压汞实验和误差分析
压汞法测定材料孔结构的误差分析

第25卷第4期 硅 酸 盐 通 报 Vol .25 No .4 2006年8月 BULLETI N OF T HE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY August,2006 压汞法测定材料孔结构的误差分析陈 悦, 李东旭(南京工业大学材料科学与工程学院,南京 210009)摘要:根据压汞法测量材料孔结构的基本原理分析了可能引起误差的来源。
压汞法测定材料的孔径分布依据的是W ashburn 方程,基本的理论模型是圆柱孔模型,实际样品中的孔隙均存在异形孔,这给测量带来误差。
汞的表面张力和汞与材料表面的接触角直接影响测量结果。
关键词:压汞法;孔径分布;误差分析Ana lysis of Error for Pore Structure of Porous M a ter i a ls M ea sured by M I PCHEN Yue,L I D ong 2xu(College of Materials Science and Engineering,Nanjing University of Technol ogy,Nanjing 210009)Abstract:The origins of err or of experi m ental results f or pore structure measured by M I P (mercury intrusi on por osi m etry )were discussed on the basis of the funda mentals of M I P .I n general,the model of cylindrical pores is used for M I P .I n fact,the pores of vari ous materials are of different shapes and their surface is not homogenous physicoche m ically .Consequently,the experi m ental results are affected by the contact angle bet w een mercury and the surface of pores and the surface tensi on of mercury .Key words:mercury intrusi on pore measure ment;pore size distributi on;err or analysis作者简介:陈 悦(19682),男,本科,工程师.目前从事分析测试方面的工作. 目前测量材料孔径分布的方法有很多,如压汞法、光学法(或电子光学法)、小角度X 2射线散射法、等温吸附法(N 2吸附法)等。
压强的测量方法及误差分析教案

压强是指单位面积上所承受的力的大小,是一种重要的物理量。
在工业生产、航空航天、环境监测等领域中,压强的测量是十分关键的。
本文将介绍压强的测量方法及误差分析教案。
一、压强的测量方法1.水银压力计法水银压力计法是压强测量中常用的方法之一。
其原理是利用水银在管子中受压后上升的高度与外界压强成正比的特性进行测量。
其测量原理如下:设某个物体的压强为P,容器内装有水银,高为H,管子的截面积为S。
当物体的压强作用在容器的底部时,容器内水银会上升,上升的高度为H0。
而当物体的压强作用在容器的顶部时,水银下降的高度为h0。
则容器内水银上升的高度H与物体压强P之间的关系为:H = H0 - h0P = SHg (H0 - H)其中,Hg为水银的密度,S为管子的截面积。
2.电阻应变式法电阻应变式法是一种利用电阻元件的变化来反映所承受压力大小的方法。
其原理是将电阻应变式传感器放置于测量物体上方或下方,并将传感器的电极接入电路中。
当物体受到压力时,引起电阻应变式传感器电阻的变化,从而导致电路中电流或电压的变化。
通过测量电流或电压大小,即可得到物体的压强。
3.振动膜式压力传感器法振动膜式压力传感器是一种应力测量装置,其原理是利用振动膜的形变与外界压强的关系来测量物体的压强。
当物体受力时,振动膜发生变形,从而改变了振动频率,因此可以通过测量振动频率的变化来计算出物体所受的压强。
二、压强测量误差分析教案任何测量结果都会存在误差,压强测量也不例外。
错误的来源可能是测量仪器的精度、测量环境的变化,或者测量过程中操作的不规范等。
1.仪器误差在进行压强测量时,使用的仪器精度也是不可忽略的因素。
如果误差较大,则会影响到测量结果的准确性。
不同的压强测量仪器的误差范围也不同。
对于仪器的误差,我们可以通过定期对仪器进行校准以及与其他仪器的比较来减小误差。
2.环境因素误差压强测量环境的变化也可能会影响到测量结果的准确性。
例如,气压和温度有时会对压力传感器的输出值产生影响。
压汞方法与数据解析

压汞方法与数据解析
压汞法是一种常用的测量固体样品的孔隙度的方法,它通过浸渍样品
并将其浸渍至饱和状态,然后在一定的压强下测量压入样品的汞量来计算
孔隙度。
具体的压汞方法如下:
1.准备样品:将待测样品切割成适当的尺寸,确保样品的表面平整。
2.浸渍样品:将样品放入浸渍罐中,注入足够的汞使样品完全浸泡。
为了排除气泡,可以在低压下冲压样品。
3.施加压力:将罐内部的压力增加至一定值,一般为10-300MPa。
可
使用压力台或液压装置进行压力施加。
4.记录数据:在施加压力后,记录实时查看压力的数值,并记录下此
时罐内汞的体积。
5.数据解析:将记录数据带入相关公式中,计算样品的孔隙度。
在数据解析过程中,需要使用以下公式:
孔隙度=(V_m-V_s)/V_m
其中,V_m为浸渍前汞的总体积,V_s为浸渍后汞的总体积。
值得注意的是,在压汞法中,除了计算孔隙度,还可以通过测量压入
汞的速率来间接评估孔隙度的大小。
浸渍后,汞的体积会随时间的增加而
增加,当汞体积增加的速率减缓时,说明样品的孔隙度已经接近饱和状态。
此外,压汞法还可通过在施加压力过程中测量样品内汞的压力变化来计算孔隙度。
利用对样品施加不同压强时的汞压力变化曲线,可以推断出样品中孔隙的分布情况。
总的来说,压汞法是一种简单有效的测量固体样品孔隙度的方法。
在进行压汞实验时,需要注意操作过程中的安全问题,确保实验的准确性和可靠性。
同时,在解析数据时,需仔细判断并选择合适的公式或曲线拟合方法,以获得准确的孔隙度结果。
高压压汞实验 标准

高压压汞实验标准高压压汞实验是一种常用的物理实验方法,它可以通过压力的改变来研究物质在高压下的性质和行为。
为了确保实验结果的准确性和可靠性,需要依照一定的标准进行实验操作和数据处理。
本文将介绍高压压汞实验的标准操作流程和注意事项。
一、实验准备在开始实验之前,需要准备好以下实验设备和材料:1. 高压压汞装置:包括高压容器、压力控制装置等。
2. 高压压汞材料:优质纯净的汞材料。
3. 实验样品:根据实验需求选择合适的样品。
4. 安全防护设备:包括实验室通风系统、防护眼镜、防护手套等。
二、实验操作1. 实验环境准备:(1) 确保实验室通风良好,避免汞蒸气积聚;(2) 保持实验室温度适宜,避免温度对实验结果产生影响。
2. 实验装置准备:(1) 检查高压容器和压力控制装置的密封性和安全性;(2) 添加适量的汞材料到高压容器中;3. 实验样品准备:(1) 根据实验要求选择和准备合适的样品;(2) 清洗样品,并确保其表面干净无杂质。
4. 实验操作步骤:(1) 打开压力控制装置,逐渐增加压力到实验要求的范围;(2) 观察样品的性质和行为,并记录对应的压力数值;(3) 在不同压力下进行多组实验,以获得具有可重复性的结果;(4) 实验结束后,逐渐减小压力,将高压容器中的汞回收。
三、数据处理在高压压汞实验中,需要对实验数据进行准确的处理和分析。
以下是常用的数据处理方法和统计指标:1. 数据处理方法:(1) 绘制压力-性质曲线:将实验记录的压力和样品性质的数据绘制成曲线图,观察其趋势和特点;(2) 统计分析:通过计算平均值、标准差等统计指标,对实验结果进行定量分析。
2. 结果表达与讨论:根据实验结果,对样品的性质和行为进行准确的描述和解释。
并结合相关的理论知识,深入讨论实验结果的意义和可能的影响因素。
四、实验安全在进行高压压汞实验时,需要特别注意以下实验安全事项:1. 实验室通风良好,避免汞蒸气积聚对实验人员和环境造成伤害;2. 使用安全防护设备,如防护眼镜、防护手套等,避免直接接触汞材料;3. 注意高压容器的密封性和安全性,避免发生泄漏等意外情况;4. 在操作高压装置时,严格按照实验操作流程进行,避免操作失误导致的危险;5. 实验结束后,及时回收和处理汞材料,避免对环境造成污染。
砂样压汞实验报告

砂样压汞实验报告1. 引言砂样压汞实验是一种常用的地质工程实验方法,用于测定土壤或岩石的压实性质。
通过实验可获得材料的压缩性、孔隙度等重要参数,对于地基工程设计和土壤力学研究具有重要意义。
本实验旨在通过对砂样进行压汞实验,探究其力学特性。
2. 实验原理砂样压汞实验是利用汞的密度和不可压缩性原理进行的。
实验中,我们首先选择一个砂样,通常是干燥的细砂。
将砂样放入密闭的容器中,并用液压油进行压实,直至其体积不再变化。
然后,在与液压机相连的容器中加入汞,并观察汞的注入量。
通过测量体积和质量的变化,我们可以计算出砂样的压缩性参数。
3. 实验步骤以下是本次实验的具体步骤:1. 准备砂样:选择一种细砂作为砂样,并确保其干燥。
2. 准备密闭容器:选择一个具有一定体积的密闭容器,并清洗干净。
3. 放置砂样:将砂样放入密闭容器中,使其充满容器,但不过分堆积。
4. 压实砂样:连接液压机与密闭容器,并施加适当的压力,压实砂样直至体积不再变化。
5. 准备压汞容器:准备另一个具有一定体积的容器,并清洗干净。
6. 加入汞:将汞加入压汞容器,直至注满整个容器。
7. 连接容器:将压实后的砂样容器与压汞容器连接,使汞可以流入砂样容器中。
8. 观察汞的注入量:观察汞注入砂样容器的过程,并记录注入量。
9. 计算压缩性参数:通过测量体积和质量的变化,计算出砂样的压缩性参数。
4. 结果与讨论根据实验数据,我们计算出了砂样的压缩性参数,并进行了相应的数据分析和讨论。
实验结果显示,砂样的孔隙度随着压力的增加而减小,体积随之变小;同时,质量也呈现逐渐增加的趋势。
通过数据分析,我们可以进一步研究砂样的压缩性特点,并结合其他实验数据,对土壤或岩石的力学特性进行研究。
本次砂样压汞实验结果可供地质工程设计和土壤力学研究参考。
通过测量砂样的压缩性参数,我们可以评估土壤或岩石的稳定性和变形性能,为工程项目的设计和施工提供重要依据。
此外,本实验还提供了一种验证土壤或岩石力学参数的方法,对于深入了解地下结构和土壤力学特性具有积极作用。
压汞仪实验指导书

压汞仪实验指导书1. 实验目的:混凝土是由粗骨料、细骨料、水泥水化颗粒、未水化水泥颗粒、孔隙和裂纹等不同组分组成的水泥基复合材料,是一种多孔的、在各尺度上多相的非均质复杂体系。
孔结构对混凝土的渗透性和强度等宏观性能有重要影响。
压汞法(mercuryintrutionporosimetry )测孔是研究水泥基复合材料孔结构参数(如孔隙率、孔径尺寸和孔径分布)的一种广泛应用的方法,成功应用于许多关于硬化水泥浆和水泥砂浆体的研究,并取得了大量的成果,促进了混凝土材料科学的进步。
本实验的目的是了解压汞仪工作原理;掌握压汞仪操作;并学会分析所测孔结构数据。
2压汞仪工作原理:通过加压使汞进入固体中,进入固体孔中的孔体积增量所需的能量等于外力所做的功,即等于处于相同热力学条件下的汞-固界面下的表面自由能。
而之所以选择水银作为试验液体,是根据固体界面行为的研究结论,当接触角大于90度时,固体不会被液体润湿。
同时研究得知,水银的接触角是117度,故除非提供外加压力,否则混凝土不会被水银润湿,不会发生毛细管渗透现象。
因此要把水银压入毛细孔,必须对水银施加一定的压力克服毛细孔的阻力。
通过试验得到一系列压力p 和得到相对应的水银浸入体积V ,提供了孔尺寸分布计算的基本数据,采用圆柱孔模型,根据压力与电容的变化关系计算孔体积及比表面积,依据华西堡方程计算孔径分布。
压汞试验得到的比较直接的结果是不同孔径范围所对应的孔隙量,进一步计算得到总孔隙率、临界孔径(临界孔径对应于汞体积屈服的末端点压力。
其理论基础为,材料由不同尺寸的孔隙组成,较大的孔隙之间由较小的孔隙连通,临界孔是能将较大的孔隙连通起来的各孔的最大孔级。
根据临界孔径的概念,该表征参数可反映孔隙的连通性和渗透路径的曲折性)、平均孔径、最可几孔径(即出现几率最大的孔径)及孔结构参数等。
图1 毛细孔中汞受力情况若欲使毛细孔中的汞保持一平衡位置,必须使外界所施加的总压力P 同毛细孔中水银的表面张力产生的阻力P 1相等,根据平衡条件,可得公式; 2P 2cos s r p P r ππσθ==-22cos r p r ππσθ=-只有当施加的外力P ≥ Ps 时,水银才可进入毛细孔,从而得到施加压力和孔径之间的关系式,即Washburn 公式:3实验用原材料、仪器及操作步骤和注意事项:美国产PoreMaster-33全自动压汞仪,天平,脱脂棉,镊子,汞,液氮,硫磺,酒精 美国产PoreMaster-33全自动压汞仪主要技术指标:孔分布测定范围孔直径为微米;从真空到33000psia 可连续或步进加压。
压汞实验结果数据处理说明

Porowin 安装及使用说明1、直接双击执行文件setup.exe,选择安装目录。
2、安装完毕后会跳出一个Calibration窗口,提示插入软盘,这是用于安装仪器测试参数,和数据处理无关,按取消。
3、安装完毕后,打开Poromaster for windows,点击主菜单options,再击tabulardata options,将print one out of every 10 data point,改为1。
(很重要,不然数据点很少)4、直接打开测量文件,显示的是原始测量(孔径/累计孔体积)曲线。
按鼠标右键,选择相应目录即可得到所需曲线或数据。
5、常用目录:(1) 绘孔径分布图Graphics Plots-----Pore Size Distribution ----- -dv/dlogR------ -dv/dlogR VS. poresize(2)导出数据Tables----Pore Size Distribation----by V olume----Intrusion,单击鼠标右键,save as,另存为文本文件。
数据处理参见“数据处理说明”文件。
可以自己绘制曲线。
(3)孔隙率数据Tables----Porosity----Porosity Summary,同上操作,另存为文本文件。
孔隙率应看total porosity数据,其它的Total interparticle porosity(粒子间孔隙率)和Total intraparticle porosity(粒子内孔隙率)没有实际意义。
(4)孔容、比表面数据Tables----Standard Report Summary,同上操作,另存为文本文件。
6、注意:文件中经常会出现乱码现象,这是由于Windows操作系统是中文所致,你可以通过修改windows中的“区域和语言选项”,将“区域选项”改成-英语美国就可以了。
压汞实验结果数据处理说明1、带prm后缀的文件是原始文件,需要用数据处理软件Porowin打开。
最新恒速压汞、核磁、启动压力资料

1、微观孔隙结构特征对比利用恒速压汞仪,分别测试了东16扶杨油层的一块岩样和树322区块的一块岩样。
(1)恒速压汞试验原理恒速压汞的实验原理简述如下:恒速压汞以非常低的速度进汞,其进汞速度为0.000001mL/s,如此低的进汞速度保证了准静态进汞过程的发生。
在此过程中,界面张力与接触角保持不变;进汞前缘所经历的每一个孔隙形状的变化,都会引起弯月面形状的改变,从而引起系统毛管压力的改变。
其过程如下图所示,左图为孔隙群落以及汞前缘突破每个结构的示意图,右图为相应的压力变化。
当进汞前缘进入到主孔喉1时,压力逐渐上升,突破后,压力突然下降,如右图第一个压力降落O(1),之后汞将逐渐将这第一个孔室填满并进入下一个次级孔喉,产生第二个次级压力降落O(2),以下渐次将主孔喉所控制的所有次级孔室填满。
直至压力上升到主孔喉处的压力值,为一个完整的孔隙单元。
主孔喉半径由突破点的压力确定,孔隙的大小由进汞体积确定。
这样孔喉的大小以及数量在进汞压力曲线上得到明确的反映。
图1-4 恒速压汞测试原理图实验采用美国Coretest公司制造的ASPE730恒速压汞仪。
进汞压力0-1000psi (约7MPa)。
进汞速度0.000001ml/s。
接触角140º,界面张力485达因/厘米。
样品外观体积约1.5cm3。
(2)恒速压汞测试与分析表1-3、图1-5~图1-12给出了榆树林两个特低渗透岩样的数据测试结果。
图1-5 样品孔道半径分布情况图图1-6 样品喉道半径分布情况图图1-7 样品喉道半径累积分布图图1-8 样品单一喉道对渗透率的贡献率图200400600800100012005020035050065080095011001250孔喉半径比频率(个数)图1-9 树322区块一样品孔喉半径比分布200400600800100012001400160035140245350455560665770孔喉半径比频率(个数)图1-10 东16区块一样品孔喉半径比分布1101001000102030405060708090100Sw (%PV)毛管压力 (p s i a )图1-11 树322区块一样品毛管压力曲线0.11101001000102030405060708090100Sw (%PV)毛管压力 (p s i a )图1-12 东16区块一样品毛管压力曲线表1-3 所测试特低渗透岩样数据从图表中数据分析可知,东16和树322两区块的孔道半径分布比较接近,东16区块略大,而喉道分布相差很大。
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队 发 展计 划 资助 项 目(IRT1029) 作 者 简 介 :汤 永 净 (1965一 ),女 ,江 西 九 江 ,博 士 ,副 教 授 ,硕 士研 究 生 导
通过压汞实验研究石油储层岩石的孔隙结构特征和退压汞实验时实验操作的规范性和实验数据的提汞效率等12可有效评估该储层的石油储量和产油能取分析被广泛重视而一些影响实验误差的因素往往力分析混凝土材料的中卫半径可评价材料的渗水被实验者忽视如样品的处置样品的尺寸材料接触性
ISSN 1002- 4956
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... ..... ....... ..... .. . . . . . . . . . . . . . . .. .—
压 汞 法 (mercury intrusion porosimetry)操 作 简 单 有效 ,实验 时 间较短 ,数 十年 来 ,压 汞 实 验 一 直被 广 泛应 用于 多孔材 料 的孔 隙特 征 和分 布 等 方 面 的研 究 。 通过 压汞实 验研 究石 油储层 岩 石 的孑L隙结 构特 征 和退 汞效 率等口 ],可有效 评估 该储 层 的石油 储量 和产 油 能 力 ,分析混 凝 土 材 料 的 中卫 半 径 ,可 评 价 材 料 的 渗 水 性 ;利用 材料某 些孔 径所 占百 分T
实 验 技 术 与 管 理
Experimental Technology and M anagement
第 32卷 第 5期 2015年 5月
Vo1.32 No.5 M ay. 2015
压 汞 实验 和 误 差 分 析
汤永净 。,汪鹏 飞 ,邵振 东。
(1.同济 大 学 地 下 建 筑 与 工 程 系 ,上 海 200092;2.同济 大 学 岩 土及 地 下 工程 教 育 部 重 点 实验 室 , 上 海 200092;3.上 海仰 韶 古 建 筑保 护科 技 发 展 有 限公 司 ,上 海 200333)
M ercury Intrusion Porosimetry and error analysis
TangYongj ing ,W ang Pengfei ,Shao Zhendong。
(1.Department of Geotechnical Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China;2. Key Laboratory of Geotechincal and Underground Engineering of M inistry of Education,Tongji University,Shanghai 200092,China;
3.Shanghai YANGSH AO Protection of Ancient Building Technology Co.Ltd,Shanghai 200092,China)
Abstract:The M ercury Intrusion Porosimetry (M IP) has been widely used to estimate pore characteristics of porous m aterials and the errors w hen the experim ent directly affects the accuracy of the m aterial’ S characteristic values.First,the approaches of preparing the sam ple with scientific steps and reasonably sizing the sample are discussed.Then,this paper makes an analysis of many factors influencing the results reliability like rate of pressure application,m aterial com pressibility,change of contact angle,surface cavity effect and ink— bottle pore,of w hich the influence extent is provided. Furtherm ore,with practical cases,som e suggestions reducing the error and ensuring the accuracy of experim enta1 results are proposed. Key words:M IP principle;error control; sam ple preparation;sam ple size
摘 要 :压 汞 实 验 被 越 来 越 广 泛 的 应 用 于 测 量 各 种 多 孔 材 料 的 孔 隙 特 征 ,该 孔 隙特 征 值 的精 度 取 决 于 实 验 误 差 的 控 制 。通 过 对 压汞 实 验 误 差 的实 验 验 证 和 分 析 ,确 定 了 实 验 样 品 的 科 学 处 置 方 法 ,建 立 了实 验样 品 合 理 尺 寸 的计 算公 式 。 同 时 ,对 产 生 压 汞 实 验 结 果 误 差 的 诸 多 因素 如 注 汞 加 载 速 度 、材 料 压 缩 、退 汞 角 的变 化 、麻 皮 效 应 、墨 水 瓶 孔 (Ink—bottle pore)逐 一 进 行 了分 析 ,确 定 了 各 因 素 对 实 验 结 果 的 不 同影 响程 度 。 结 合 实 际案 例 ,提 出 了减 少 压 汞 实 验 误 差 的具 体 措 施 ,保 证 了压 汞实 验 结 果 的精 度 。 关 键 词 :压 汞 法 原 理 ;误 差控 制 ;样 品 处 置 ;样 品 尺寸 中 图分 类 号 :TU502 文 献 标 志 码 :B 文 章 编 号 :1002—4956(2015)5-0050—05