Porosidade e densidade

O Laboratório de Caracterização Tecnológica dispõe de infraestrutura para determinação de densidade e porosidade.

Os picnômetros GeoPyc 1360 e AccuPyc II 1340 são utilizados para medição de densidade de materiais particulados por intrusão de um material quase-fluido (DryFlo) e de gás Hélio, respectivamente. O GeoPyc 1360 faz o cálculo de densidade envelope por uso de um material envelopante sólido (DryFlo), e de densidade T.A.P. (Transverse Axial Pressure) por compactação e compressão do material particulado. O picnômetro AccuPyc permite a determinação da densidade esqueleto, e a densidade real quando o material está pulverizado.

A determinação da porosidade pode ser realizada pela combinação de medidas de densidade envelope com esqueleto ou por porosimetria. A técnica de porosimetria por intrusão de mercúrio é muito utilizada para determinação de porosidade e distribuição de tamanho de poros de materiais sólidos. A relação de elevadas pressões com o volume incremental de mercúrio que penetra nos poros da amostra, reporta a estimativa desses diâmetros. O método é utilizado para o estudo da maioria dos materiais porosos que não apresentem reação com o mercúrio. A técnica fornece resultados da área total de poros, distribuição de tamanho de poros, densidade esqueleto, densidade aparente, porosidade, constante de permeabilidade, permeabilidade, fator de tortuosidade, dentre outros.

Os equipamentos disponíveis no LCT são listados abaixo.

Porosímetro de mercúrio - AutoPore IV, Micromeritics

Imagem autopore
Imagem autopore
Imagem autopore
Imagem autopore
  • Determinação de porosidade e distribuição de tamanho de poros por intrusão por mercúrio
  • Pressão de intrusão de até 60.000 psi
  • Porta amostras para sólidos e particulados
  • Porta-amostras cilíndricas com dimensões (DxH) aproximadas de 1,5x1,0 cm (3 cm3), 2,0x1,0 cm (5 cm3) e 2,5x2 cm (15 cm3)

Picnômetro a gás - AccuPyc II 1360, Micromeritics

Imagem accupyc
Imagem accupyc
Imagem accupyc
Imagem accupyc
  • Determinação da densidade esqueleto (em amostra tal qual) e real (em amostra pulverizada)
  • Intrusão de gás hélio
  • Porta-amostras cilíndricas com dimensões (DxH) aproximadas de 1,2x1,0 cm (3 cm3), 1,5x1,7 cm (5 cm3) e 1,8x4 cm (15 cm3)

Picnômetro de pó - GeoPyc 1320, Micromeritics

Imagem geopyc
Imagem geopyc
Imagem geopyc
Imagem geopyc
  • Determinação de densidade envelope com envelopante sólido
  • Determinação de densidade TAP com compactação

Definições de densidade

As definições de densidade são sumarizadas na tabela a seguir visando facilitar a identificação da densidade de interesse.

Representação esquemática Definições de densidade Volume considerados
Material sólido Entre partículas Poros fechados Poros abertos
Volume bulk
Volume bulk (sem compressão) ou T.A.P. (com compressão)
Densidade bulk ou volumétrica (ASTM D5004)
Massa de material dividida pelo seu volume ocupado, incluindo os vazios entre as partículas e os poros contidos nas mesmas.
Pode ser determinada colocando-se a amostra que se deseja analisar em um recipiente de volume conhecido.
Sim (material sólido) Sim (entre partículas) Sim (poros fechados) Sim (poros abertos)
Densidade TAP (Trasnverse Axial Pressure)
Massa de material dividida pelo seu volume ocupado, incluindo os vazios entre as partículas e os poros contidos nas mesmas mediante aplicação de pressão externa, sem que ocorra a quebra das partículas.
A densidade TAP pode ser realizada no equipamento Geopyc.
Volume envelope
Volume envelope
Densidade envelope (ASTM D3766)
Massa de material dividida pelo volume envelope das partículas (como se as partículas estivessem envelopadas/envoltas por uma película, incluindo os poros contidos nas partículas).
A densidade envelope pode ser determinada por intrusão de mercúrio ou por picnometria em pó (Geopyc) ou outro material envelopante.
Sim (material sólido) Sim (poros fechados) Sim (poros abertos)
Volume esqueleto
Volume esqueleto (exclui poros abertos)
Densidade esqueleto (ou aparente)
Massa de material dividida pelo volume do material sólido somado ao volume de poros fechados (não acessíveis).
Esta é a densidade que mais se aproxima da densidade real. Pode ser realizada por técnicas de picnometria com fluidos (normalmente gases, água ou álcool).
Sim (material sólido) Sim (poros fechados)
Volume partículas
Volume de partículas (excluindo-se os vazios)
Densidade real (ou absoluta)
Massa de material dividida unicamente pelo volume do material sólido, excluindo-se qualquer poro.
Pode ser determinada por técnicas de picnometria com fluidos (normalmente gases, água ou álcool) em amostras pulverizadas, ou pelo cálculo teórico da massa específica das fases que compõe a amostra nas respectivas proporções.
Sim (material sólido)

Esquema simplificado de funcionamento do porosímetro de mercúrio

Poster porosimetria

(Clique para visualizar a versão original)