氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例

水泥水化反应几分钟后，核磁共振纵向弛豫时间分布呈现两个峰，一个是在100ms附近，反映水泥颗粒周围自由水的弛豫信息；另一个是在2ms附近，反映水泥凝结之前包裹在絮凝结构中水的弛豫信息。研究发现，水泥水化进程中极长弛豫时间随时间的变化呈现出５个阶段，正好与水泥水化反应的初始反应、诱 导期、加速期、减速期和稳定期相对应。 通过质子横向弛豫来反映白水泥浆体的水化进程，发现从加水开始15min到200h，水泥浆体水化过程中出现５种不同的自旋质子群。研究中用自旋－自旋弛豫时间和信号量百分比来表征不同种类的自旋质子群，以此来监测水泥浆体的水化进程，观测研究结果与通过其它途径测得的结果呈现良好一致性，证明了用核磁共振来研究水泥水化的可靠性。土壤和岩芯的物理和化学性质影响多孔介质的性能。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例

(1) 为了解水稻土转变为设施蔬菜地后土壤水分的相态变化，该研究在田间土壤调查的基础上，结合低场核磁测氢 技术，评价了田间状态的水稻土和不同转化年限设施蔬菜地土壤水分的相态分布情况。结果表明：随着转化时间的延长， 耕层土壤大孔隙吸持的自由水比重下降，土壤小孔隙吸持的束缚水比重上升，犁底层土壤水分的相态分布却无明显变化， 土壤水分吸持性能在转化时间序列上呈现下降的趋势，但长期施用有机肥可以优化耕层质量，提升土壤大孔隙吸持自由水的能力，改善土壤水分供释性能；水稻土转化为设施蔬菜地土壤 2 a 后，出现新犁底层，使得原有的耕层土壤变薄，土 壤水分吸持性能下降。核磁共振作为一种新的技术手段，可以实现实时、快速、准确地检测土壤水分的相态变化，可为 设施农业的可持续管理提供新的技术支持。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例低场核磁共振弛豫分析仪软件用在计算机上的上位机部分，实现向仪器通信发送控制指令。

水泥基材料的水化包括四个阶段: 反应期、诱导期、加速期和减速期。水泥浆体的 T1 ( 纵向弛豫时间) 和 T2 ( 横向弛豫时间) 随着水化的进行而逐渐减小，其中T1 能够反映水泥水化的不同阶段，对水泥基材料孔结构的研究主要有三个方面的指标: 孔隙率、孔尺度分布和孔比表面积， 常用的方法是压汞法和气体吸附法，在研究过程中，这两种方法均需将样品进行预先干燥，这很容易导致样品中的微孔结构遭到破坏，而且不能对同一个样品进行连续测试，难以得到孔结构连续变化的特征。而核磁共振技术可在非破坏条件下，可以连续测试水泥基材料的孔结构的变化，极大地促进水泥基材料的研究。

磁共振横向弛豫时间T2是描述氢原子核弛豫快慢的特征参数，其大小反应了氢原子核所处的环境，即束缚的越强烈，弛豫越快，T2越小。基于此，当土壤中充满水，通过对土壤样品T2弛豫时间的测量及T2弛豫时间的一维反演分布，可获得3-4个明显的谱峰，分别对应微孔、中孔、大孔及完全自由水，每个谱峰的积分面积对应该类型孔隙所占的比例，从而对土壤中的孔隙分布做出评价分析。通常微孔和潜力束缚水对应的T2为0.1-60ms之间，谱峰在60-300ms之间则表征中孔中水，大孔中的水对应的谱峰在300-1000ms之间，而完全自由水（Bulk water）的弛豫时间2s-3s之间。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪，配备22MHz静磁场，能够有效提高信号的信噪比，探头死时间小于15us，极短回波时间0.08ms，能够精确、全力的采集土壤样品中所有孔径对应的弛豫时间信号，为土壤的孔隙分布研究提供一种精确、快速、方便的分析途径。增加核磁共振磁场强度能够提高检测的灵敏度，增加核磁共振磁场均匀性能够提高弛豫信号质量。

低场时域核磁共振技术用于土壤中的孔隙分布研究 土壤作为一种非稳态多孔介质，其在吸水过程中，孔隙状态发生变化，并形成新的孔隙分布状态。通常对土壤等多孔介质中的孔隙定性分为3大类：微孔（micropores）、中孔（mesopores）、大孔（macropores）。当孔隙中填充水时，由于水中的氢原子核在不同尺寸的孔隙中，受到的束缚强度不同。基于低场时域核磁共振技术原理，当氢原子在静磁场中，受静磁场作用，定向排列，形成宏观磁矩，被一特定交变磁场激发后，吸收能量，使宏观磁矩发生偏转（90°、180°等），当交变磁场撤除后，受静磁场作用，宏观此举恢复到初始状态，这一过程即共振。其中横向弛豫时间T2是描述氢原子核弛豫快慢的特征参数，其大小反应了氢原子核所处的环境，即束缚的越强烈，弛豫越快，T2越小。非常规岩芯磁共振分析仪特有T1-T2二维脉冲，可区分样品中不同的含氢组分，如水、油、气、油母沥青等。一站式磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔径分布检测

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯的油母与沥青等有机质检测分析。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例

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。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例