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水泥基材低場核磁共振實(shí)驗(yàn)-孔隙水研究

來源:上海紐邁電子科技有限公司   2021年07月07日 23:00  

水泥基材低場核磁共振實(shí)驗(yàn)-孔隙水研究

應(yīng)用說明:

水泥基材料作為一種多相復(fù)合材料,其水化硬化過程中的相組成和轉(zhuǎn)變一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。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(tài)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(yīng)變成化學(xué)結(jié)合水,成為凝膠產(chǎn)物微晶的一部分,這部分水通過干燥蒸發(fā)的方法也不能去除,因而也被稱為不可蒸發(fā)水;其余可蒸發(fā)水則繼續(xù)殘留在硬化漿體微結(jié)構(gòu)中,并根據(jù)所在孔的大小不同分為毛細(xì)水和凝膠水。

現(xiàn)代水泥基材料科學(xué)的研究表明,不可蒸發(fā)水的含量與材料水化反應(yīng)的程度和產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)相關(guān),而可蒸發(fā)水的含量及其狀態(tài)與材料的抗凍性、抗腐蝕性、徐變、干燥收縮等性能關(guān)系密切。由于水泥水化反應(yīng)隨時(shí)間變化的連續(xù)性,不可蒸發(fā)水和可蒸發(fā)水的含量及狀態(tài)也在不斷變化。

由此可見,研究水泥基材料中水的相轉(zhuǎn)變,探索不同狀態(tài)的水的演變規(guī)律,對(duì)于充分認(rèn)識(shí)水泥基材料的組成和結(jié)構(gòu),揭示材料的劣化機(jī)理具有重要意義。

自然界中水為氫質(zhì)子最多的一種物質(zhì),由于核磁共振的信號(hào)來源主要為氫質(zhì)子,氫質(zhì)子越多,說明含水率越多,反之則越低。因此通過信號(hào)量定標(biāo)的方法,核磁共振技術(shù)可以被用來測量物質(zhì)中水的質(zhì)量。多孔介質(zhì)經(jīng)過真空飽和處理以后,內(nèi)部孔隙大部分被水占據(jù),核磁共振技術(shù)通過測定水的質(zhì)量及已知水的密度,可計(jì)算出多孔介質(zhì)內(nèi)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(shí)驗(yàn)-孔隙水研究

實(shí)驗(yàn)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(shí)間及其對(duì)應(yīng)的弛豫信號(hào)分量,如左圖所示橫坐標(biāo)為范圍從10-2ms到104ms對(duì)數(shù)分布的100個(gè)橫向弛豫時(shí)間分量T2,縱坐標(biāo)為各弛豫時(shí)間對(duì)應(yīng)的信號(hào)分量Ai(為便于定量分析,該信號(hào)分量經(jīng)質(zhì)量及累加次數(shù)的歸一化處理),已知信號(hào)量與其組分含量成正比關(guān)系,積分面積A即為樣品的信號(hào)量。

水泥基材低場核磁共振實(shí)驗(yàn)-孔隙水研究

T2弛豫時(shí)間反映了樣品內(nèi)部氫質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境,與氫質(zhì)子所受的束縛力及其自由度有關(guān),而氫質(zhì)子的束縛程度又與樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有密不可分的關(guān)系。在多孔介質(zhì)中,孔徑越大,存在于孔中的水弛豫時(shí)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(shí)間越短。

弛豫圖譜分析:

水泥基材低場核磁共振實(shí)驗(yàn)-孔隙水研究

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