Способ определения температуры завершения фазового перехода для воды,содержащейся в дисперсных материалах Советский патент 1978 года по МПК G01N25/04 

в исследуемой породе, например для кварцевого песка до температуры ниже 30°С, повышают тe шepaтypy и регистрируют изменение спектра ЯМР. По температурному измененною спектра, в частности по появлению узкого компонента, соответствующего подвижным молекулам , определяют температуру начала плавления льда, которая в цикле понижения температуры соответствует температуре завершения фазового перехода воды в лед 2J.

Этот метод обладает рядом недостатков.

При изучении образцов пеСчано-глинистых пород спектры ЯМР искажаются за счет взаимодействия ядер с нонами парамагнитных примесей, которые всегда содержатся в реальных горных породах. Для выяснения природы изменения спектра ЯМР в этих случаях приходится проводить специальные дополнительные исследования.

Аппаратура для изучения спектрой ЯМР весьма сложна и серийно нашей промышленностью пока не выпускается.

Целью изобретения является повышение надежности определения темпе ратуры завершения фазового перехода воды в лед, в том числе, и при наличии парамагнитных примесей в мерзлой породе.

Цель до@тигается тем, что по предлагаемому способу измеряют температурную зависимость эффективного времени электрической релаксации в диапазоне низких частот, сравнивают ее с такой же зависимостью для поликристаллического льда, при этом температура, при которой эффективные.времена электрической релаксации материала и льда совпадают, явл5ьется искомой температурой, а измерения прово 1ят в диапазоне 0,01 -100 кГц..

Образец исследуемой породы помещают в - измерительную ячейку, например в плоскопараллельный измерительный конденсатор, и замораживают в холодильной камере. до температуры, гарантирующей завершение фазовых переходов воды в лед в этой породе (например, для песка около (-30) - (35)°С, для каолина около (-80) - (-100) С. Затем постепенно повышают температуру образца, HanpliMep, через 1°С, одновременно регистрируя ее, например, с помощью термолары или термосопротнвления. С помощью стандартных измерительных приборов, например куметра или моста переменного тока, в образце создают пер мениое электромагнитное поле. В дйапазоке низких частот, например 0,0 -100 кГц, определяют коэффициент диэлектрических потерь исследуемой породы н находят круговую частоту, соответствующую максимальному значению коэффициента потерь, (т.е. . ) Г1б соотнощению Gjcp (t). гдевэф (t) - эффективное время низкочастотной электрической релаксации, - круговая частота, соответствующая максимальному значению -коэффициента диэлектрических потерь, определяют эффективное .время релаксации для каждой температуры измерений. После всех перечисленных операций находят, например, графическим путем, самую высокую температуру, при которой еще выполяется равенство удельных (т.е. на 1°С) приращений логарифмов эффективных времен релаксации мерзлой горной породы и поликристаллического льда, т. е.:

(Algej$(t)/At|nopo3y {Alge, (t)/AtJ,9a

Это значение считают температурой прак тически полного завершения фазовых rjepe-. ходов воды в . лед в исследуемой породе.

Измерение в цикле повышения, а не понижения температуры позволяет свести до минимума влияние перераспределения влаги в образцов процессе изменения его температуры.

Предлагаемый способ можно применять при любом составе исследуемой породы, в том числе и при наличии в породе парамагнитных, примесей, которые в реальных породах присутствуют практически всегда. Тем самым повышается надежность определения температуры завершения фазовых переходов воды в лед в мерзлых породах, оказывающих определяющее влияние на формирование основных физических и механических свойств этих пород,т.е. параметров, которые необходимо знать при расчетах, производимых в строительном проектировании.

. Формула изобретения

1.Способ определения температуры завершения фазового перехода для воды, содержащейся в дисперсных материалах, вклк чающий нагревание п едварительно замороженного образца, помещенного в переменное, электрическое поле, измерение спектра

. поглощения и температуры, отличающийся 5 тем, что, с целью расщирения класса исследуемых материалов и повышения точности, измеряют температурную зависимость эффективного времени электрической релаксации в диапазоне низких частот, сравнивают ее с такой же зависимостью для поликристаллйческого льда, при этом по температуре, при которой эффективные времена электрической релаксации материала и льда совпадают, судят об искомой температуре.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, 5 что измерения проводят в диапазоне 0,01 -

100 кГц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

5624151

ч

I. Иерсесова 3. А., Цытович Н. А. «Док-2. Квливидзе В. И. и др. Сб. «Связанная

лады на Международной конференции повода в дисперсных снстемах, вып. 2, М..

мерзлотоведению, М., АН СССР. 1963.МГУ. 1972.