孔隙率、孔径分布的测定

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,孔隙率与孔径分布概述,2010.12.21,孔隙率的定义,孔隙率的定义有两种：,1、面积孔隙率：洞或孔在平面断面的面积中所占的分数。,在这样的断面上，一个随机点落在空隙内的概率就是孔隙率。,2、体积孔隙率,体积孔隙率,1、绝对孔隙率（总孔隙率）：多孔介质内相互连通的和不相互连通的所有微小空隙的总体积与该多孔介质的外表面体积的比值。,2、有效孔隙率：多孔介质内相互连通的微小空隙内的总体积与该多孔介质的外表面体积的比值；,孔隙率的测定方法,由以上介绍可知：多孔材料样品的,孔隙率可以通过测量下面三个量中的,任意两个来确定，即总体积、孔隙体,积或固体体积。,测定方法分为：,1、直接法：,2、气体膨胀法：,孔隙率的测定方法,1、直接法：,最直接的操作过程是测量总体积、压碎样品，去掉所有的孔隙，,然后测量剩下的固体的体积。,此技术常用于砖和陶瓷。,此方法可测得总孔隙率。,2、气体膨胀法,（1）用的最广的测量有效孔隙率的方法,（2）把已知其总体积的样品封入已知体积的容器中，其中充满着已知压力的空气（或气体），然后把它与一已知体积且抽真空的容器相连，孔隙体积可根据观察到的压力变化，应用波义耳,马略特气体定律计算得到。这样,孔隙体积=VB-Va-Vb,其中，VB为样品总体积；Va为样品室的体积；Vb为第二个（抽空的）室的体积；P1为初始压力，P2为最终压力。,固体物料的体积,具体的方法,1、压汞法,2、密度法,3、吸渗法,4、统计法,压汞法,1,、测量有效孔隙率的方法,2、原理：由于水银的表面张力和非润湿性，在大气压力下，某一多孔样品可浸没在水银内而不会有水银进入样品中，于是，此样品的总体积可通过从一已知体积的样品室中驱替出来的水银体积来确定。,如果样品室是密封的，把此室中的水银的静压力增加到十分大的数值，水银将进入空隙，把圈闭的孔隙中的空气压缩到可忽略的体积，因此，压入的水银体积等于孔隙体积。,3、优点：总体积和孔隙体积二者都是直接确定的。,缺点：,a、由于未压缩空气所占的体积未经确定，此方法并不,十分确定；,b、由于样品总是含有水银污染（甚至在大量清洗之,后），因此不适于用作下一步的实验。,密度法,1、原理：多孔材料的质量完全属于颗粒或骨架，因此有,M=,式中，M为样品的质量；为固体材料的密度；,为多孔材料样品的总密度。,2、根据孔隙率的定义：=,100%=1-,对于样品的总密度，易于通过称量样品和用体积,驱替方法测量其总体积而确定。,对于固体材料的密度，可通过把此材料的一块样,品捣碎，称其重量，然后应用驱替方法以确定其体,积。,此方法得出的是总孔隙率。,吸渗法,1、通过测量有效孔隙体积，从而得到有效孔隙率的十分直接的方法，广泛地应用于石油工业。,2、因为大多数干净岩石是强水湿的，它们易于吸渗水。这样，如果一块在真空下的岩样浸没在水中，经过一个星期左右，其孔隙空间将完全为水所充满。于是，此饱和水的样品的质量为,M,=M+V,式中，是水的密度（1）；M是样片的干质量，因此可得V，即为多孔介质的孔隙总体积。,3、该方法除了要达到完全饱和需要很长的时间以,外，这个方法或许是当前应用的测量孔隙率的最好,的方法之一。,统计法,1、,对于天然产生的多孔材料，因其孔隙结构具有在空间随机的性质，一个任意断面上的平面孔隙率一定和体积孔隙率一样。,2、这一原理已被查尔克莱、康菲尔德和帕克用来测量孔隙率。具体的方法是在多孔材料的一个断面的放大显微镜相片上，用一根针随机的落下很多次，随着针投掷次数的增加，针落在孔隙中的次数与投掷总次数的比，趋近于值。,孔隙直径分布,1、孔隙直径：在孔隙内的某点，放置一个假想的球体，则该球体的最大直径即为该处孔隙的直径。,2、孔隙直径分布：一定直径的孔隙的体积占总孔隙体积之比。,3、孔隙体积比率（,）：在某一区间范围内的孔隙的体积占总孔隙体积的百分数。,4、孔径直径分布函数：,孔隙直径分布的测定,1、压汞法,（1）原理：由于孔隙直径与汞浸入的压力有一一对应的关系，即只有压力达到一定水平时，才能侵入一定直径的孔隙，因此，根据某压力下浸入的汞的体积，就可以得出该压力对应的孔径大小的孔隙体积占总孔隙体积的比例，如此计算不同孔隙直径所占的体积，既可得到孔隙直径分布。,（2）使用比较广泛,2、吸附法,根据处理的原理不同，可以分为多种吸附形式（略）,孔隙直径分布特点,1、不同多孔介质其孔隙分布情况是不同的；,2、对于天然的物质，其孔隙分布是随机的、无规律的；,3、根据中心极限定理，可假设其分布为正态分布或近似正态分布；,4、因为原始的物料其细胞间隙的分布情况是未知的，在具体测定前都对物料进行了处理，所以在真实分布不容易计算的前提下，可以找一种处理方式，使其尽可能的保留原来物料的结构，比如：真空冷冻干燥方式；,孔隙直径分布特点,5、假设总孔隙直径与细胞是同分布的；,6、通过某方法求得总孔隙直径的分布；,7、使用图像处理技术得到细胞大小分布；,由以上假设应用数理统计知识或者相应的软件似乎就可以求出孔隙直径的分布情况。,Thank you for your attention,！,Please give your opinion,！,