空心玻璃微珠的體積破碎率與質(zhì)量破碎率的轉(zhuǎn)換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及空心玻璃微珠的破碎率轉(zhuǎn)換方法，尤其涉及一種空心玻璃微珠抗等靜 壓強(qiáng)度下體積破碎率與質(zhì)量破碎率的轉(zhuǎn)換計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 空心玻璃微珠是一種尺寸微小的空心玻璃球，具有質(zhì)輕、絕熱、隔音、耐高低溫、電 絕緣性和熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，其密度一般在0.1-0.7g/cm 3，粒徑范圍一般為5-200μ m?？招牟Ａ⒅榭梢栽跇渲凶鳛橐环N新型填充材料，廣泛應(yīng)用于深海浮力材料、絕熱保 溫材料等;還可以用來(lái)生產(chǎn)低密度水泥漿、鉆井液等，解決深層固井、鉆井的難題;還可作為 特殊功能材料，航空航天燒蝕材料、貯氫材料、電磁屏蔽材料等，有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003] 空心玻璃微珠應(yīng)用于某些領(lǐng)域時(shí)，必須具有一定的強(qiáng)度，如作為主要減輕材料用 于低密度水泥漿，如利用空心玻璃微珠配置的1.4g/cm 3水泥漿其井底抗壓強(qiáng)度大于等于 14MPa/24h，如果空心玻璃微珠達(dá)不到所要求的抗壓強(qiáng)度，就會(huì)發(fā)生變形、破碎，質(zhì)量破碎率 超過(guò)一定范圍就會(huì)導(dǎo)致水泥漿的密度增大，強(qiáng)度發(fā)生變化等，繼而可能導(dǎo)致固井失敗;如用 于固體浮力材料，空心玻璃微珠復(fù)合其它樹脂使用，通過(guò)抽真空澆注等方法制備成固體浮 力材料，使用時(shí)將受到拉伸、壓縮、剪切、彎曲、沖擊等負(fù)荷的作用，材料在深海環(huán)境中還將 受到全方位的靜水壓強(qiáng)度(水深每增加 l〇〇m，水壓增加 IMPa)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一般考察 固體浮力材料在規(guī)定的靜水壓下保壓一段時(shí)間（如24h后)材料的形變率和吸水率，這就要 求空心玻璃微珠在一定等靜壓下的體積破碎率要低;所以必須具有較高抗壓強(qiáng)度的空心玻 璃微珠才可應(yīng)用于本領(lǐng)域。因此，空心玻璃微珠的抗等靜壓強(qiáng)度成為實(shí)際應(yīng)用中最關(guān)鍵的 性能指標(biāo)之一。
[0004] 抗等靜壓強(qiáng)度是表征空心玻璃微珠性能的關(guān)鍵重要指標(biāo)之一，但不同行業(yè)使用空 心玻璃微珠，其關(guān)心某一等靜壓強(qiáng)度下破碎率的體現(xiàn)點(diǎn)不一樣。例如:深海用固體浮力材料 方面通常要求某一型號(hào)（如密度為〇.38g/cm 3)的空心玻璃微珠在某一等靜壓強(qiáng)度 (27.6MPa)下其體積破碎率不大于20%;而石油固井方面，油井水泥用空心玻璃微珠通常要 求某一型號(hào)（如密度為〇.47g/cm 3)的空心玻璃微珠在某一等靜壓強(qiáng)度(20.0MPa)下其質(zhì)量 破碎率不大于5 %。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種克服已有技術(shù)關(guān)于空心玻璃微珠抗等 靜壓強(qiáng)度下質(zhì)量破碎率測(cè)定方法有偏差的缺陷，并且為空心玻璃微珠行業(yè)提供了其抗等靜 壓強(qiáng)度下體積破碎率和質(zhì)量破碎率的對(duì)比依據(jù)。
[0006] 為了達(dá)成上述目的，提供了一種空心玻璃微珠的體積破碎率與質(zhì)量破碎率的轉(zhuǎn)換 方法，其特征在于，包括如下步驟:測(cè)定空心玻璃微珠樣品初始密度Pi;測(cè)定空心玻璃微珠 球殼密度P g;測(cè)定加等靜壓強(qiáng)后樣品的密度P2;其在一定等靜壓強(qiáng)度下空心玻璃微珠的體積 破碎率Nf，結(jié)果用百分?jǐn)?shù)（％ )表示：
式中：乂:一 所取空心玻璃微珠樣品初始體積;V2-所取空心玻璃微珠樣品加等靜壓后的體積;Vg-所取 空心玻璃微珠樣品全部破碎后的球殼體積。
[0007] -些實(shí)施例中，破損的空心玻璃微珠質(zhì)量與未加壓前空心玻璃微珠的質(zhì)量比為質(zhì) 量破碎率化，結(jié)果用百分?jǐn)?shù)（％)表示：
[0008] 一些實(shí)施例中，一定等靜壓強(qiáng)度下空心玻璃微珠的體積破碎率Nf，結(jié)果用百分?jǐn)?shù) (%)表示：
[0009] -些實(shí)施例中，忽略空心玻璃微珠內(nèi)部所含氣體的質(zhì)量。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的空心玻璃微珠的體積破碎率與質(zhì)量破碎率的轉(zhuǎn)換方法，無(wú)論是氣壓 法、水壓法、還是汞壓法直接對(duì)空心玻璃微珠的抗等靜壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，得到該強(qiáng)度下的體 積破碎率，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換公式計(jì)算出空心玻璃微珠在該強(qiáng)度下的質(zhì)量破碎率。本發(fā)明的方 法測(cè)算結(jié)果比傳統(tǒng)的空心玻璃微珠抗等靜壓強(qiáng)度下的質(zhì)量破碎率測(cè)試結(jié)果更為準(zhǔn)確，并且 測(cè)算方法簡(jiǎn)單，有對(duì)比性，為空心玻璃微珠行業(yè)提供了其抗等靜壓強(qiáng)度下兩種破碎率的對(duì) 比依據(jù)。
[0011]以下結(jié)合附圖，通過(guò)示例說(shuō)明本發(fā)明主旨的描述，以清楚本發(fā)明的其他方面和優(yōu) 點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 結(jié)合附圖，通過(guò)下文的詳細(xì)說(shuō)明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu) 點(diǎn)，其中：
[0013] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空心玻璃微珠的體積破碎率與質(zhì)量破碎率的轉(zhuǎn)換方法 的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 參見(jiàn)本發(fā)明具體實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以 許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是 為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。
[0015]現(xiàn)參考附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空心玻璃微珠的體積破碎率與質(zhì)量破 碎率的轉(zhuǎn)換方法。
[0016]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0017]步驟(1)測(cè)定空心玻璃微珠樣品初始密度P!;
[0018] 步驟(2)測(cè)定空心玻璃微珠球殼密度Pg;
[0019] 步驟(3)測(cè)定加等靜壓強(qiáng)后樣品的密度p2;
[0020] 步驟(4)在一定等靜壓強(qiáng)度下空心玻璃微珠的體積破碎率Nf，結(jié)果用百分?jǐn)?shù)（％ ) 表不：
[0021] 式中：
[0022] 化一所取空心玻璃微珠樣品初始體積；
[0023] V2-所取空心玻璃微珠樣品加等靜壓后的體積；
[0024] Vg-所取空心玻璃微珠樣品全部破碎后的球殼體積；
[0025] -定質(zhì)量的空心玻璃微珠在等靜壓強(qiáng)下會(huì)發(fā)生破損，破損的空心玻璃微珠質(zhì)量與 未加壓前空心玻璃微珠的質(zhì)量比為質(zhì)量破碎率N w，結(jié)果用百分?jǐn)?shù)（％ )表示：
[0026]
[0027] 一定等靜壓強(qiáng)度下空心玻璃微珠的體積破碎率Nf，結(jié)果用百分?jǐn)?shù)（％)表示：
[0028]
[0029] 現(xiàn)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換方法的具體實(shí)施例。
[0034] 由（1)(2)(3)式可得(4)、（5)式
[0030]
[0031]
[0032]
[0033] (3)
[0035]
[0036] (5)
[0037] 式中：
[0038] Μ-空心玻璃微珠樣品初始質(zhì)量；
[0039] Μη-經(jīng)等靜壓后未破碎的空心玻璃微珠質(zhì)量；
[0040] Mg-經(jīng)等靜壓后破碎了的空心玻璃微珠質(zhì)量；
[0041] 由于忽略空心玻璃微珠內(nèi)部所含氣體的質(zhì)量，即是破碎了的空心玻璃微珠的球殼 質(zhì)量；
[0042] Pn-經(jīng)某一強(qiáng)度等靜壓后未破碎部分的空心玻璃微珠樣品的密度；
[0043]從物理角度分析，由于所取空心玻璃微珠樣品是一個(gè)粒徑范圍一般為5_200μπι成 正態(tài)分布的一個(gè)集合體，其粒子有大有小，壁厚尺寸也是有薄有厚，在做等靜壓強(qiáng)度測(cè)試的 過(guò)程中，一般最先出現(xiàn)穿透、破碎的粒子都是壁厚相對(duì)較薄的、粒徑相對(duì)較大的，也即是單 個(gè)粒子密度較小的，所以經(jīng)某一強(qiáng)度等靜壓后未破碎部分的空心玻璃微珠樣品的密度Ρ11 - 般都會(huì)大于或等于所取空心玻璃微珠樣品初始密2 Pi)，取"="的時(shí)候是一種極 值，空心玻璃微珠粒子壁厚均勻、粒徑集中度高，破碎部分的單個(gè)粒子密度與未破碎部分的 單個(gè)粒子密度幾乎無(wú)差別，此時(shí)根據(jù)(4)式可得
》即當(dāng)上述物理現(xiàn)象(Pn = Pi)出現(xiàn)時(shí)，同一等靜壓強(qiáng)度下空心玻璃微珠的質(zhì)量破碎率一定大于其體積破碎率;Pn同樣 存在一個(gè)上限極值，理論上來(lái)說(shuō)即是所取空心玻璃微珠集合體中密度最大的單個(gè)粒子的密 度。從數(shù)學(xué)方面分析，根據(jù)(4)式質(zhì)量破碎率Nw2 0得出
，在一定體積破碎率的 前提下，Pn同樣存在一個(gè)上限極值，以保證質(zhì)量破碎率的存在(Nw2 0)。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的空心玻璃微珠的體積破碎率與質(zhì)量破碎率的轉(zhuǎn)換方法，無(wú)論是氣壓 法、水壓法、還是汞壓法直接對(duì)空心玻璃微珠的抗等靜壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，得到該強(qiáng)度下的體 積破碎率，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換公式計(jì)算出空心玻璃微珠在該強(qiáng)度下的質(zhì)量破碎率。本發(fā)明的方 法測(cè)算結(jié)果比傳統(tǒng)的空心玻璃微珠抗等靜壓強(qiáng)度下的質(zhì)量破碎率測(cè)試結(jié)果更為準(zhǔn)確，并且 測(cè)算方法簡(jiǎn)單，有對(duì)比性，為空心玻璃微珠行業(yè)提供了其抗等靜壓強(qiáng)度下兩種破碎率的對(duì) 比依據(jù)。
[0045]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú) 需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依 本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方 案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種空屯、玻璃微珠的體積破碎率與質(zhì)量破碎率的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括如下 步驟： (1) 測(cè)定空屯、玻璃微珠樣品初始密度Pl; (2) 測(cè)定空屯、玻璃微珠球殼密度化； (3) 測(cè)定加等靜壓強(qiáng)后樣品的密度P2;(4) 獲得其在一定等靜壓強(qiáng)度下空屯、玻璃微珠的體積破碎率化，結(jié)果用百分?jǐn)?shù)（％ )表 示： 式中： Vi-所取空屯、玻璃微珠樣品初始體積； V2-所取空屯、玻璃微珠樣品加等靜壓后的體積； Vg-所取空屯、玻璃微珠樣品全部破碎后的球殼體積。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，破損的空屯、玻璃微珠質(zhì)量與未加壓前 空屯、玻璃微珠的質(zhì)量比為質(zhì)量破碎率Nw，結(jié)果用百分?jǐn)?shù)（％ )表示：3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，一定等靜壓強(qiáng)度下空屯、玻璃微珠的體 積破碎率化，結(jié)果用百分?jǐn)?shù)（％ )表示：4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，通過(guò)氣壓法，水壓法，或隸壓法直接對(duì) 空屯、玻璃微珠的抗等靜壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，得到該強(qiáng)度下的體積破碎率，然后通過(guò)該方法計(jì) 算出空屯、玻璃微珠在該強(qiáng)度下的質(zhì)量破碎率。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述空屯、玻璃微珠系抗等靜壓強(qiáng)度測(cè) 試。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，比較同一空屯、玻璃微珠樣品在相同等 靜壓強(qiáng)下的體積破碎率與質(zhì)量破碎率數(shù)值，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換對(duì)比。
【專利摘要】一種空心玻璃微珠的體積破碎率與質(zhì)量破碎率的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括如下步驟：測(cè)定空心玻璃微珠樣品初始密度ρ1；測(cè)定空心玻璃微珠球殼密度ρg；測(cè)定加等靜壓強(qiáng)后樣品的密度ρ2；其在一定等靜壓強(qiáng)度下空心玻璃微珠的體積破碎率Nf，結(jié)果用百分?jǐn)?shù)(％)表示：式中：V1—所取空心玻璃微珠樣品初始體積；V2—所取空心玻璃微珠樣品加等靜壓后的體積；Vg—所取空心玻璃微珠樣品全部破碎后的球殼體積。本發(fā)明的方法測(cè)算結(jié)果比傳統(tǒng)的空心玻璃微珠抗等靜壓強(qiáng)度下的質(zhì)量破碎率測(cè)試結(jié)果更為準(zhǔn)確，并且測(cè)算方法簡(jiǎn)單，有對(duì)比性，為空心玻璃微珠行業(yè)提供了其抗等靜壓強(qiáng)度下兩種破碎率的對(duì)比依據(jù)。
【IPC分類】G06F17/18, G01N3/08, G01N3/12
【公開號(hào)】CN105653504
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】彭壽, 王蕓, 仲召進(jìn), 彭程, 彭小波, 倪嘉
【申請(qǐng)人】中國(guó)建材國(guó)際工程集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日