低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

水泥基材料仍然是世界上极重要的工程材料之一。尽管水泥基材料广阔应用到工程建设中已有很长 时间，然而鉴于测试手段的限制，人们对水泥的水化进程、水化过程中微观结构的形成及其与水泥基材料宏观性能间的关系等内容并不完全清楚。自核磁共振这一物理现象被发现以来，核磁共振测试技术已经广阔应用到生物制药、食品安全和材料表征等领域。 近年来，随着低场核磁共振技术的发展，其逐渐被应用到水泥基材料的研究中，它可以提供关于水泥基材料的孔隙率、 孔径分布和水化动力学等方面的信息，成为表征水泥基材料的一种重要手段。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对水泥基材料对水分的吸收及酸腐蚀进行研究。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

低场时域核磁共振技术是一种正在兴起的快速、无损的检测技术。具有无侵入。无损。测试速度快。灵敏度高。不需要对样品进行特殊预处理等优点。主要通过测量在静态磁场中的不同物理、化学、生物环境下的氢原子核的共振信号——时域信号。进而获得研究者所需要的样品的物理化学信息。所测得的整体弛豫时间的幅值与样品中所有含氢物质总量成线性关系。通过与定量标样（已知体积）的弛豫时间幅值比对。可获得样品中含水率信息、渗流及渗透率信息。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用非常规岩芯磁共振分析仪可测0.02毫升水样，误差±0.5%，并可对气体，如甲烷等，可直接测量。

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研究、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。 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。

核磁共振由哈佛大学Purcell教授和斯坦福大学Bloch教授在1946 年独自发现现象之后，该项技术在科学研究和工业领域的应用日益广阔。 在水泥基材料、土壤、岩芯等多孔介质研究领域，Brown 和 Fatt 于 1956 年首先研究了多孔介质中水的核磁共振弛豫特征，发现多孔介质中水的弛豫时间远小于其自由状态的体弛豫时间。 根据核磁共振机制，由于多孔介质中水的弛豫时间主要反映的是水的表面弛豫特征，即水与多孔介质孔隙表面之间的相互作用力强弱，液固之间的作用力越强则液体的弛豫时间越短，否则液体的弛豫时间越长。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。

与孔隙度、渗透率等常规物性参数不同，润湿性是一个与储层岩石矿物成分、孔隙流体数量和类型等有关的相对特征参数，并且其在油藏水驱开发过程中会发生一定程度的变化。根据核磁共振弛豫机制，T2谱上弛豫时间较长的核磁信号对应岩石中较大孔隙中的流体，T2谱上弛豫时间较短的核磁信号对应细微孔隙中的流体。 根据核磁共振T2谱，不只可以得到孔隙度、渗透率等储层常规物性参数，而且与离心、水驱油等实验技术相结合，还可以获得可动流体百分数、剩余油微观分布状态等储层评价所需的参数。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中油和水的温度压力特性检测分析。氢核磁核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器功能

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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。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

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