, т. е. с момента полного заполнения жидкостью поровых каналов наибольших гидравлических радиусов, происходит резкое умец 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,=2 сКга ДгЛРргде К - скорость фильтрации;П - доля поровых каналов гидравличе 10 ского радиуса Р;ХР - перепад внешнего давления;1 - время от момента соприкосновенияжидкости с образцом до моментаКизмерения15 Ж1 - длина образца в направлениифильтрации;т 1 - вязкость жидкости;а - постоянная.20 Зависимость изменения скорости фильтрации во времени от характера распределенияпоровых каналов по их размерам позволяетпо изменению скорости фильтрации в неустановившемся режиме фильтрации определить25 дифференциальную пористость образца.На чертеже показаны примеры определениядифференциальной пористости на шести образцах известняка крымских месторокдений,соответственно пронумерованных.З 0 Верхние кривые отражают изменение скорости фильтрации К от времени с момента начала фильтрации 1. Эти кривые выполнены влогарифмических координатах с целью спрямления гиперболического участка измененияЗ 5 скорости фильтрации (пунктирные участкикривых) и наглядного выделения интервалаизменения скорости, по которому определяется дифференциальная пористость (сплошныеучастки кривых),10 Нижние кривые отражают в интегральнойформе количественное распределение поровыхканалов по гидравлическим радиусам соответственно для тех же образцов, для которых наверхних кривых показано изменение скорости15 фильтрации, Эти кривые получены с использованием зависимости ЫП = (йК 1) и построены в координатах: по оси абсцисс - размер поровых каналов (гидравлический радиус), по оси ординат - процент объема, зани 50 маемый в образце поровыми каналами, радиус которых меньше какого-либо значения, например в образце 22 поровых каналов, гидравлический радиус которых меньше 10 - " см,содержится 12,3/о по объему.55 Оси абсцисс верхних и нижних кривых синхронизированы, т, е. каждому значению 1 соответствует определенное значение Я.Применение предложенного способа определения дифференциальной пористости обеспе 60 чивает резкое сиикение трудоемкости и стоимости определений, возможность использования его без применения сложной и дорогостоящей аппаратуры, технологический контроль производства таких пористых материа 05 лов, как грубая керамика, легкие бетоныУО УО ОУ Составитель Н. Преображенскаяляда Е. Подурушина Корректор М. Лейзерман Реда кто Тираж 1029комитета Совета Министровретений и открытий35, Раушская наб., д. 45 каз 158873ЦНИИ Изд.1407арственногоделам изоМосква, Ж ПодппсноСР Госуд по 13035, Типография, пр. Сапунова,и т. д., контроль морозостойкости некоторыхестественных строительных материалов (пиленые известняки и др.). Формула изобретения Способ определения дифференциальной пористости открытых пор капиллярно-пористых тел с проведением йзмерений в условиях не- установившегося режима скорости поступления жидкости в тело, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости определения, измеряют изменение скорости фильтрации через образец в неустановившемся режиме одноосной, преимущественно сквозной, фильтрации.