高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水化过程分析检测

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对土壤水分物性，自由水与束缚水水分迁移的测量分析。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水化过程分析检测

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质核磁共振(NMR)基本原理: 带自旋的原子核（1H） 1) 一个带电的自旋体产生一环形电流。从而形成微观磁场自旋磁矩； 2) 自旋磁矩与一般的小磁铁一样具有南北极； 3) 在无外加磁场时。物质中的原子核磁场的指向是无规则分布的。宏观磁矩M0为0宏观磁矩M0的形成； 4) 置于静磁场中原子核与磁场产生作用。沿着磁场方向定向排列。形成宏观磁矩M0 NMR信号产生原理 1) 样品进入检测区域。样品中中氢原子核的磁矩将沿着静磁场方向排列并形成宏观磁矩M0 2) 施加特定频率激发脉冲。宏观磁矩定向偏转 3) 脉冲结束。宏观磁矩定向恢复并产生核磁共振信号 低场核磁共振是一种正在兴起的快速无损检测技术。具有测试速度快。灵敏度高、无损、绿色等优点。已广阔应用在食品品质控制、非酒精性脂肪肝等代谢疾病、石油勘探、水泥水化过程分析、水泥基材料不同配方选择、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固体有机质探测、非常规岩芯总体孔隙度及有效孔隙度检测、油水气饱等水泥基材料、土壤、岩芯等多孔介质领域。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析多孔介质在水利工程、土木工程等领域有广泛应用。

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。

静磁场是核磁共振产生的必要条件之一。在低场核磁共振弛豫分析仪中主要使用永磁体产生静磁场。核磁共振磁体的主要指标有磁场强度、磁场均匀性、磁场的温度稳定性。增加磁场强度能够提高检测的灵敏度。磁场均匀性的增加能够提高弛豫信号的质量。 磁场的温度稳定性则限制了磁体的使用环境。 永磁体的磁场强度主要受限于磁体材料。得益于稀土材料的发现和使用。 磁场温度的稳定性主要从材料和磁体的工作环境两个方面改进。使用钐钴材料的磁体能够更好的实现磁体温度的稳定；使用一个磁体恒温系统能够确保磁体的工作温度在很小的 范围内波动。极大地提高了磁场的稳定性。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯油水饱和度检测分析。

两种二维核磁共振方法的测量结果中较明显的差异在于峰D的位置处的信号强度。从图中可以看出相比于使用常规T1-T2测量方法的结果，使用solidechoT1-T2测量方法可以得到更多的核磁共振信号。由于固体回波可以重聚氢氧化钙固体中存在的同核偶极耦合，可以认为峰D位置的是水泥水化过程中生成的固体产物的信号，通过进一步验证，得出峰D主要为钙矾石中结晶水的信号。另外，整体看峰C和峰D所在的区域，solidechoT1-T2测量方法测得的信号强度比常规T1-T2测量方法测得的信号强度高出31%，主要增强了峰D位置处的信号。综上所述，solidechoT1-T2测量方法可以获得更加完整的固体信号，对利用低场核磁共振技术开展水泥水化过程中的固体产物如氢氧化钙的定量研究具有重要意义。低场核磁设备一般采用永磁体，测试样品介于两磁极中心，通过激励与信号处理即可得到稳定。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

低场核磁共振技术对仪器环境要求不高，具有操作简单快捷、检测速度快、对人体无辐射。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水化过程分析检测

核磁共振对天然岩石饱和油、水两相的不同润湿性状态研究表明：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。核磁共振技术能够较为准确地评价地下油气藏储层岩石的润湿性特征，而且可以反映润湿性发生变化的微观机制，储层岩石润 湿性动态演化不只与原油组成有关，而且与黏土含量及其类型密切相关。核磁共振在岩心高温老化过程中发现T2弛豫时间较短的核磁信号变化幅度较小， 而T2弛豫时间较长的核磁信号变化较为明显，认为老化过程 中岩石润湿性变化主要发生在较大孔隙中。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水化过程分析检测