FR2686696A1 - Procede de determination de la permeabilite a l'eau liquide d'un materiau poreux non sature d'eau et appareil pour sa mise en óoeuvre. - Google Patents
Procede de determination de la permeabilite a l'eau liquide d'un materiau poreux non sature d'eau et appareil pour sa mise en óoeuvre. Download PDFInfo
- Publication number
- FR2686696A1 FR2686696A1 FR9200836A FR9200836A FR2686696A1 FR 2686696 A1 FR2686696 A1 FR 2686696A1 FR 9200836 A FR9200836 A FR 9200836A FR 9200836 A FR9200836 A FR 9200836A FR 2686696 A1 FR2686696 A1 FR 2686696A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- water
- solutions
- sample
- permeability
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims description 5
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 57
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001966 tensiometry Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un procédé de détermination de la perméabilité à l'eau d'un matériau poreux non saturé d'eau Ce procédé consiste: - à préparer un échantillon du matériau présentant une section droite de surface constante - à recouvrir les deux faces dudit échantillon d'une membrane semi-perméable, - à répartir uniformément deux solutions de concentrations différentes, donc de potentiels osmotiques différents, à la surface de chacune des deux membranes, - à mesurer les quantités d'eau échangée au cours du temps jusqu'à établissement d'un régime permanent et à déduire du débit constant obtenu, à ce moment, la perméabilité dudit matériau. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en œuvre dudit procédé.
Description
Procédé de détermination de la perméabilité à l'eau liquide d'un matériau poreux non saturé d'eau et appareil pour sa mise en oeuvre.
La présente invention concerne un nouveau procédé de détermination de la perméabilité à l'eau liquide d'un matériau poreux non saturé d'eau et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
On connaît différentes méthodes de mesure de la perméabilité à l'eau liquide. Ces méthodes, dont les deux principales sont la méthode dite du profil instantané et la méthode dite de la contre-pression d'air, sont mises en oeuvre en régime transitoire et nécessitent pour la détermination de la perméabilité un nombre important de mesures ainsi qu'un traitement mathématique important.
Ainsi, la méthode du profil instantané consiste à imposer un drainage ou un mouillage à une des extrémités d'un échantillon et à tracer la courbe des variations spatio-temporelles du taux volumique d'humidité
Pour ce faire, on peut procéder de deux manières 1) Une première méthode consiste à mesurer par tensiométrie ou
psychrométrie les variations spatio-temporelles du potentiel
capillaire kl ; la courbe de rétention d'eau
(préalablement obtenue par mesure) permet alors de tracer les
variations spatio-temporelles de Cl 2) Une autre méthode consiste à déterminer les variations
spatio-temporelles de 61 par gammamétrie, puis celles de
par l'intermédiaire de la courbe de 1(e1).
Pour ce faire, on peut procéder de deux manières 1) Une première méthode consiste à mesurer par tensiométrie ou
psychrométrie les variations spatio-temporelles du potentiel
capillaire kl ; la courbe de rétention d'eau
(préalablement obtenue par mesure) permet alors de tracer les
variations spatio-temporelles de Cl 2) Une autre méthode consiste à déterminer les variations
spatio-temporelles de 61 par gammamétrie, puis celles de
par l'intermédiaire de la courbe de 1(e1).
La méthode de la plaque de succion à contre-pression d'air utilise un appareil de RICHARDS pour la détermination des courbes de rétention d'eau. Dans cette méthode, dite méthode de GARDNER décrite dans SOIL SCIENCE SOCIETY AMERICAN PROCEEDING, Vol. 20, pp. 317-320, un échantillon (volume V, section A, épaisseur L) est posé sur une pierre poreuse et placé dans un appareil de RICHARDS où règne une pression d'air initiale p a = pi, l'eau de l'échantillon est en équilible hydrique avec l'eau du tube de mesure, situé à la base de la pierre poreuse, servant à mesurer les échanges. d'eau entre l'échantillon et l'extérieur. On a par conséquent pl = patm = O. Au temps t = O, on applique un incrément de pression d'air b P.
Cet incrément fait passer la pression de l'eau P1 de la valeur nulle à DP, provoquant instantanément un écoulement et ce jusqu'à ce que l'équilibre hydrique soit à nouveau atteint, c'est-à-dire P1 = Patm = et p8 = Pf.
La détermination de la perméabilité dans cette méthode nécessite comme dans la méthode précédente de nombreuses étapes de calcul mathématique et d'intégration.
Par ailleurs, dans cette méthode, on est obligé de procéder par des petits incréments et de prendre deux hypothèses essentielles au départ 1 - la perméabilité K1 est supposée constante quand on applique
1 'incrément de pression.
1 'incrément de pression.
2 - la teneur volumique en eau e1 est une fonction linéaire du
potentiel capillaire #l dans l'intervalle t i1 induit par
1 'incrément de pression #p.
potentiel capillaire #l dans l'intervalle t i1 induit par
1 'incrément de pression #p.
I1 existe aussi une variante de la méthode de GARDNER qui tient en compte la perméabilité de la plaque poreuse (l'impédance de la pierre poreuse n'est pas négligeable).
La Demanderesse a maintenant découvert une nouvelle méthode utilisant de façon originale des connaissances scientifiques bien établies et permettant d'accéder sans traitement mathématique complexe à la perméabilité à l'eau d'un matériau poreux non saturé.
En effet, il est connu que lorsqu'à une température constante T, on amène l'eau de son état de référence où sa pression est p1 à son état capillaire où sa pression à l'interface air-liquide est pl, son enthalpie libre molaire varie de g1 à g1 telle que
où v1 est le volume molaire de l'eau liquide.
Si P1 0 est égale à la pression atmosphérique (l1eau pure à la surface libre), alors la pression capillaire p c est définie par:
où v1 est le volume molaire de l'eau liquide.
Si P1 0 est égale à la pression atmosphérique (l1eau pure à la surface libre), alors la pression capillaire p c est définie par:
Le potentiel chimique 8 pour un constituant " i " d'un mélange homogène de constituants, est égal à son enthalpie libre molaire gi dans ce mélange.On a ainsi
Le transfert liquide dans un matériau poreux non saturé suit la loi de Darcy généralisée. Ainsi en négligeant l'effet de la pesanteur, la densité de flux d'eau liquide s'exprime par
où #1 est le potentiel matriciel de l'eau, égal dans ce cas à l'opposé de la pression capillaire., (01 = ~Pc) et g est l'accélération de la pesanteur.
où #1 est le potentiel matriciel de l'eau, égal dans ce cas à l'opposé de la pression capillaire., (01 = ~Pc) et g est l'accélération de la pesanteur.
Dans un cas de transfert unidirectionnel, l'équation (4) s'écrit
La demanderesse a utilisé les connaissances ci-dessus pour proposer un nouveau procédé de détermination de la perméabilité à l'eau liquide d'un matériau poreux consistant à imposer, des conditions aux limites permanentes, c'est-à-dire une différence de potentiel matriciel #l fixe.
La présente invention concerne donc un nouveau procédé de détermination de la perméabilité à l'eau liquide d'un matériau poreux non saturé.
Elle concerne également un appareil pour la mise en oeuvre dudit procédé.
Selon une caractéristique essentielle, l'invention concerne un procédé de détermination de la perméabilité à l'eau liquide d'un matériau poreux non saturé d'eau consistant - à préparer un échantillon dudit matériau présentant une section de surface S constante,' - à recouvrir les deux faces dudit échantillon d'une membrane semi-perméable, - à répartir uniformément deux solutions de concentrations différentes, donc de potentiels osmotiques différents, à la surface de chacune des deux membranes, - à mesurer les quantités d'eau échangée au cours du temps jusqu'à établissement d'un réqime permanent et à déduire du débit constant ainsi obtenu, la perméabilité dudit matériau.
L'originalité du procédé de mesure selon l'invention consiste en ce que le procédé permet d'accéder directement à la détermination de la perméabilité ou conductivité hydraulique K1 en régime permanent en imposant des conditions aux limites permanentes , c'est-à-dire une différence de potentiel matriciel de l'eau fixe entre les deux faces d'un échantillon de matériau poreux.
La différence de potentiel matriciel de l'eau entre les deux faces de l'échantillon est établie en mettant les deux faces dudit échantillon en contact, par l'intermédiaire de deux membranes semi-perméables, avec deux solutions de potentiels osmotiques différents et sensiblement constants.
L'échantillon de matériau utilisé sera avantageusement sous forme d'une éprouvette cylindrique, par exemple à section circulaire.
Ainsi dans le procédé selon l'invention, on met les deux faces d'un échantillon en contact, à travers deux membranes semi-perméables, avec deux solutions de concentrations différentes. Après un certain temps, l'eau à la surface de l'échantillon se met en équilibre thermodynamique avec celle de la solution correspondante et a alors le potentiel chimique de l'eau de cette dernière. On crée ainsi à travers l'échantillon une différence de potentiel matriciel. Un flux d'eau s'écoulera alors des régions où le potentiel matriciel est élevé vers les régions où il est plus faible.
Une solution possède un potentiel osmotique qui est fonction de sa concentration. Le potentiel osmotique d'une solution exprime la variation de potentiel chimique de l'eau (ou plus généralement du solvant utilisé) dans la solution par rapport à un état de référence.
On se placera avantageusement dans des conditions telles que les variations de concentrations dues au passage d'eau d'une solution à l'autre à travers l'échantillon de matériau n'affectent pas sensiblement le potentiel osmotique de chacune des deux solutions.
Par potentiel sensiblement constant, on entendra un potentiel qui ne subit que des variations inférieures à 5 %, de préférence inférieures ou égales à 2 %.
Ainsi selon une variante avantageuse du procédé selon 11 invention, on choisira pour créer la différence de potentiel chimique recherchée des solutions aqueuses de macromolécules de concentrations différentes.
I1 est connu que l'enthalpie libre molaire de l'eau en solution, donc son potentiel chimique, chute par rapport à celle qu'elle aurait, à la même température, lorqu'elle est à l'état pur. Cette chute de potentiel est fonction de la concentration de la solution; plus la solution est concentrée plus le potentiel chimique de l'eau de la solution diminue.
Ainsi le choix des macromolécules comme soluté permet d'avoir des variations élevées, en valeur absolue, de potentiel car, à fractions molaires égales, plus la taille de la molécule de soluté est grande plus le potentiel osmotique, qui exprime lui aussi une variation de potentiel chimique de l'eau, par rapport à un état de référence, est grand en valeur absolue. Ainsi on imposera à l'eau sur chacune des faces d'un échantillon de matériau poreux un potentiel chimique bien défini et permanent.
Grâce au phénomène d'osmose à travers des membranes semi-perméables (perméables à l'eau et imperméables aux molécules du soluté) et lorsque l'eau de chacune des deux faces de l'échantillon se mettra en équilibre avec celle de la solution correspondante, un flux constant d'eau s'établira à travers l'échantillon, s'écoulant des zones où le potentiel matriciel est élevé vers celles où il est faible.
Par mesure des quantités d'eau échangées à travers l'échantillon, en fonction du temps, on détermine le moment où le régime permanent est établi, c'est-à-dire le moment à partir duquel la quantité d'eau mesurée varie, aux erreurs de mesure près, linéairement avec le temps. On déduira alors très simplement la perméabilité hydraulique du flux permanent en utilisant la loi de
Darcy généralisée.
Darcy généralisée.
Selon d'autrescaractéréristiques, l'invention concerne également un appareil pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
Cet appareil est constitué de - deux réservoirs maintenus à température constante et destinés à
contenir deux solutions (A et B) de concentrations différentes, - un ensemble étanche destiné à contenir un échantillon dudit
matériau de section droite constante dont les deux faces sont
recouvertes d'une membrane semi-perméable, ledit ensemble étant
muni de moyens de répartition uniforme des solutions A et B à la
surface desdites membranes.
contenir deux solutions (A et B) de concentrations différentes, - un ensemble étanche destiné à contenir un échantillon dudit
matériau de section droite constante dont les deux faces sont
recouvertes d'une membrane semi-perméable, ledit ensemble étant
muni de moyens de répartition uniforme des solutions A et B à la
surface desdites membranes.
- un circuit de circulation de chacune des solutions A et B vers
chacune des faces dudit échantillon, - un dispositif de mesure de la variation volumique ou massique du
contenu de chacun des deux réservoirs.
chacune des faces dudit échantillon, - un dispositif de mesure de la variation volumique ou massique du
contenu de chacun des deux réservoirs.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lumière de la description qui va suivre faite en particulier en référence aux figures annexées illustrant des modes de réalisation avantageux du dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
La description faite ci-dessous au regard des figures illustre l'intérêt du procédé selon l'invention et montre tout particulièrement la simplicité de réalisation de l'appareillage nécessaire pour sa mise en oeuvre ainsi que la simplicité de l'exploitation des résultats obtenus.
La figure 1 représente schématiquement un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La figure 2 représente une vue éclatée simplifiée de la partie de l'appareil contenant l'échantillon dont on veut mesurer la perméabilité.
La figure 3 représente en vue de dessus, une forme avantageuse d'usinage pour la réalisation d'une partie de l'appareillage (embase).
En référence aux figures 1 et 2, on remarque qu'une éprouvette cylindrique (1) de l'échantillon de hauteur e dont on désire mesurer la perméabilité hydraulique K est maintenue par un support d'éprouvette (2). L'étanchéité périphérique peut être assurée, par exemple, par de la cire ou une résine époxy chauffée, coulée puis durcie entre l'échantillon (1) et le support d'éprouvette (2), ledit support étant par exemple un anneau cylindrique.
Par ailleurs, l'éprouvette est maintenue à la pression atmosphérique, par exemple, en ménageant un trou dans le support d'éprouvette.
Deux membranes semi-perméables (5,5') sont disposées de part et d'autre de chacune des surfaces (lA,lB) de l'échantillon (1) et appliquées sur lesdites surfaces par l'intermédiaire de deux grilles support (6,6').
Les solutions provenant des réservoirs (10 et 10') sont réparties uniformément respectivement à la surface des membranes (5, 5') semi-perméables.
Pour assurer cette répartition uniforme, on utilise avantageusement deux embases (4, 4') dont la surface en regard avec l'échantillon est usinée de façon à permettre la circulation des deux solutions destinées à balayer et mouiller les deux membranes semi-perméables (5, 5') ; les joints toriques (7, 7') assurent l'étanchéité lors de la circulation des deux solutions à la surface des embases correspondantes (4, 4'), une fois le dispositif de serrage (8, 8') mis en place.
Les deux réservoirs (10, 10'), destinés à recevoir les deux solutions A et B de concentrations différentes, sont maintenus dans un bain thermostaté (16) maintenant les deux solutions à température constante.
Chaque flacon (10,10') est muni de deux tubes destinés respectivement à l'entrée (13, 13') et à la sortie (12,12') des deux solutions A et B, eux-mêmes reliés par l'intermédiaire de tuyaux (20, 21, 22, 23, 20', 21', 22', 23') respectivement au centre et à la périphérie de chacune des deux embases (4, 4').
On réalise ainsi deux circuits de circulation I et II permettant de répartir uniformément respectivement à la surface de la membrane (5) la solution en provenance du réservoir (10) et à la surface de la membrane (5') la solution provenant du réservoir (10').
Sur chacun des deux circuits I et II ainsi réalisés se trouve une pompe (14, 14') permettant d'assurer la circulation et le renouvellement des solutions à la surface des embases.
L'appareil comprend également un dispositif de mesure de la variation volumique ou massique du contenu de chacun des deux flacons. A titre d'exemple d'un tel dispositif on utilisera de façon très simple un niveau à tube gradué (15, 15') affleurant la solution de chaque réservoir de façon à permettre l'évacuation des bulles d'air. Tout système automatique ou non permettant d'enregistrer les variations volumiques ou massiques du contenu de chaque flacon peut également être utilisé.
On a représenté à la figure 3 un mode d'usinage avantageux de la face interne de chacune des embases (4, 4') qui permet une très bonne répartition des deux solutions à la surface externe des deux membranes.
Dans ce mode de réalisation, le liquide en provenance du flacon-réservoir correspondant arrive au centre et circule sur toute la surface interne de chaque embase à l'intérieur des de cannelures régulièrement usinées sur ladite surface.
Ces cannelures, sous forme de portions de cercles régulièrement décalées les unes par rapport aux autres, permettent une excellente répartition du liquide sur toute la surface de l'embase.
Le liquide est ensuite récupéré en périphérie de l'embase et renvoyé en direction du même flacon.
Bien entendu il ne s'agit là que d'un mode avantageux permettant de répartir uniformément le liquide provenant d'un flacon sur la surface de l'échantillon.
On pourra par exemple envisager de faire entrer et sortir le liquide en des points diamétralement opposés sur une même embase.
On peut décrire le fonctionnement de l'appareil en se référant au schéma de la figure 1.
La pompe (14) extrait du flacon (10) par l'intermédiaire du tube (12) la solution A et la refoule à travers le tuyau (20) vers 1'embase (4).
La solution A circule sur la surface interne de cette embase, mouillant la membrane semi-perméable (5) et par voie de conséquence de l'eau vient mouiller la surface correspondante (1A) de l'échantillon (1).
La solution A est ensuite collectée à la périphérie de l'embase par deux tuyaux (21, 22) et revient ensuite via le tuyau (23) et le tube (13) au flacon (10).
Une circulation analogue s'effectue dans le circuit II entre le flacon (10') et l'autre face de l'éprouvette d'échantillon via le tube (12') et le tuyau (20') qui amène la solution B au centre de l'embase (4') et les tuyaux (21', 22', 23') et le tube (13') qui ramènent ladite solution de la périphérie de 1'embase (4') vers le flacon (10').
Au début d'un essai de détermination de la perméabilité, les deux réservoirs (10, 10') sont remplis complètement. Par ailleurs, il faut remplir les deux circuits I et II avec respectivement les solutions correspondantes A et B au moyen des pompes (14, 14') et éliminer toutes les bulles d'air qui seront évacuées vers les niveaux à tubes gradués (15, 15').
Les tubes à niveaux gradués seront eux-mêmes remplis desdites solutions jusqu'à des niveaux n et n' initiaux qui serviront de repère pour la mesure des variations de volume.
Du fait de l'osmose, la solution A échange de l'eau avec l'éprouvette au niveau de la membrane semi-perméable (5) correspondante ; elle perd de l'eau si la solution B est plus concentrée que la solution A ou en gagne si la solution A est plus concentrée que la solution B, et cela une fois que l'eau de chacune des faces de l'éprouvette est en équilibre avec celle de la solution correspondante. Cette variation de masse, donc de volume, due à la variation de la quantité d'eau dans chacune des deux solutions peut être mesurée. Cette mesure peut par exemple se faire en reliant chacun des deux flacons à un niveau constitué d'un tube gradué. On observe une augmentation du niveau dans l'un et une diminution de niveau dans l'autre ou vice-versa.
Bien entendu, des variantes de l'appareil tel qu'il a été précédemment décrit peuvent être envisagées.
En particulier différentes variantes pourront être utilisées pour éviter d'avoir recours à des tubes gradués de longueur trop grande pour mesurer les variations volumiques et limiter les risques de débordement.
Selon une première variante on munit le tube d'une vanne de vidange que l'on ouvre pendant quelques dizaines de secondes, une fois le tube rempli, pour le vider.
Selon une autre variante, on utilise un tube de section variable, formé par exemple d'un ensemble de portions, de diamètres différents en série. Ce tube est branché sur le tuyau-père, partant du flacon , selon le sens croissant des diamètres intérieurs.
Selon une autre variante, on branche en parallèle plusieurs tubes-fils de même section sur un tube partant du flacon de façon à répartir l'augmentation de volume entre les tubes-fils.
L'exposé qui suit montre la simplicité d'exploitation des résultats obtenus puisqu'il suffit de surveiller les variations de niveaux pour déterminer le moment où le régime permanent est atteint et qu'un simple calcul permettra alors de déterminer la valeur moyenne de la perméabilité K1 du matériau.
En effet, il suffit de tracer, en fonction du temps, en valeurs absolues, les hauteurs cumulées de variation de niveaux dans chacun des deux tubes gradués. Pour chacune des deux solutions, on a à l'instant ti 1 une lecture h(ti 1) et à l'instant t. une lecture h(ti). L'expression de la hauteur cumulée h c (t.) pour chacune des deux solutions est obtenue par
4 h(ti,ti~1) = valeur absolue [h(ti) - h(ti~1)
h ci = hc(ti~1) + t h(ti, ti-1) ,avec h c (O) = O (5)
Si les deux tubes gradués (15 et 15') ont la même section , le régime permanent est atteint lorsque les deux conditions suivantes sont réalisées 1) Les points représentant hC(t), pour chacune des deux solutions,
deviennent pratiquement alignés et chaque courbe h c (t) sera
alors une droite, 2) Le débit massique entrant dans l'éprouvette de matériau est égal à celui qui en sort, ce qui se traduit par des courbes représentant les 4 h c des deux solutions dont le rapport des pentes est égal à l'inverse des masses volumiques des deux solutions.
4 h(ti,ti~1) = valeur absolue [h(ti) - h(ti~1)
h ci = hc(ti~1) + t h(ti, ti-1) ,avec h c (O) = O (5)
Si les deux tubes gradués (15 et 15') ont la même section , le régime permanent est atteint lorsque les deux conditions suivantes sont réalisées 1) Les points représentant hC(t), pour chacune des deux solutions,
deviennent pratiquement alignés et chaque courbe h c (t) sera
alors une droite, 2) Le débit massique entrant dans l'éprouvette de matériau est égal à celui qui en sort, ce qui se traduit par des courbes représentant les 4 h c des deux solutions dont le rapport des pentes est égal à l'inverse des masses volumiques des deux solutions.
Lorsque le régime permament est atteint, l'équation de Darcy généralisée permet de calculer la valeur moyenne de la perméabilité
K1 du matériau qui est directement liée au flux massique q1 traversant le matériau par la relation
K1 = qlg e / t où e représente l'épaisseur de l'éprouvette de matériau et il la différence de potentiel matriciel entre les deux faces de l'éprouvette, cette différence étant connue de l'homme du métier dès lors qu'il connaît la concentration de chaque solution.
K1 du matériau qui est directement liée au flux massique q1 traversant le matériau par la relation
K1 = qlg e / t où e représente l'épaisseur de l'éprouvette de matériau et il la différence de potentiel matriciel entre les deux faces de l'éprouvette, cette différence étant connue de l'homme du métier dès lors qu'il connaît la concentration de chaque solution.
L'appareil décrit précédemment permet donc de mesurer le flux volumique transitant à travers une éprouvette de matériau poreux non saturé, et d'obtenir la perméabilité moyenne à l'eau liquide de ce matériau poreux non saturé lorsque le régime permanent est atteint.
Pour avoir des potentiels chimiques de l'eau dans la solution sensiblement constants, il faudra choisir des volumes de solutions et/ou des domaines de concentrations tels que l'effet des variations de contrations dûes au flux n'affecte pratiquement pas le potentiel osmotique de chacune des deux solutions.
La quantité d'eau totale échangée dépend de la différence de potentiel appliquée, de la section de l'échantilon et de la porosité du matériau.
Pour une section d'échantillon donnée, et pour une différence de potentiel matriciel appliquée donnée, l'effet de la dilution est d'autant plus marqué que l'on se situe vers les plus grandes concentrations sur la courbe concentration-potentiel osmotique, car la pente de la courbe est plus grande, et une petite variation de concentration entraîne une grande variation du potentiel osmotique.
Par ailleurs, la quantité d'eau échangée est proportionnelle à la surface de l'éprouvette donc, pour des conditions identiques, la masse mise en échange peut être diminuée en diminuant la section de l'éprouvette.
L'homme du métier saura donc aisément trouver des conditions qui lui permettront de limiter soit la dilution, soit son effet en jouant sur la concentration des solutions A et B ainsi que leurs volumes et/ou sur la section de l'éprouvette de matériau, la seule limitation concernant la concentration étant la viscosité de la solution.
En particulier pour des concentrations initiales données des solutions, de façon à limiter les variations de concentrations, on choisira des sections d'autant plus faibles pour les éprouvettes que le matériau sera plus poreux.
Ainsi que cela ressort de l'exposé précédent, on choisira avantageusement pour les solutions A et B des solutions de macromolécules, par exemple des solutions de polyéthylène glycol 20 000.
Les membranes semi-perméables seront choisies de façon à être aussi perméables que possible à l'eau tout en arrêtant les macromolécules.
Le procédé et l'appareil selon l'invention s'avèrent utiles pour la détermination de la perméabilité des matériaux poreux, à titre d'exemple, des matériaux de type béton ou béton cellulaire.
Ils présentent l'avantage de permettre la détermination de la perméabilité dans des zones proches de la saturation d'eau, en particulier, dans des conditions où l'humidité relative dans le matériau est voisine de 100 %.
Claims (4)
1. Procédé de détermination de la perméabilité à l'eau d'un matériau poreux non saturé d'eau,caractérisé en ce qu'il consiste - à préparer un échantillon du matériau présentant une section droite de surface constante, - à recouvrir les deux faces dudit échantillon d'une membrane semi-perméable, - à répartir uniformément deux solutions de concentrations différentes, donc de potentiels osmotiques différents, à la surface de chacune des deux membranes, - à mesurer les quantités d'eau échangée au cours du temps jusqu'à établissement d'un régime permanent et à déduire du débit constant ainsi obtenu la perméabilité dudit matériau.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le potentiel osmotique de chacune des solutions est sensiblement constant.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une au moins des deux solutions utilisée est une solution de macromolécules, par exemple une solution de polyéthylène glycol 20 000.
4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de détermination de la perméabilité à l'eau d'un matériau poreux non saturé, caractérisé en ce qu'il comprend - deux réservoirs (10, 10') maintenus à température constante
destinés à recevoir des solutions (A) et (B) de concentrations
différentes, - un ensemble étanche destiné à contenir un échantillon dudit
matériau de section droite (S) constante, dont les deux faces
sont recouvertes d'une membrane semi-perméable (5,5'), ledit
ensemble étant muni de moyens de répartition uniforme des
solutions (A) et (B) à la surface desdites membranes.
massique du contenu de chacun des deux réservoirs (10) et (10').
(B) vers chacune des faces (1A, 1B) dudit échantillon (1), - un dispositif de mesure (15,15') de la variation volumique ou
- un circuit de circulation (I, II) de chacune des solutions (A) et
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9200836A FR2686696B1 (fr) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Procede de determination de la permeabilite a l'eau liquide d'un materiau poreux non sature d'eau et appareil pour sa mise en óoeuvre. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9200836A FR2686696B1 (fr) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Procede de determination de la permeabilite a l'eau liquide d'un materiau poreux non sature d'eau et appareil pour sa mise en óoeuvre. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2686696A1 true FR2686696A1 (fr) | 1993-07-30 |
| FR2686696B1 FR2686696B1 (fr) | 1994-04-29 |
Family
ID=9426005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9200836A Expired - Fee Related FR2686696B1 (fr) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Procede de determination de la permeabilite a l'eau liquide d'un materiau poreux non sature d'eau et appareil pour sa mise en óoeuvre. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2686696B1 (fr) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0729022A1 (fr) * | 1995-02-27 | 1996-08-28 | Institut Français du Pétrole | Méthode et dispositif pour déterminer différents paramètres physiques d'échantillons de matériaux poreux, en présence de fluides di- ou triphasiques |
| EP0731350A1 (fr) * | 1995-02-24 | 1996-09-11 | FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO | Appareil de détection optique de défauts de surfaces, en particulier dans des bandes laminées |
| US5637796A (en) * | 1994-12-21 | 1997-06-10 | Institut Francais Du Petrole | Modular device for testing porous material samples in the presence of multiphase fluids |
| RU2497099C1 (ru) * | 2012-05-29 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов |
| WO2024115757A1 (fr) * | 2022-12-02 | 2024-06-06 | Lts Lohmann Therapie-Systeme Ag | Modèle de perméation in vitro 3d |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2539355A (en) * | 1947-08-06 | 1951-01-23 | Socony Vacuum Oil Co Inc | Apparatus for measuring interstitial water content, permeability, and electrical conductivity of well cores |
| SU484446A1 (ru) * | 1973-06-08 | 1975-09-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.М.В. Ломоносова | Устройство дл измерени параметров миграции текучей среды |
| SU1643996A1 (ru) * | 1988-02-17 | 1991-04-23 | Научно-Исследовательский Институт Строительной Физики Госстроя Ссср | Способ определени коэффициентов влагопереноса пористых материалов |
-
1992
- 1992-01-27 FR FR9200836A patent/FR2686696B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2539355A (en) * | 1947-08-06 | 1951-01-23 | Socony Vacuum Oil Co Inc | Apparatus for measuring interstitial water content, permeability, and electrical conductivity of well cores |
| SU484446A1 (ru) * | 1973-06-08 | 1975-09-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.М.В. Ломоносова | Устройство дл измерени параметров миграции текучей среды |
| SU1643996A1 (ru) * | 1988-02-17 | 1991-04-23 | Научно-Исследовательский Институт Строительной Физики Госстроя Ссср | Способ определени коэффициентов влагопереноса пористых материалов |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| DATABASE WPI Section EI, Week 7631, 1976 Derwent Publications Ltd., London, GB; Class S, AN 76-G8857X & SU-A-484 446 (MOSCOW LOMONOSOV UNIV) 26 Décembre 1975 * |
| SOVIET PATENTS ABSTRACTS Section EI, Week 9211, 29 Avril 1992 Derwent Publications Ltd., London, GB; Class S, AN 92-087577/11 & SU-A-1 643 996 (GOSSTROI CONS PHYSI) 23 Avril 1991 * |
| ZEMENT-KALK-GIPS no. 3, 1964, pages 112 - 115 TYLER & ERLIN 'EINE NEUE METHODE ZUR MESSUNG DER PERMEABILITÄT VON BETON' * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5637796A (en) * | 1994-12-21 | 1997-06-10 | Institut Francais Du Petrole | Modular device for testing porous material samples in the presence of multiphase fluids |
| EP0731350A1 (fr) * | 1995-02-24 | 1996-09-11 | FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO | Appareil de détection optique de défauts de surfaces, en particulier dans des bandes laminées |
| EP0729022A1 (fr) * | 1995-02-27 | 1996-08-28 | Institut Français du Pétrole | Méthode et dispositif pour déterminer différents paramètres physiques d'échantillons de matériaux poreux, en présence de fluides di- ou triphasiques |
| FR2731073A1 (fr) * | 1995-02-27 | 1996-08-30 | Inst Francais Du Petrole | Methode et dispositif pour determiner differents parametres physiques d'echantillons de materiaux poreux, en presence de fluides di- ou triphasiques |
| RU2497099C1 (ru) * | 2012-05-29 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов |
| WO2024115757A1 (fr) * | 2022-12-02 | 2024-06-06 | Lts Lohmann Therapie-Systeme Ag | Modèle de perméation in vitro 3d |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2686696B1 (fr) | 1994-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0729022B1 (fr) | Méthode et dispositif pour déterminer différents paramètres physiques d'échantillons de matériaux poreux, en présence de fluides di- ou triphasiques | |
| Sinnokrot et al. | Effect of temperature level upon capillary pressure curves | |
| CA3010454C (fr) | Systeme et procede de mesure d'une propriete d'ecoulement d'un fluide au sein d'un milieu poreux | |
| WO1997045193A1 (fr) | Procede et installation pour tester in situ l'integrite des membranes de filtration | |
| FR2521299A1 (fr) | Procede et appareil pour l'analyse par chromatographie ionique d'anions. | |
| WO2011055042A1 (fr) | Dispositif de mesure de l'activite d'un liquide dans un milieu complexe et procede associe | |
| EP0089255B1 (fr) | Dispositif de chromatographie et procédé de mise en oeuvre | |
| FR2764063A1 (fr) | Installation et procede pour determiner le niveau et la densite d'un liquide dans une cuve, au moyen d'une seule canne de bullage immergee | |
| EP0718616B1 (fr) | Méthode et dispositif de mesure en continu des variations de la saturation globale d'un échantillon en fluides non miscibles incompressibles | |
| FR2686696A1 (fr) | Procede de determination de la permeabilite a l'eau liquide d'un materiau poreux non sature d'eau et appareil pour sa mise en óoeuvre. | |
| EP0083524B1 (fr) | Installation pour contrôler le fonctionnement continu d'un système chromatographique | |
| NO321567B1 (no) | Fremgangsmate og innretning for rask maling av resistivitetsindeksen til faste prover, slik som stein | |
| EP0489656B1 (fr) | Dispositif de mesure de la charge hydraulique et de la concentration ionique du sol | |
| Fatt | Rapid-responding carbon dioxide and oxygen electrodes | |
| FR2728344A1 (fr) | Methode et dispositif pour separer et mesurer le volume des differentes phases d'un melange de fluides | |
| FR2800875A1 (fr) | Methode et dispositif de dertermination du seuil de depot des fractions lourdes contenues dans un fluide hydrocarbone liquide | |
| FR2672994A1 (fr) | Capteur de pression osmotique pour mesures en continu. | |
| FR2607586A1 (fr) | Dispositif pour determiner pneumatiquement le diametre interieur d'un conduit de section circulaire d'une eprouvette | |
| FR2741148A1 (fr) | Systeme et procede de mesure altimetrique par moyen hydrostatique | |
| FR2860297A1 (fr) | Dispositif de mesure de caracteristiques liees a la porosite des media poreux | |
| FR2758628A1 (fr) | Procede et dispositif pour ameliorer la duree d'utilisation d'une membrane interposee dans une circulation de fluides | |
| EP0489615B1 (fr) | Procédé et dispositif de contrôle de l'étanchéité d'une enceinte telle que par exemple un compteur à gaz | |
| Glueckauf | THEORETICAL APPROACH | |
| FR2568373A1 (fr) | Permeametre | |
| FR2670894A1 (fr) | Procede et dispositif de determination du taux de gaz dans un liquide. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |