低場時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)

小型核磁共振是核磁共振技術(shù)的一種獨特實現(xiàn)形式，近年來憑借便捷、綠色和準(zhǔn)確的優(yōu)勢，在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、食品、材料等研究領(lǐng)域涌現(xiàn)出大量新方法、新應(yīng)用。小型核磁共振精華在于一個“小”字，它賦予核磁共振技術(shù)眾多新特性和新生命力。 成本經(jīng)濟(jì)化：核磁共振硬件的小型化直接降低了制造的成本，是實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的第二大優(yōu)勢。小型的核磁共振通常采用成本降低的永磁體作構(gòu)建主磁場，硬件本身降低的同時，維護(hù)、屏蔽和場地成本也極大降低。隨著經(jīng)濟(jì)性的提升，科研機構(gòu)逐步流行配置小型核磁共振儀器開展基礎(chǔ)教學(xué)和科學(xué)研究的選項。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于對土壤等多孔介質(zhì)的孔隙度、孔隙大小分布的測量分析。低場時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)

水泥基材料仍然是世界上極重要的工程材料之一。盡管水泥基材料廣闊應(yīng)用到工程建設(shè)中已有很長 時間，然而鑒于測試手段的限制，人們對水泥的水化進(jìn)程、水化過程中微觀結(jié)構(gòu)的形成及其與水泥基材料宏觀性能間的關(guān)系等內(nèi)容并不完全清楚。自核磁共振這一物理現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以來，核磁共振測試技術(shù)已經(jīng)廣闊應(yīng)用到生物制藥、食品安全和材料表征等領(lǐng)域。 近年來，隨著低場核磁共振技術(shù)的發(fā)展，其逐漸被應(yīng)用到水泥基材料的研究中，它可以提供關(guān)于水泥基材料的孔隙率、 孔徑分布和水化動力學(xué)等方面的信息，成為表征水泥基材料的一種重要手段。低場時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)儀器定制服務(wù)多孔介質(zhì)中水分和氣體的傳輸是研究的重要內(nèi)容。

孔隙度：巖石中孔隙體積V_p（或巖石中未被固體物質(zhì)填充的空間體積）與巖石總體積V_b的比值，用希臘字母?表示：?=V_p/V_b×100%

1）***孔隙度：巖石總孔隙體積V_p與巖石總體積V_b之比：?_a=V_p/V_b×100%

2）連通孔隙度：巖石中相互連通的孔隙體積V_c與巖石總體積V_b之比：?_c=V_c/V_b×100%

3）有效（含烴）孔隙度：巖石中含烴類體積V_e與巖石總體積V_b之比：?_e=V_e/V_b×100%

4）流動孔隙度：流體能在其內(nèi)自由流動的孔隙體積V_ff與巖石總體積V_b之比：

?_ff=V_ff/V_b×100%

?_a>?_c≥?_e>?_ff

低場核磁共振（ＬＦ－ＭＭＲ）通過Ｈ原子能量變化判斷樣品中水分子的自由度、分析不同種類水分的含量，是一種快速、有效、無損的測量技術(shù)。國內(nèi)外學(xué)者利用低場核磁共振技術(shù)在食品水分檢測、凍土未凍水、低滲透巖心孔隙分布等方面進(jìn)行了大量研究。

根據(jù)拉莫定律，在給定磁場強度下，當(dāng)外加射頻頻率與１Ｈ核共振頻率相同時，１Ｈ才產(chǎn)生共振吸收。而１Ｈ核共振頻率由分子組成與結(jié)構(gòu)決定，即不同分子的１Ｈ具有不同的核磁共振頻率，因此施加特定外加射頻頻率，測水中的Ｈ而不測其他物質(zhì)中的Ｈ。１Ｈ低場核磁共振的弛豫時間長短與氫質(zhì)子的存在狀態(tài)及所處的物理化學(xué)環(huán)境有關(guān)，縱向弛豫Ｔ２越長，說明分子運動性越強，所受束縛力弱，反之，分子運動性弱，所受束縛力強。因此，利用Ｔ２值大小可以區(qū)別黏土的表面水化水、滲透水、自由水的類型。即采樣總信號幅值與物質(zhì)中水分子的氫質(zhì)子數(shù)呈正比，各種類型水的質(zhì)量比等于各自的核磁共振信號峰的面積比。利用聯(lián)合迭代重建技術(shù)（ＳＩＲＴ算法）反演Ｔ２離散點，可得離散型與連續(xù)型相結(jié)合的Ｔ２積分譜，峰面積為該狀態(tài)水分的信號幅值。 水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于巖芯弛豫時間T1和T2、T1-T2 二維分布檢測。

水泥基材料是一種非常復(fù)雜的材料。 未水化的水泥以晶體礦物為主，但水化后的水泥基材料既含有晶態(tài)的鈣礬石、氫氧化鈣及未水化的水泥礦物，又有Ｃ-Ｓ-Ｈ凝膠及其它非晶態(tài)相，且水化產(chǎn)物以非晶態(tài)物質(zhì)為主。同時其結(jié)構(gòu)中既含有固態(tài)物質(zhì)，又有液態(tài)的孔溶液及氣孔。由于水泥基材料組份和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，大部分的現(xiàn)代測試分析方法在研究水泥水化及其它過程時所能得到的信號不清晰（Ｘ射線衍射為典型），而核磁共振技術(shù)無此方面限制，它可表征水分在水泥基材料中的分布及傳輸，極大地促進(jìn)水泥基材料的研究。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)低場核磁共振技術(shù)主要采用永磁體結(jié)構(gòu)，磁場強度一般在1.0 T以下。低場時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)弛豫信號

低場核磁共振是一種正在興起的快速無損檢測技術(shù)。具有測試速度快，靈敏度高、無損、綠色等優(yōu)點。低場時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)

核磁共振技術(shù)作為一種無損的、非侵入式且可定量的檢測方法，已經(jīng)用于水泥基材料的水化過程的測量。大量研究表明，水泥基材料水化過程中存在結(jié)晶水、層間水、凝膠孔水和毛細(xì)孔水等四種成分，隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，上述四種成分含量也會發(fā)生變化。1H核磁共振技術(shù)利用H原子作為探針，可以在不需要預(yù)處理、不破壞水泥樣本結(jié)構(gòu)的情況下，對水泥水化過程進(jìn)行實時檢測。目前，大多數(shù)用于水泥基材料的低場核磁共振分析方法都依賴于一維T1、T2測量方法，使用一維核磁共振測量方法對于準(zhǔn)確解釋水泥系統(tǒng)可能存在困難。因此，為了提高分辨率以及同時獲得水泥樣本的T1、T2弛豫信息，二維T1-T2相關(guān)測量方法開始用于水泥基材料的檢測中，可獲得清晰的水分子動力學(xué)、成分變化等相關(guān)信息。低場時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)