小核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)有效孔隙度檢測

低場時域核磁共振技術(shù)（弛豫時間理論）以其無損、無侵入、檢測時間短、可檢測至更加微觀的維度等特點，在土壤分析領(lǐng)域的應(yīng)用越來越被科研工作者關(guān)注，尤其在土壤孔隙表征方面，包括孔徑大小測量、孔徑分布分析等。與X-Ray計算機斷層掃描技術(shù)（X-Ray Computed tomography）相比，低場時域核磁共振技術(shù)檢測更快，可對土壤中的納米級孔隙進行定量分析，可用于研究土壤不同系統(tǒng)中的水動力學(xué)研究，如陶土/水系統(tǒng)、有機物/水系統(tǒng)等。核磁共振弛豫理論應(yīng)用在70年代極先被引入土壤研究領(lǐng)域，用于測量土壤樣品中的水含量，之后隨著技術(shù)理論的越來越成熟，應(yīng)用范圍越來越廣，如泥煤樣品中水的表征、水與土壤的相互作用、有機物與土壤的相互作用等。而對于土壤孔隙特征的表征應(yīng)用則開始于90年代，從極初的輔助定性分析，到精確定量表征，從精度要求不高的大尺寸孔隙表征，到納米級孔隙的分布研究，從單一的表征孔隙，到研究土壤中溶質(zhì)變化、土壤中有機質(zhì)和陶土膨脹對孔隙影響的系統(tǒng)研究，與土壤科學(xué)研究領(lǐng)域傳統(tǒng)方法相比，低場時域核磁共振技術(shù)正以其獨特的技術(shù)先進性，成為土壤科學(xué)研究領(lǐng)域越來越重要的研究手段和方法。核磁共振檢測技術(shù)特點：測量目標原子核的獨一性。小核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)有效孔隙度檢測

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。已廣闊應(yīng)用在食品品質(zhì)控制、非酒精性脂肪肝等代謝疾病研究、石油勘探、水泥水化過程分析、水泥基材料不同配方選擇、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固體有機質(zhì)探測、非常規(guī)巖芯總體孔隙度及有效孔隙度檢測、油水氣飽等水泥基材料、土壤、巖芯等多孔介質(zhì)領(lǐng)域。 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。 小核磁水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于非常規(guī)巖芯總孔隙度及有效孔隙度檢測。

磁共振橫向弛豫時間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，即束縛的越強烈，弛豫越快，T2越小。基于此，當土壤中充滿水，通過對土壤樣品T2弛豫時間的測量及T2弛豫時間的一維反演分布，可獲得3-4個明顯的譜峰，分別對應(yīng)微孔、中孔、大孔及完全自由水，每個譜峰的積分面積對應(yīng)該類型孔隙所占的比例，從而對土壤中的孔隙分布做出評價分析。通常微孔和潛力束縛水對應(yīng)的T2為0.1-60ms之間，譜峰在60-300ms之間則表征中孔中水，大孔中的水對應(yīng)的譜峰在300-1000ms之間，而完全自由水（Bulk water）的弛豫時間2s-3s之間。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析儀，配備22MHz靜磁場，能夠有效提高信號的信噪比，探頭死時間小于15us，極短回波時間0.08ms，能夠精確、全力的采集土壤樣品中所有孔徑對應(yīng)的弛豫時間信號，為土壤的孔隙分布研究提供一種精確、快速、方便的分析途徑。

土壤中的水分傳輸機制與土壤污染 水分進入土壤后，將立即滲透至水分不受約束的區(qū)域，如不受約束的有機質(zhì)中，形成凝膠相，不受約束礦物顆粒（粘土）的微孔中，顆粒與顆粒之間的孔隙中（中孔、大孔/毛細孔中），這一過程很短。然而隨著水分的進入，土壤的組分單元將與水分產(chǎn)生相互作用，如水分滲透進有機質(zhì)與礦物顆粒的結(jié)合界面，從而阻斷之間的氫鍵連接、離子鍵連接、共價鍵連接等，甚至還伴隨著水解作用的產(chǎn)生，隨著這些約束的破壞，其產(chǎn)物如分離出的有機質(zhì)和礦物顆粒進一步吸水，從而極終達到水分傳輸分布的平衡狀態(tài)，當如土壤失水干燥時，上述過程使可逆的，伴隨著凝膠相失水坍塌、有機質(zhì)與礦物質(zhì)在界面作用下，重新分型聚集，封閉微孔等。這一微孔打開/封閉的過程，將極有可能使污染物在土壤中聚集，從而形成土壤污染。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的水化過程進行分析。

用核磁共振研究摻防凍劑的白水泥漿體的結(jié)冰抗凍行為，發(fā)現(xiàn)在－２℃時核磁共振信號出現(xiàn)突變，這是由于大于50nm孔隙里面的水出現(xiàn)結(jié)冰。同時還發(fā)現(xiàn)摻以硝酸鈣為主的防凍劑會減少尺寸在3～10nm 范圍內(nèi)的孔隙數(shù)量，形成相對粗大的孔隙（尺寸不小于30nm的孔隙數(shù)量有所增加），這將促使防凍劑在混凝土內(nèi)部孔隙中更好地滲透擴散，增強其作用效果。用核磁共振質(zhì)子縱向弛豫研究了高效減水劑對白水泥漿體水化進程的影響，發(fā)現(xiàn)高效減水劑可以延長水泥漿體工作性的保持時間，并且明顯加速水泥的水化。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的微觀結(jié)構(gòu)、裂縫變化進行分析。高精度磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)土壤固體有機質(zhì)探測

水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于研究非常規(guī)巖芯的產(chǎn)油和產(chǎn)氣過程的實時模擬檢測。小核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)有效孔隙度檢測

MAGMED Soil-2260磁共振土壤分析儀系統(tǒng)是一款用于測試土壤等多孔介質(zhì)的專業(yè)分析儀器。儀器基于低場時域核磁共振原理。采用目前世界上極新的核磁共振電子控制部件、專業(yè)的數(shù)據(jù)采集和分析軟件、以及對樣品分析所制定的測量規(guī)程。使得該儀器成為強有力的核磁共振分析的工具。 MAGMED Soil-2260磁共振土壤分析儀通過測量樣品中不同含氫組分的弛豫時間信息。從而獲得樣品的相關(guān)信息。同時Soil-2290可滿足長時間在線測量。對于樣品因外部條件變化而引起的微觀結(jié)構(gòu)、裂縫變化。鹽類在孔隙中的形成。水分在樣品中的擴散等進行實時測量。通過前后測量結(jié)果的對比實現(xiàn)上述研究。 小核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)有效孔隙度檢測

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