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    水泥基材低場核磁共振實驗-孔隙水研究
    更新時間:2021-07-07   點擊次數:2341次

    水泥基材低場核磁共振實驗-孔隙水研究

    應用說明:

    水泥基材料作為一種多相復合材料,其水化硬化過程中的相組成和轉變一直是人們關注的熱點。水作為水泥基材料的重要組分,與水泥粉體混合后初始以液相狀態填充在水泥顆粒的間隙,在隨后的水化硬化過程中,一部分參與水化反應變成化學結合水,成為凝膠產物微晶的一部分,這部分水通過干燥蒸發的方法也不能去除,因而也被稱為不可蒸發水;其余可蒸發水則繼續殘留在硬化漿體微結構中,并根據所在孔的大小不同分為毛細水和凝膠水。

    現代水泥基材料科學的研究表明,不可蒸發水的含量與材料水化反應的程度和產物的晶體結構相關,而可蒸發水的含量及其狀態與材料的抗凍性、抗腐蝕性、徐變、干燥收縮等性能關系密切。由于水泥水化反應隨時間變化的連續性,不可蒸發水和可蒸發水的含量及狀態也在不斷變化。

    由此可見,研究水泥基材料中水的相轉變,探索不同狀態的水的演變規律,對于充分認識水泥基材料的組成和結構,揭示材料的劣化機理具有重要意義。

    自然界中水為氫質子最多的一種物質,由于核磁共振的信號來源主要為氫質子,氫質子越多,說明含水率越多,反之則越低。因此通過信號量定標的方法,核磁共振技術可以被用來測量物質中水的質量。多孔介質經過真空飽和處理以后,內部孔隙大部分被水占據,核磁共振技術通過測定水的質量及已知水的密度,可計算出多孔介質內孔隙的體積,從而得到其孔隙度大小。

    水泥基材低場核磁共振實驗-孔隙水研究

    實驗過程:

    將采集到的T2衰減曲線代入弛豫模型中擬合并反演可以得到樣品的T2弛豫信息,包括弛豫時間及其對應的弛豫信號分量,如左圖所示橫坐標為范圍從10-2ms到104ms對數分布的100個橫向弛豫時間分量T2,縱坐標為各弛豫時間對應的信號分量Ai(為便于定量分析,該信號分量經質量及累加次數的歸一化處理),已知信號量與其組分含量成正比關系,積分面積A即為樣品的信號量。

    水泥基材低場核磁共振實驗-孔隙水研究

    T2弛豫時間反映了樣品內部氫質子所處的化學環境,與氫質子所受的束縛力及其自由度有關,而氫質子的束縛程度又與樣品的內部結構有密不可分的關系。在多孔介質中,孔徑越大,存在于孔中的水弛豫時間越長;孔徑越小,存在于孔中的水受到的束縛程度越大,弛豫時間越短。

    弛豫圖譜分析:

    水泥基材低場核磁共振實驗-孔隙水研究

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