水泥基材低場核磁共振實驗-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，對于充分認(rèn)識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，可計算出多孔介質(zhì)內(nèi)孔隙的體積，從而得到其孔隙度大小。

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

T2弛豫時間反映了樣品內(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：

其他資料：