一站式磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用介紹

核磁共振由哈佛大學(xué)Purcell教授和斯坦福大學(xué)Bloch教授在1946 年獨(dú)自發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象之后，該項(xiàng)技術(shù)在科學(xué)研究和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣闊。 在水泥基材料、土壤、巖芯等多孔介質(zhì)研究領(lǐng)域，Brown 和 Fatt 于 1956 年首先研究了多孔介質(zhì)中水的核磁共振弛豫特征，發(fā)現(xiàn)多孔介質(zhì)中水的弛豫時(shí)間遠(yuǎn)小于其自由狀態(tài)的體弛豫時(shí)間。 根據(jù)核磁共振機(jī)制，由于多孔介質(zhì)中水的弛豫時(shí)間主要反映的是水的表面弛豫特征，即水與多孔介質(zhì)孔隙表面之間的相互作用力強(qiáng)弱，液固之間的作用力越強(qiáng)則液體的弛豫時(shí)間越短，否則液體的弛豫時(shí)間越長(zhǎng)。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于土壤孔隙物性研究（孔隙度分析、孔徑大小分布）。一站式磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用介紹

低場(chǎng)時(shí)域核磁共振技術(shù)（弛豫時(shí)間理論）以其無(wú)損、無(wú)侵入、檢測(cè)時(shí)間短、可檢測(cè)至更加微觀的維度等特點(diǎn)，在土壤分析領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)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(cè)量、孔徑分布分析等。與X-Ray計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（X-Ray Computed tomography）相比，低場(chǎng)時(shí)域核磁共振技術(shù)檢測(cè)更快，可對(duì)土壤中的納米級(jí)孔隙進(jìn)行定量分析，可用于研究土壤不同系統(tǒng)中的水動(dòng)力學(xué)研究，如陶土/水系統(tǒng)、有機(jī)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(cè)量土壤樣品中的水含量，之后隨著技術(shù)理論的越來(lái)越成熟，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，如泥煤樣品中水的表征、水與土壤的相互作用、有機(jī)物與土壤的相互作用等。而對(duì)于土壤孔隙特征的表征應(yīng)用則開(kāi)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(jí)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(jī)質(zhì)和陶土膨脹對(duì)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(chǎng)時(shí)域核磁共振技術(shù)正以其獨(dú)特的技術(shù)先進(jìn)性，成為土壤科學(xué)研究領(lǐng)域越來(lái)越重要的研究手段和方法。一體式水泥基材料-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)低場(chǎng)核磁共振技術(shù)主要采用永磁體結(jié)構(gòu)，主要采集被檢測(cè)樣品的弛豫信息。

孔隙結(jié)構(gòu)是水泥基材料極重要的特征之一，mingxian影響水泥基材料的強(qiáng)度、收縮、蠕變和滲透等性能。孔隙結(jié)構(gòu)可由縱向弛豫時(shí)間T 1進(jìn)行表征。 水泥水化過(guò)程中T 1加權(quán)平均值隨水化時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，且其變化趨勢(shì)與水化過(guò)程具有良好的相關(guān)性，可以依次劃分為初始期、誘導(dǎo)期、加速期和穩(wěn)定期４個(gè)階段。在研究水泥水化進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)，雖然橫向弛豫速率也會(huì)定性地隨著水化動(dòng)力學(xué)進(jìn)程的變化而變化，但是縱向弛豫速率的變化呈現(xiàn)出更明顯的步進(jìn)特征，這表明縱向弛豫速率的變化比橫向弛豫速率的變化更能直觀地體現(xiàn)出水泥水化過(guò)程的進(jìn)展。

靜磁場(chǎng)是核磁共振產(chǎn)生的必要條件之一。在低場(chǎng)核磁共振弛豫分析儀中主要使用永磁體產(chǎn)生靜磁場(chǎng)。核磁共振磁體的主要指標(biāo)有磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)均勻性、磁場(chǎng)的溫度穩(wěn)定性。增加磁場(chǎng)強(qiáng)度能夠提高檢測(cè)的靈敏度。磁場(chǎng)均勻性的增加能夠提高弛豫信號(hào)的質(zhì)量。 磁場(chǎng)的溫度穩(wěn)定性則限制了磁體的使用環(huán)境。 永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度主要受限于磁體材料。得益于稀土材料的發(fā)現(xiàn)和使用。 磁場(chǎng)溫度的穩(wěn)定性主要從材料和磁體的工作環(huán)境兩個(gè)方面改進(jìn)。使用釤鈷材料的磁體能夠更好的實(shí)現(xiàn)磁體溫度的穩(wěn)定；使用一個(gè)磁體恒溫系統(tǒng)能夠確保磁體的工作溫度在很小的 范圍內(nèi)波動(dòng)。極大地提高了磁場(chǎng)的穩(wěn)定性。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)低場(chǎng)核磁共振技術(shù)主要采用永磁體結(jié)構(gòu)，磁場(chǎng)強(qiáng)度一般在1.0 T以下。

非常規(guī)巖芯核磁共振分析儀靜態(tài)測(cè)量參數(shù) 1)總體孔隙度及有效孔隙度； 2)油水氣飽和度； 3)總體有機(jī)質(zhì)含量（TOC）； 4)可動(dòng)與不可動(dòng)（固體）有機(jī)質(zhì)含量； 5)巖芯經(jīng)過(guò)其他處理前后對(duì)比； 非常規(guī)巖芯核磁共振分析儀動(dòng)態(tài)測(cè)量參數(shù) 1)天然氣在巖芯中的各種狀態(tài)（自由氣、孔隙氣、凝結(jié)氣）； 2)可動(dòng)與不可動(dòng)（固體）有機(jī)質(zhì)隨溫度和壓力的變化； 3)巖芯中油和水的溫度壓力特性； 4)液體驅(qū)替對(duì)巖芯的影響； 5)產(chǎn)油和產(chǎn)氣過(guò)程的實(shí)時(shí)模擬檢測(cè)； 6)巖芯在驅(qū)替過(guò)程中滲透率的變化；水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)核磁共振檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)： 測(cè)量目標(biāo)原子核的特一性。低場(chǎng)磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)儀器功能

低場(chǎng)核磁共振弛豫分析儀軟件用在計(jì)算機(jī)上的上位機(jī)部分，實(shí)現(xiàn)向儀器通信發(fā)送控制指令。一站式磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用介紹

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(shí)核磁共振信號(hào)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(shí)還發(fā)現(xiàn)摻以硝酸鈣為主的防凍劑會(huì)減少尺寸在3～10nm 范圍內(nèi)的孔隙數(shù)量，形成相對(duì)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(kuò)散，增強(qiáng)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(duì)白水泥漿體水化進(jìn)程的影響，發(fā)現(xiàn)高效減水劑可以延長(zhǎng)水泥漿體工作性的保持時(shí)間，并且明顯加速水泥的水化。一站式磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用介紹

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