孔径测试原理

混凝土毛细孔结构测试标准一、前言混凝土毛细孔结构测试是评估混凝土质量的重要方法之一，因此制定一套全面的、具体的、详细的标准对于混凝土工程的质量控制具有重要意义。

本文旨在提供一套混凝土毛细孔结构测试的详细标准，以便工程师和实验室技术人员在进行混凝土质量评估时能够遵循统一的标准。

二、测试方法混凝土毛细孔结构测试的方法主要包括压汞法、气体吸附法和水分吸附法三种。

2.1 压汞法压汞法是一种常用的测试混凝土毛细孔结构的方法，其原理是利用汞的表面张力和压力对混凝土孔隙进行测量。

测试过程分为以下几步：（1）将混凝土样品切割成标准尺寸，表面平整。

（2）将样品置于压汞器中，加入汞。

（3）通过施加压力使汞进入混凝土孔隙，记录压力和汞液位。

（4）根据压力和汞液位计算混凝土孔隙的孔径和孔隙度。

2.2 气体吸附法气体吸附法是一种基于气体分子在孔隙内传输的原理进行测试的方法，常用的气体为氮气和氩气。

测试过程分为以下几步：（1）将混凝土样品切割成标准尺寸，表面平整。

（2）将样品置于气体吸附仪中，进行空气流动预处理。

（3）通过施加氮气或氩气，使气体分子进入混凝土孔隙，记录吸附量。

（4）根据吸附量和孔隙体积计算混凝土孔隙的孔径和孔隙度。

2.3 水分吸附法水分吸附法是一种基于水分子在孔隙内传输的原理进行测试的方法，常用的水分子为水蒸气。

测试过程分为以下几步：（1）将混凝土样品切割成标准尺寸，表面平整。

（2）将样品置于水分吸附仪中，进行空气流动预处理。

（3）通过施加水蒸气，使水分子进入混凝土孔隙，记录吸附量。

（4）根据吸附量和孔隙体积计算混凝土孔隙的孔径和孔隙度。

三、测试参数混凝土毛细孔结构的测试参数包括孔径、孔隙度、孔隙分布等。

3.1 孔径孔径是指混凝土孔隙的尺寸大小，可以通过测试方法中计算得出。

常用的孔径参数包括平均孔径、孔径分布等。

3.2 孔隙度孔隙度是指混凝土孔隙体积与总体积之比，也可以通过测试方法中计算得出。

常用的孔隙度参数包括总孔隙度、有效孔隙度等。

孔径分布测试孔径分布测试是一个重要的测试方法，它可以用来评估各种光学系统的性能。

在本文中，我将介绍孔径分布测试的基本原理、测试方法和应用。

1. 基本原理孔径分布测试是一种测量光学系统的分辨率的方法。

光学系统的分辨率是指它可以分辨的最小物体的大小。

分辨率取决于许多因素，包括光源的波长、透镜的孔径、焦距和物距等。

孔径分布测试通过测量光学系统的点扩散函数（PSF）来评估其分辨率。

点扩散函数是一个描述光学系统如何将一个点成像的函数。

当一个点源通过光学系统成像时，它不会被成像成一个完美的点，而是会被成像成一个模糊的圆盘。

点扩散函数描述了这个圆盘的大小和形状，从而反映了光学系统的分辨率。

2. 测试方法孔径分布测试可以使用许多不同的方法来进行。

其中一种常用的方法是通过干涉法来测量光学系统的点扩散函数。

这种方法需要使用一个干涉仪来测量两个点源之间的干涉图案。

通过测量干涉图案的大小和形状，可以计算出光学系统的点扩散函数。

另一种常用的方法是使用一系列孔径大小的屏幕来测量点扩散函数。

这种方法需要将一系列不同大小的孔径屏幕放置在光学系统的前面，并测量通过每个屏幕的光线的点扩散函数。

通过这些测量，可以计算出光学系统的孔径分布函数。

3. 应用孔径分布测试可以用于许多不同的应用。

其中一个常见的应用是评估光学系统的分辨率。

通过测量光学系统的点扩散函数，可以计算出其分辨率，并评估其在不同孔径下的性能。

另一个常见的应用是设计光学系统。

通过测量点扩散函数，可以确定光学系统的性能和局限性，并指导设计过程。

可以使用孔径分布测试来优化光学系统的性能，并提高其分辨率和成像质量。

孔径分布测试是一种重要的测试方法，可以用于评估光学系统的性能和指导设计过程。

通过测量点扩散函数，可以计算出光学系统的分辨率，并确定其在不同孔径下的性能。

这种测试方法在光学领域中得到广泛应用，并对光学系统的发展和应用做出了重要贡献。

多孔材料检测方法——最大孔径、孔隙率、透气率1最大xx的测定采用冒泡法测定最大孔径。

将制好的试验样品放入酒精中浸泡5～10分钟，取出样品放入样品室，将上下夹具旋紧后装在FBP-3Ⅲ型多孔材料性能检测仪上，在样品上倒入少许酒精，启动仪器，调节旋钮使显示的压力差值不断增加，直到在样品上出现第一个气泡为止，记录此时的压力值。

为了观察方便，往往在被测试样上表面封一薄层浸渍液体，当气体压力由小逐渐增大到某一定值时，气体将把浸渍液体从毛细管中推开而冒出气泡，记录出现第一个气泡时的压力数据，按下式进行计算，所得数据即为材料的最大孔径值：式中：γ—试验液体的表面张力，N/m；Pg—试验气体压力，Pa；ρ—试验液体密度，kg/m^3；h—试验液体表面到试样表面的高度，m2孔隙率的测定浸泡介质法：首先利用游标卡尺测量样品的半径r和高度h（由此可算出试样的总体积），称出干燥试样在空气中的重量m1，然后浸入蒸馏水中使其饱和，即采用加热鼓如法使介质充分填满多孔材料的孔隙。

试样浸泡一定时间内充分饱和后，将试样取出，轻轻擦去试样表面的介质，再用电子秤称出试样此时在空气中的总质量m2，由下公式计算多孔材料的孔隙率。

3透气率的测定将干燥的试样样品放入样品室，旋紧上下夹具以保证样品室的密封，将样品室装在FBP-3Ⅲ型多孔材料性能检测仪上，启动仪器，调节压力旋钮使压力差达到一定值，通过数显表观察压力差及流量的变化，记录压差稳定时对应的流量值。

随着压差不断下降，记录不同压差下对应的流量值5～10组。

重复实验至少三次，记录与第一组相同压差下对应的流量值，取平均值，代入下式，拟合出一条P与Q和比值的曲线，斜率即为透气率。

其计算公式如下：、式中：K气—透气率，m^3/ m^2•KPa•h；Q—气体流量，m^3/h；ΔP—气体透过多孔材料产生的压力降，KPa；A—试样测试区域的面积，m^2理论上K气是一个定值，即试样P—Q曲线为一条直线，实际上发现是一条折线，不同压差点测出的K气值不同，流量的范围选取越大，这种差别也越大，所以测试时压差点的选取应有规律，以便于比较。

用压汞法和氮吸附法测定孔径分布及比表面积微孔测定?技术报告用压汞法和氮吸附法测定孔径分布及比表面积作者简介:田英姿女士,主要从事造纸与环境化工工业过程的污染分析与控制研究工作.田英姿陈克复(华南理工大学造纸与环境工程学院,广州,510641)摘要:压汞法和BET氮吸附法是目前测定孔径分布及比表面积最基本的两种方法.利用Poremas—ter33型压汞仪与Autosorb一3B型氮气吸附仪测定木材,原纸,活性炭纤维纸,纳米级SiO:粉末以及硅藻土,可以全面准确地了解其孔径分布状况及比表面积大小.关键词:压汞法;氮吸附法;孔径分布;比表面积中图分类号:1,s77文献标识码:B文章编号:0254—508X(2004)04-0021-03木材是一种天然高分子多孔材料.以木材为原料制成的原纸,同样具备了多孔的性质.纸浆与活性炭纤维混合处理后抄造出的活性炭纤维纸ACFP(Activated CarbonFiberPaper),孔隙率及比表面积比原纸都有非常大的提高.孑L隙率和比表面积的大小决定着纸的各项物理性能,这些指标的准确测定,为功能纸的开发应用创造了条件.SiO粉末是一种新型多孑L材料,具有密度低,比表面积大,孑L隙率大等特点,可应用于造纸涂料,橡胶等行业.样品比表面积,孔隙率等相关指标的测定技术发展很快,压汞法和氮吸附法是目前测定技术中最基本也是应用最广泛的方法.本文采用这两种方法测定了木材,原纸,活性碳纤维纸,纳米级SiO粉末及硅藻土的孑L隙率和比表面积的大小,测定结果表明,不同功用的不同材料,应采用不同的测定方法.1测定原理1.1压汞原理本实验采用美国Quantachrome生产的Poremas—ter33孔径测定仪,其基本原理是压汞法.在真空条件下将汞注入样品管中,然后将样品管放入高压站进行分析,最高压力为227.5MPa.汞是液态金属,它不仅具有导电性能,而且还具有液体的表面张力,正因为这些特性,在压汞过程中,随着压力的升高,汞被压至样品的孑L隙中,所产《中国造纸》2004年第23卷第4期生的电信号通过传感器输入计算机进行数据处理,模拟出相关图谱,从而计算出孔隙率及比表面积数据.在测定中假设孔为圆柱状,孔径为r,接触角为0,压力为P,汞的表面张力为,孔的长度为,J,注入汞的体积变化为A V,孔的表面积为Js.则压力与孑L面积的关系为:p1Tr2,J=21TrL/cos0=p?A V(1)由(1)可推出r:一2y/cosO一(2)P孑L的表面积与将汞注满相应孑L隙的所有空间所需压力的关系式为:Sy/cosO=pA V由上式推出:Js=l_(3)如果y/cosO不变(一般=0.48J/m2,0=140.)则有JsJ.pd(4)孑L隙率=lOO(+_V a-Vb)(5)式中,a——在任何压力下注入汞的体积%——汞注入后稳定状态下的体积c——测定中最大压力下的汞体积由(2)式可知孑L径r与压力P成反比.由(4)式, (5)式可知待测样品的比表面积和孔隙率的大小均与注入汞的体积有关.由孑L径即可推算出比表面积.收稿日期:2003—11-26(修改稿)2l?技术报告1.2氮吸附原理1-2.1多层吸附原理美国Quantachrome公司生产的Autosorb-3B自动氮吸附仪,采用容量法,以氮气为吸附介质,在液氮温度(77K)下,N分子进入待测样品中产生多层吸附.在样品内部多个点上的力能够达到平衡,而在样品的表面则不同,有剩余的表面自由能,因此当N分子与样品的表面接触时,便为其表面所吸附.吸附的机理为微孔填充,填充的过程为在孔壁上一层又一层地筑膜.1.2.2BET公式计算待测样品的比表面积采用BET公式.假设a为吸附量,为单分子层的饱和吸附量,p/p.为N的分压比,C为第一层吸附热与凝聚热有关常数,P.为饱和蒸气压,为样品质量.则BET公式为:=击+p/pV(popVV.(6)d)mC.mC”在(1)式中:p.一般选择相对压力在0.05-0.35范围内,仪器可以测得值,根据(6)式将p/V(p.-p)对p/p.作图,得一直线,此直线斜率口:,截距6=l一,从而可换算出:Vm=l/(a+b).最后根据N分子截面积0.162nm及阿伏加德罗常数(6.02x10∞),可推出样品的比表面积(mE/g)=4.36V.,/W.根据毛细凝聚模型BJH法,可推断出孔半径r=一2roVm/RTIno)+0.354(-5/1n/po))1.3两种测定原理的比较(1)孔的定义范围:半径大于50nnl为大孔;2～50nlIl为中孔,小于2nm为微孔.Poremaster33理论上测定的孔径为6.4nm～426Ixm,实际上,对纳米级孔的测定是不准确的,因为在高压下,许多都会变形甚至压塌,致使结果偏离理论值.与压汞法相反,氮吸附法可测中微孔,而对大孔的测定会产生较大的误差.(2)压汞法不仅可测得大孔的比表面积,而且还可测样品的孔隙率及孔径分布状况,操作简单,迅速.而氮吸附法能给出中22?微孔的比表面积及孔径分布,但仪器的平衡时间会较长,测试时间较长(>5h).2实验部分2.1实验仪器Poremaster33压汞仪(美国产);Autosorb一3B自动吸附仪(美国产).2.2实验材料木材马尾松木,烘干,称取1.5131g待用.原纸采用马尾松木浆在抄片器上抄片,烘干,称取0.0984g待用.活性炭纤维纸采用沥青基活性炭纤维,BET比表面积为1260mVg,通过聚丙烯酰胺分散后加入马尾松木浆(打浆度为23.SR),搅拌使其均匀混合后抄片,烘干,称取0.0526g待用.纳米级SiO:粉末平均粒径19.141m.烘干,称取0.2775g待用.硅藻土烘干,称取0.4981g待用.2.3实验结果与分析压汞法和氮吸附法测定结果分别见表1,表2.由表1分析得出,木材,原纸,硅藻土随压力的增加,注入汞量的变化越来越小,说明孔径越来越小,孔数量越来越少.中,微孔少,适合用压汞法测量.ACFP随着压力的增加,注入汞的体积增大,说明其中含有大表1压汞法测定结果注in为注人汞的质量(g,注汞后称量),注人汞的体积为单位质量的体积.ChinaPulp&PaperV o1.23,No.4.2004表2氮吸附法比表面积测定结果比表面积/m?g相对压力——一——木材原纸ACFPSiO粉末硅藻土0.05320.5275.6976.9708.21208.00.1322.1275.6975.570031208.00.15328.32779979.0712.21215.30.20328.32808980571801215.30.25328.5280.0980573011215.0O.30328-3280.9980.573011215.5O.35328.3281.O980.573011215.5量中,微孔,压汞法无法满足其微孔测定要求,只能用氮吸附法;SiO:粉体采用压汞法无法测定,因为其不含有大孔而含大量中,微孔,适合氮吸附法.由表2可以看出,氮吸附法能准确得出中,微孔的比表面积,同时也可根据相对压力及所对应的比表面积变化情况来定性地判断其孔径的分布状况:在相应压力的变化范围内,随着压力的不断升高,比表面积变化幅度不断增大,则表明存在大量微孔.所以对于样品的测定要根据需要选择测定方法,中,微孔样品选择氮吸附法进行测定,大孔样品的分布选择压汞仪来测定.3结语3.1对于木材,原纸,ACFP,纳米级SiO:粉末,硅藻土技术报告的测定结果表明,这类物质中存在大量孔隙,其本身具有收容同数量级结构单元的固有空间,因此为其改性及与无机纳米材料的复合研究指明了方向.3.2对于木材,原纸,ACFP,纳米级SiO:粉末,硅藻土的测定结果表明,其大孔隙和大比表面积可作为新型吸附分离功能性材料,对其结构与性能的测定为进一步研究其功能化和复合化打下了基础.3.3对于木材,原纸,ACFP,纳米级SiO:粉末,硅藻土的测定结果表明,要了解孔径分布及大孔的比表面积用压汞法较好,要了解样品(一般认为体积平均粒径在100m以下)中,微孔孔径,孔径分布及比表面积最好用氮吸附法.参考文献[1]PoremasterOperationManual—mercuryPorosimetryAnalyzer.Quan —tachromeInstruments,03—05—02RevD[2]Autosorb一3BSurfaceAreaandPoresizebyGasSorptionOperationManu—al,QuantachremeInstruments[3]马智勇,杨小平,等.活性炭纤维纸的制备及结构性能研究[J].北京化工大学,2000,4(27)[4]邱坚,李坚.纳米科技及其在木材中的应用前景(I)[J].东北林业大学,2003,1(31)[5]许珂敬,等.多孔纳米SiO微粉的制备与表现[J].硅酸盐通报, 2001.1 DeterminationofPoreSizeDistributionandSurfaceAreaofSeveralMaterial sUsingMercuryPorosimetryandGasAdsorptionTIANYing--ziCHENKe--fu (CollegeofPaperandEnviromemEngineering,SouthChinaUniversityofTe chnology,Guangzhou,GuangdongProvince,510641)Abstract:Poresizedistribution(PSD)andsurfacearea(SA)areimpo~antphy sicalcharacteristicsformaterialapplication.Severalanalytica1 methodscanbeusedtodeterminePSDandSAofmaterialsbygasadsorptionan dgaspermeametry.Inthispaper,twomethodswereused todeterminethePSDandSAofseveralkindsofmaterialssuchaswood,paper, aciivedcarbonfiberpaper,SiO2nano—particlesanddi.atomite.Theresultsindicatedthatmercuryporosimetrymethodisbetterforth ePSDandSAmeasurementofthematerialswiththeaDer_ tureslargerthan50nm,whilegasadsorptionissuitableforthematerialswithth eape~uressmallerthan50nmorthepowderwiththeparti—clesizesmallerthan100nm.Keywords:poresizedistribution;surfacearea;mercuryporosimetry;gasads orption圆(责任编辑:赵场宇)欢迎投稿欢迎订闻欢迎刊登《中国造纸》2004年第23卷第4期‘广告23?。

等效孔径测定方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：等效孔径测定方法是一种用于测定材料孔隙结构特征的技术手段，也是一个重要的研究领域。

随着科学技术的不断发展，等效孔径测定方法在材料科学、地质学、环境科学等领域得到了广泛的应用。

等效孔径是指材料内部孔隙的有效直径，是一个重要的微观结构参数。

测定材料的等效孔径可以帮助我们了解材料的孔隙结构特征，进而研究材料的各种性能。

常见的等效孔径测定方法包括渗流法、压汞法、气体吸附法等。

渗流法是一种通过测定材料对流体的渗透能力来确定等效孔径的方法。

在这种方法中，将流体通过材料，根据渗透速度、渗透量等参数来计算等效孔径。

渗流法适用于较粗孔隙结构的材料，具有简单、快速、成本低等优点。

但是在应用中也存在一些局限，比如对密实材料、孔隙结构复杂的材料测定效果不佳。

压汞法是一种通过对材料施加不同压力，观察汞的渗透情况来测定等效孔径的方法。

在这种方法中，通过测量汞的体积与压力的关系来计算等效孔径。

压汞法适用于微小孔隙结构的材料，能够精确地测定材料的等效孔径。

但是压汞法需要专门的设备和环境条件，成本较高，操作复杂。

除了上述常见的等效孔径测定方法，还有一些其他的方法，如渗透法、透气法、压实法等。

每种方法都有其适用的范围和特点，研究人员可以根据需要选择适合的方法来测定材料的等效孔径。

等效孔径测定方法在材料研究和工程实践中具有重要的意义。

通过测定材料的等效孔径，可以了解材料的孔隙结构特征，为材料的设计和优化提供依据。

等效孔径测定方法也可以用于评估材料的性能，指导材料的应用和开发。

对于等效孔径测定方法的研究和应用具有重要的意义。

在今后的研究中，可以进一步探索等效孔径测定方法的原理和应用，发展新的测定技术和方法，提高测定精度和效率。

可以与其他分析技术结合，深入研究材料的微观结构特征，推动材料科学的发展和应用。

相信随着等效孔径测定方法的不断完善和发展，将为材料领域的研究和应用带来更多的机遇和挑战。

实验1-1 光纤数值孔径（NA ）性质和测量实验一、 实验目的1、 熟悉光纤数值孔径的定义和物理意义2、 掌握测量光纤数值孔径的基本方法二、 实验原理和设备光纤数值孔径（NA ）是光纤能接收光辐射角度范围的参数，同时它也是表征光纤和光源、光检测器及其它光纤耦合时的耦合效率的重要参数。

图一示出了阶梯多模光纤可接收的光锥范围。

因此光纤数值孔径就代表光纤能传输光能的大小，光纤的NA 大，传输能量本领大。

NA 的定义式是0sin NA n θ==式中0n 为光纤周围介质的折射率，θ为最大接受角。

1n 和2n 分别为光纤纤芯和包层的折射率。

光纤在均匀光场下，其远场功率角分布与理论数值孔径m NA 有如下关系：NA m Sin *=καθ其中θ是远场辐射角，Ka 是比例因子，由下式给出：[])0(/)(2/1P P g θκα-=式中P （0）与P （θ）分别为θ=0和θ=θ处远场辐射功率，g 为光纤折射率分布参数。

计算结果表明，若取P （θ）/P （0）=5%，在g ≥2时Ka 的值大于0.975。

因此可将对应于P （θ）曲线上光功率下降到中心值5%处的角度θe ，其正弦值定义为光纤的数值孔径，并称之为有效数值孔径： e eff NA θsin =本实验正是根据上述原理和光路可逆原理来进行的。

三、实验装置He-Ne 激光器、读数旋转台、塑料光纤、光纤微调架、毫米尺、白屏、短波长光功率计四、实验步骤方法一： 1、He-Ne激光器和光功率计的电源，调整实验系统；a．调整He-Ne激光管，使激光束平行于实验平台面；b．调整旋转台，使He-Ne激光束通过旋转轴线(读数旋转台轴线与光纤所在面交点已在旋转台上标出)；c．取待测光纤，一端经旋转台上的光纤微调架与激光束耦合，另一端与光探测器相连；d．仔细调节光纤微调架，使光纤端面准确位于旋转台的旋转轴心线上．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，并辅助调节旋转台使光纤的输出功率最大。

1. 最大孔径的测定
1.1原理
采用气泡法测定各班的最大孔径。

1.2仪器，装置及试剂
――烧杯
――HB-K100S 电子式隔板最大孔径仪
――测孔器
――异丙醇：分析纯
装置如图1所示：
图1 最大孔径测试装置示意图
1.3 试样的制备
任意抽取同批产品中的5块隔板，截取5个直径为50－55mm（52mm较好）的试样，编号后浸入异丙醇中，浸泡10min。

1.4操作步骤
1.4.1将浸泡好的样品放置在测孔口上，并拧紧罩帽，从上方注满异丙醇（如图1所示）；
1.4.2按下“模式”键，LED分别显示温度，最大孔径。

1.4.3此时LED上的“模式”指示灯亮，按下“启动”键。

1.4.4压缩机开启，向左微调调节阀，使LED上的数值均匀变化
1.4.5当异丙醇的液面出现第一个气泡时，按下“保持”键，即得孔径值；若需要最大孔
径值，则按下“模式”键，至模式指示灯亮即得最大孔径值。

注：1.仪器使用前需要开机预热2小时。

2.测试过程中，必须保持测孔器的漏斗口阀门关闭。

1.5 仪器关机
数据记录后，按下“启动”键，关闭电源开关，将调节阀向右旋至关闭。