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MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用研究

來源: 發(fā)布時間:2024-12-17

核磁共振是指處于靜磁場中的具有自旋屬性的原子核。如氫(1H)、氟(19F)、碳(13C)等。在另一交變磁場作用下自旋能級發(fā)生塞曼分裂。共振吸收某一特定頻率的射頻輻射的物理過程。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、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。 低場核磁設(shè)備一般采用永磁體。測試樣品介于兩磁極中心。通過特殊的激勵與信號處理即可得到穩(wěn)定的核磁共振信號。主要測試參數(shù)包括縱向弛豫時間、橫向弛豫時間、自擴(kuò)散系數(shù)等。其體積與重量較小。易于移動。而且操作簡單。易于維護(hù)。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(jìn)行分析。MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用研究

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MAG-MED核磁共振分析儀通過弛豫時間長短的測量能夠有效區(qū)分樣品中不同水分含量及比例、樣品中孔徑大小的分布及孔隙變化信息。 土壤、凍土、巖石材料中的自由水、束縛水、不同相態(tài)水。由于水分子中的氫原子核運動能力差異:束縛水相對自由水其氫原子核運動受到束縛強。固態(tài)水(冰)相較液態(tài)水其氫原子核運動受到的束縛強。所以其弛豫時間存在差異。束縛強的氫原子核弛豫時間短。運動相對自由的氫原子核弛豫長。同理。小孔中水分的氫原子核運動束縛強。弛豫時間短;而大孔中水分的氫原子核運動相對自由。弛豫時間長。MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用研究磁共振水泥基材料分析儀是用于測試水泥和混凝土樣品的臺式磁共振分析系統(tǒng)。

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通過不同含水量土壤在靜置不同時間后的一維弛豫時間分析,可推斷:水分進(jìn)入土壤后,將立即滲透至不受約束的有機質(zhì)中,形成凝膠相,不受約束礦物顆粒(粘土)的微孔中,這一過程很短。然而隨著水分的進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步吸水,從而終達(dá)到水分傳輸分布的平衡狀態(tài),反推,當(dāng)如土壤失水干燥時,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。這可有效表征土壤在吸水/失水過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化,對土壤中水分的遷移、水分子動力學(xué)研究等提供依據(jù),同時,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。T2弛豫時間反演譜圖累加值,可有效用于土壤總體含水量的測量,開展土壤持水能力的研究。

巖石和土體是天然形成的多孔介質(zhì)材料,其內(nèi)部有大量不規(guī)則、多尺度的孔隙,并且還存在不同狀態(tài)和不同數(shù)量的水分。由于土體和巖體的力學(xué)性質(zhì)、工程的施工方法、及其邊坡的安全穩(wěn)定與其中水分和孔隙的變化息息相關(guān),巖土體中的水分變化和孔隙變化對整個結(jié)構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)有著很大的影響,因此,掌握巖土體中孔隙結(jié)構(gòu)及水分變化對工程非常重要。核磁共振技術(shù)是一種可以測得多孔介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部水分分布狀態(tài)的先進(jìn)技術(shù),在研究水和孔隙的變化上有突出貢獻(xiàn),對提高工程安全和工程質(zhì)量非常有幫助。多孔介質(zhì)的研究有助于提高工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。

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水泥基材料的水化、硬化體結(jié)構(gòu)的形成及演化、水泥基材料內(nèi)部不同水分之間的轉(zhuǎn)化、吸水、干燥、水分在水泥基材料內(nèi)部的擴(kuò)散過程引起水分化學(xué)狀態(tài)或所處環(huán)境物理狀態(tài)的變化。 這種變化可用H核磁共振馳豫時間進(jìn)行表征。研究表明,H馳豫時間譜可用于水泥水化過程、硬化體結(jié)構(gòu)形成、孔結(jié)構(gòu)、水分在水泥基材料內(nèi)的傳輸過程等的表征,所得結(jié)果與其它方法所得結(jié)果有較好的一致性。 且核磁共振技術(shù)可表征水分在水泥基材料中的分布及傳輸,這是其它現(xiàn)代測試方法難以達(dá)到的。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。MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用研究

核磁共振是指具有固定磁距的原子核,在恒定磁場與交變磁場的作用下,與交變磁場發(fā)生能量。MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用研究

低場核磁共振(NMR)巖心分析技術(shù)在現(xiàn)場測井和錄井中得到了廣闊應(yīng)用,它主要反映巖石內(nèi)部的含氫流體(包括油、氣、水)的分布狀況,并且可以結(jié)合其他手段間接反映巖石孔隙結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息,它具有快速檢測、無損巖心、無污染、可重復(fù)檢測等特點。飽水巖石的弛豫時間(T2)分布存在著一種“擴(kuò)散耦合”效應(yīng)——巖石孔隙尺度變化大時,不同尺寸孔隙中的含氫流體往會相互擴(kuò)散而使巖石的T2分布趨于“平均化”,這使得 T2分布難以顯示這種復(fù)雜的孔徑分布。MAG-MED水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用研究