Способ определения распределения пор по радиусам в защитно- фильтрующих материалах

 

Изобретение относится к области мелиорации земель и может быть использовано при определении структурных характеристик нетканых защитно-фильтрующих материалов (ЗФМ) при использовании их в качестве фильтров горизонтального дренажа. Сущность способа заключается в следующем . За счет предварительного помещения образца в кассету создаетсянеобходимое сжатие, соответствующее давлению, .которое испытывает ЗФМ на контакте грунта и трубы при соответствующей глубине заложения . Образец ЗФМ жидкостью в сжатом состоянии, поэтому мы получает распределение пор по размерам, соответствующее деформации фильтра , которую он получает в рабочем состоянии. Причем его мы можем сравнить с распределением пор по размерам в ненагруженном состоянии и выяснить зависимость изменения размеров пор и их распределение по радиусам в зависимости от величины сжатия. 2 ил.,5 табл.

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Ц5 G 01 N 15/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1 (21) 4883170/25 (22) 20.11.90 (46) 07.04.93.Бюл.N 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации . им.А.Н.Костякова (72) Л.B.Кирейчева, И.В.Глазунова, В.М.Яшин и Б.В.)Келезный (56) Скобеев Н.К. Фильтрующие материалы.- М.: Недра, 1978, с.103-104.

Авторское свидетельство СССР

¹ 104315, кл. G 01 N 15/08, 1952. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ flOP ПО РАДИУСАМ В ЗАЩИТНОФИЛЬТРУ(ОЩИХ МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к области мелиорации земель и может быть использовано при определении структурных характериИзобретение относится к области мелиорации земель и может быть использовано при определении структурных характеристик нетканых защитно-фильтрующих материалов (ЗФМ) при использовании их в качестве фильтров горизонтального дренажа.

Целью предлагаемого изобретения . является -повышение точности и расширение функциональных воэможностей предла-. гаемого способа.

На фиг.1 изображена схема прибора для осуществления способа; на фиг.2— представлены кривые зависимости объема вытекающего керосина от времени.

Прибор представляет собой камеру 1, в которой размещена капроновая мелкопористая мембрана 2, установленная на пластине 3, выполненной из органического стекла.

5V„„1807339 Al стик нетканых защитно-фильтрующих материалов (ЗФМ) при использовании их в качестве фильтров горизонтального дренажа, Сущность способа заключается в следующем. За счет предварительного помещения образца в кассету создается необходимое сжатие, соответствующее давлению,,которое испытывает ЗФМ на контакте грунта и трубы при соответствующей глубине заложения. Образец ЗФМ жидкостью в сжатом состоянии, поэтому мы получает распределение пор по размерам, соответствующее деформации фильтра, которую он получает в рабочем состоянии. Причем его мы можем сравнить с распределением пор по размерам в ненагруженном состоянии и выяснить зависимость изменения размеров пор и их распределение по радиусам в зависимости от величины сжатия, 2 ил,,5 табл, Мембрана 2 плотно прикреплена к пластине ъ

3 с помощью прижимного кольца 4 и стяги- ОО вающих винтов 5.

Для предотвращения прорыва воздуха служат прокладки из маслостойкой резины 6. 6д

На мелкопористую мембрану 2 устанавливается кассета 7 с набором того количест- Q ва слоев ЗФМ, которое соответствует толщине материала при рабочем давлении грунта. Эта кассета 7 представляет собой цилиндр из нержавеющей стали с перфорированным дном 8 и внешней резьбой, которая сверху плотно закрывается с помощью навинчивающейся перфорированной крышки 9. Вакуум в рабочей камере создают с помощью — вакуум-насоса (на фиг. не показан).

1807339 а 45

hp = — s

Фиксирование расхода керосина на насыщение осуществляют с помощью бюретки 10, а бюретка 11 служит для определения объема освободившейся из образца жидкости при данной величине разряжения. Отсчет времени,в течение которого вытекает определенный объем жидкости из образца, ведут с помощью таймера

Пример . Были исследованы материалы, изготовленные промышленностью, имеющие определенную плотность в соответствии с ТУ (количество волокон на 1см ):

2.

Бидим, Лекан, Сиэи. Количество слоев ЗФМ

"Бидим" в кассете 7 составляло от 6 до 8, "СИЗИ" — от 7 до 10, "Лекан" — от 5 до 10, Рабочее давление составляло до 200 rc/ñì .

При использовании ЗФМ в качестве фильтра горизонтальной дрены размер основных фильтрующих пор должен составлять 0,10,2 мм. Поэтому для оценки ЗФМ особенно важно выяснить какая доля в общей пористости образца представлена порами этого размера. Для выяснения этого необходимо исследовать образцы в интервале разрежений от 12 до 35 см.вод ст, Так как существует ограничения на присутствие в ЗФМ для горизонтального дренажа flop как больших >

0,3 мм, так и меньших размеров < 0,05 мм, то необходимо выяснить и долю их присутствия в общей пористости. Насыщение образцов проводили керосином постепенно снизу, чтобы в образце не осталось защемленного воздуха, Постепенно уровень керосина доводили до верха кассеты 7. Расход керосина фиксировали по бюретке 10. Затем образец выдерживали в состоянии насыщения и помещали в рабочую камеру 1 на мелкопористую мембрану 2. Причем размер кассеты 7 соответствует размеру мембраны 2, Затем в камере создают постепенно вакуум так, чтобы уровень жидкости.не отрывался от мембраны 2.

По подъему уровня в бюретке 11 определяют объем освободившейся иэ обраэц жидкости при данном разрежении. Поскольку величина: разрежения определяется па формуле: где hp — величина разрежения,(Па); о — поверхностное натяжение насыщающей жидкости в данном случае керосина, равное (МДж/м );

r — радиус поры ЗФМ, мм, то радиус flop определяется достаточно легко. В табл.1 приведены значения соэдаваемых ступеней разрежения для определения всех характерных размеров пор ЗФМ, Размеры пор и их распределение для исследуемых ЗФМ приведены в табл.2,3.

В процессе проведения опытов .определяли время, в течение которого освобождался из образца определенный объем керосина и строили графики зависимости объема вытекающей жидкости от времени. По ним опре"0 деляли коэффициенты, характеризующие форму flop и их изменение при сжатии. Эти данные приведены в табл,4.

Эти данные говорят о том, что при сжатии поры деформировались и приобрели щелевую форму, Оценка эффективности предлагаемого способа по сравнению с известным подтверждается результатами лабораторных испытаний.

20 Сравнивались работа волокнистых фильтров на контакте с различными грунтами. Размер рабочих (фильтрационных) пор фильтров подбирался в соответствии со структурными характеристиками грунтов.

25 Размер и процентное содержание рабочих фильтрационных пор устанавливался в 1-м варианте по существующим методикам, а во

2-м с применением предлагаемого способа, Сравнивалась степень кольматации фильт30 ра, водопропускная способность через систему "грунт-фильтр", Результаты испытаний приведены в табл,5.

Как видно из таблицы, точное определе35 ние размера и формы пор волокнистых фильтров позволяет правильно подобрать их в соответствии со структурными характеристиками дренируемых грунтов и тем самым снизить кольматацию и повысить

40 водопроницаемость волокнистых ЗФМ при работе их в грунте.

Формула изобретения

1, Способ определения распределения пор по радиусам в защитно-фильтрующих материалах, используемых при строитЕльстве горизонтального дренажа, заключающийся в насыщении образца жидкость и вакуумирование рабочей камеры с помещением в нее образцом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения распределения пор по радиусам, насыщение образца ведут под давлением, равным рабочему давлению на контакте грунта и дренажного трубопровода, а в качестве насыщающей жидкости используют легкие продукты нефтепереработки, после чего осуществляют вакуумирование рабо- чей камеры, фиксируя объемы, вытекающие

1807339

Таблица 1

60

Раэ вжение, см.во .ст. 6

0,15

0,05

Разме ы по ЗФМ, мм 0,6

0,2

0,1

0,3

Т а б л и ц а 2

Распределение пор ЗФМ по радиусам

Таблица3

Распределение пор ЗФМ по радиусам (насыщающая жидкость— керосин, образец ЗФМ в сжатом состоянии 200 гс/см ) из образца жидкости, по которому определяют искомый параметр.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа, по фиксированным объемам вытекающей из образца жидкости осуществляют построение графика зависимости этих объемов от времени, по которому судят о форме пор исследуемого защитно-фильтрующего материала.

3, Способ по п.1, отличающийся тем, что давление создают путем набора

5 того количества слоев исследуемого защитно-фильтрующего материала, толщина кото.рых соответствует его толщине при рабочем давлении грунта.

1807339

Таблица 4

Таблица 5

1807339

Э с

3 м,Я с

Ь 1 ч

1!

1 Ф

М

Ъ

Фэ!

1 1

Составитель Л. Кирейчева

Техред M. Моргентал Корректор А. Козориз

Редактор

Производственно- издателВский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 У

Заказ 1373 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5