低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理

水泥基材料的水化、硬化体结构的形成及演化、水泥基材料内部不同水分之间的转化、吸水、干燥、水分在水泥基材料内部的扩散过程引起水分化学状态或所处环境物理状态的变化。 这种变化可用Ｈ核磁共振驰豫时间进行表征。研究表明，Ｈ驰豫时间谱可用于水泥水化过程、硬化体结构形成、孔结构、水分在水泥基材料内的传输过程等的表征，所得结果与其它方法所得结果有较好的一致性。 且核磁共振技术可表征水分在水泥基材料中的分布及传输，这是其它现代测试方法难以达到的。多孔介质的研究有助于优化工程设计和降低工程成本。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理

将比表面积为380m2/kg的普通硅酸盐水泥与铁渣粉混合制成不同铁渣含量的试样。试样真空保水后使用PM-1030磁共振水泥基材料分析仪进行检测。将测试结果反演得到曲线图，观察各试件饱水样T2 谱相似，均有2~3个弛豫峰且均以短弛豫为主，弛豫时间绝大部分在0.01ms~1ms 之间，在10ms~100ms和100ms~1000ms之间存在比例很小的峰。每个弛豫峰表征一种状态的水（化学结合水、 吸附水、孔隙水与自由水）。研究表明 ：化学结合水的横向弛豫时间很短，试验无法采集到试件中化学结合水的信号，已知吸附水流动性＜孔隙水流动性＜自由水流动性。T2 值小孔 隙就小，T2 值大孔隙就大，T2 与 r 正相关，因此核 磁共振T2 谱测试结果可间接反映试件内部孔隙结构。 T2 时间越短，水的流动性越差。因此，T2 谱的3个峰依次对应饱水试件中吸附水、孔隙水和自由水中氢核的核磁共振信号。小核磁水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水化过程分析检测江苏麦格瑞电子科技有限公司由国际磁共振仪器开发和应用领域名科学家共同发起。

低场时域核磁共振用于土壤润湿性的检测 土壤润湿性（wettability）对土壤的性能参数之一，其表现为快速吸水，持水能力强。土壤的憎水性（repellency）是指土壤具有较差的润湿性，其表现为植物生长缓慢、表面多尘、因缺少图聚核而结构一致，这种现象增加了地下水污染的可能性。土壤憎水性的成因包括：自然发生的、因火灾或污染产生等。污染引起的土壤憎水性通常是由于土壤长期暴露在液相或气相的石油烃中。因此对于土壤润湿性的评价非常重要。 传统的评价方法包括乙醇滴定法（MED）和水分渗透时间法（WDPT），这两种方法虽然检测快速、易于操作，但也有着不可忽略的弊端。在MED法中：如果不忽略固-液分子相互作用性质的差异的情况，那么土壤/水/空气系统不能直接与土壤/乙醇水溶液/空气系统进行比较，且MED测试结果重复性较差。在WDPT法中：时间维度的选择过于随意，且无特定的物理意义。

PM-1030 是用于测试水泥和混凝土样品的台式磁共振分析系统，仪器采用磁共振电子控制中心部件，配备的数据采集和分析软件。主要用于对水泥、混凝土和岩石材料中水分物性、孔隙物性、水化过程、干燥过程、水分迁移等的测量分析，材料的微观结构，裂缝变化，对水分的吸收，酸腐蚀研究，盐类在孔隙中的形成，致密水泥中的强力束缚水和水分对混凝土物理参数的影响。

本应用实验是干燥的灰水泥样本1-2与白水泥样本2-1CPMG(T2)信号与反演谱。主峰区域表示束缚水含量，其中白水泥样品中在主峰左侧出现一个额外的T2峰，可能为样品中结合水产生（进一步分析可参照下述T1-T2二维谱图），其中灰水泥样本主峰对应的弛豫时间（0.169ms）相较白水泥样本主峰（0.442ms）左移，可能的原因为灰水泥样本中含有铁磁质。 水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤修复研究。

核磁共振对天然岩石饱和油、水两相的不同润湿性状态的研究表明核磁共振弛豫谱在反映储层岩石润湿性变化过程的准确性和敏感性。与常规润湿性评价方法相比其具有实验效率高、无需多次改变岩石原始流体饱和度分布状态等优点。核磁共振T2谱计算的T2几何均值能够较好地反映岩石润湿性动态变化过程，该对应关系与实验温度密切相关。梯度场作用下砂岩、石灰岩 及白云岩饱和不同类型油相（精炼油和原油）的核磁共振特征，使用不同的数学模型对获得的CMPG核磁信号进行了分析，研究认为梯度磁场作用下的核磁共振实验结果可以识别岩石孔隙中的不同流体类型，同时还可以精确获得岩石总孔 隙度、流体饱和度及油相黏度。土壤和岩芯的物理和化学性质影响多孔介质的性能。小核磁水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水化过程分析检测

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤水分物性研究（冻土未冻水研究、水分迁移研究）。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理

孔隙度：岩石中孔隙体积V_p（或岩石中未被固体物质填充的空间体积）与岩石总体积V_b的比值，用希腊字母ϕ表示：ϕ=V_p/V_b×100%

1）***孔隙度：岩石总孔隙体积V_p与岩石总体积V_b之比：ϕ_a=V_p/V_b×100%

2）连通孔隙度：岩石中相互连通的孔隙体积V_c与岩石总体积V_b之比：ϕ_c=V_c/V_b×100%

3）有效（含烃）孔隙度：岩石中含烃类体积V_e与岩石总体积V_b之比：ϕ_e=V_e/V_b×100%

4）流动孔隙度：流体能在其内自由流动的孔隙体积V_ff与岩石总体积V_b之比：

ϕ_ff=V_ff/V_b×100%

ϕ_a>ϕ_c≥ϕ_e>ϕ_ff 低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理