MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用

水泥水化反應(yīng)幾分鐘后，核磁共振縱向弛豫時間分布呈現(xiàn)兩個峰，一個是在100ms附近，反映水泥顆粒周圍自由水的弛豫信息；另一個是在2ms附近，反映水泥凝結(jié)之前包裹在絮凝結(jié)構(gòu)中水的弛豫信息。研究發(fā)現(xiàn)，水泥水化進(jìn)程中極長弛豫時間隨時間的變化呈現(xiàn)出５個階段，正好與水泥水化反應(yīng)的初始反應(yīng)、誘 導(dǎo)期、加速期、減速期和穩(wěn)定期相對應(yīng)。 通過質(zhì)子橫向弛豫來反映白水泥漿體的水化進(jìn)程，發(fā)現(xiàn)從加水開始15min到200h，水泥漿體水化過程中出現(xiàn)５種不同的自旋質(zhì)子群。研究中用自旋－自旋弛豫時間和信號量百分比來表征不同種類的自旋質(zhì)子群，以此來監(jiān)測水泥漿體的水化進(jìn)程，觀測研究結(jié)果與通過其它途徑測得的結(jié)果呈現(xiàn)良好一致性，證明了用核磁共振來研究水泥水化的可靠性。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可對水泥基材料對水分的吸收及酸腐蝕進(jìn)行研究。MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用

將比表面積為380m2/kg的普通硅酸鹽水泥與鐵渣粉混合制成不同鐵渣含量的試樣。試樣真空保水后使用PM-1030磁共振水泥基材料分析儀進(jìn)行檢測。將測試結(jié)果反演得到曲線圖，觀察各試件飽水樣T2 譜相似，均有2~3個弛豫峰且均以短弛豫為主，弛豫時間絕大部分在0.01ms~1ms 之間，在10ms~100ms和100ms~1000ms之間存在比例很小的峰。每個弛豫峰表征一種狀態(tài)的水（化學(xué)結(jié)合水、 吸附水、孔隙水與自由水）。研究表明 ：化學(xué)結(jié)合水的橫向弛豫時間很短，試驗無法采集到試件中化學(xué)結(jié)合水的信號，已知吸附水流動性＜孔隙水流動性＜自由水流動性。T2 值小孔 隙就小，T2 值大孔隙就大，T2 與 r 正相關(guān)，因此核 磁共振T2 譜測試結(jié)果可間接反映試件內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)。 T2 時間越短，水的流動性越差。因此，T2 譜的3個峰依次對應(yīng)飽水試件中吸附水、孔隙水和自由水中氫核的核磁共振信號。小核磁水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)分析低場核磁共振弛豫分析儀軟件用在計算機(jī)上的上位機(jī)部分，實現(xiàn)向儀器通信發(fā)送控制指令。

低場時域核磁共振技術(shù)用于土壤中的孔隙分布研究 土壤作為一種非穩(wěn)態(tài)多孔介質(zhì)，其在吸水過程中，孔隙狀態(tài)發(fā)生變化，并形成新的孔隙分布狀態(tài)。通常對土壤等多孔介質(zhì)中的孔隙定性分為3大類：微孔（micropores）、中孔（mesopores）、大孔（macropores）。當(dāng)孔隙中填充水時，由于水中的氫原子核在不同尺寸的孔隙中，受到的束縛強(qiáng)度不同?；诘蛨鰰r域核磁共振技術(shù)原理，當(dāng)氫原子在靜磁場中，受靜磁場作用，定向排列，形成宏觀磁矩，被一特定交變磁場激發(fā)后，吸收能量，使宏觀磁矩發(fā)生偏轉(zhuǎn)（90°、180°等），當(dāng)交變磁場撤除后，受靜磁場作用，宏觀此舉恢復(fù)到初始狀態(tài)，這一過程即共振。其中橫向弛豫時間T2是描述氫原子核弛豫快慢的特征參數(shù)，其大小反應(yīng)了氫原子核所處的環(huán)境，即束縛的越強(qiáng)烈，弛豫越快，T2越小。

核磁共振技術(shù)是利用巖石等多孔介質(zhì)內(nèi)部流體中H原子的核磁共振信號強(qiáng)度與流體體積成正比這一特性來實現(xiàn)巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)測量，T2圖譜是核磁共振測得的直觀結(jié)果之一。對于均質(zhì)的純凈物，發(fā)生核磁共振時其內(nèi)部每個原子核與周圍環(huán)境的相互作用基本相同，因此可以用一個單一的弛豫時間T來表征被測樣品的物性特征。而對于巖石這種多孔介質(zhì)而言，情況要復(fù)雜的多。巖石礦物含量與構(gòu)成不一，孔隙內(nèi)的流體被巖石骨架分割在大小形狀不一的孔道內(nèi)，每個原子核與固體表面的接觸機(jī)會不一樣，導(dǎo)致每個原子核弛豫被加強(qiáng)的幾率不等，因此，儲層巖石內(nèi)的流體弛豫不能用單一的弛豫時間來描述，而應(yīng)當(dāng)是一個分布。不同類型巖石內(nèi)不同流體決定了各自具有不同的弛豫時間分布。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。

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。土壤和巖芯的物理和化學(xué)性質(zhì)影響多孔介質(zhì)的性能。MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用

水泥基材料與土壤、巖芯的相互作用影響多孔介質(zhì)的性能。MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用

基于低場時域核磁共振技術(shù)的土壤潤濕性評價標(biāo)準(zhǔn)探索 土壤的潤濕性其本質(zhì)機(jī)制是水分進(jìn)入土壤后所發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)。水分進(jìn)入土壤后，其有兩個進(jìn)程，first個為快速吸收，這主要是由于干燥的有機(jī)物吸水、膨脹，形成凝膠，并產(chǎn)生微孔；第二個進(jìn)程主要體現(xiàn)在具有憎水性的土壤中，即土壤顆粒表面的憎水性有機(jī)物覆層與載體-土壤顆粒之間的連接，因水分的滲透作用而發(fā)生破壞，該過程伴隨少量的吸水量，且持續(xù)時間較長?；诘蛨鰰r域磁共振技術(shù)，通過測量土壤樣品中的水分的橫向弛豫時間及其分布發(fā)現(xiàn)：當(dāng)憎水性土壤暴露在水分中足夠長的時間，其與同類型的潤濕性能優(yōu)異的土壤將達(dá)到相同或相似的水分分布平衡狀態(tài)?；诖?，低場時域核磁共振技術(shù)，為評價土壤的潤濕性提供了一條可行的途徑：通過計算土壤樣品的加權(quán)平均T2橫向弛豫時間T2gm，即當(dāng)土壤樣品暴露于水中足夠長的時間后，其T2gm持續(xù)降低，并在3周后，降低一個數(shù)量級，則說明該土壤為憎水性土壤，潤濕性能較差。 磁共振土壤分析儀，采用優(yōu)化的磁場強(qiáng)度、探頭系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等硬件配置，功能強(qiáng)大的軟件分析系統(tǒng)，可對土壤樣品進(jìn)行長時間在線精確測量，可為土壤潤濕性評價分析提供一種高效、快捷、精確分析途徑。MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用