低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

MAGMED Soil-2260磁共振土壤分析仪系统是一款用于测试土壤等多孔介质的专业分析仪器。仪器基于低场时域核磁共振原理。采用目前世界上极新的核磁共振电子控制部件、专业的数据采集和分析软件、以及对样品分析所制定的测量规程。使得该仪器成为强有力的核磁共振分析的工具。 MAGMED Soil-2260磁共振土壤分析仪通过测量样品中不同含氢组分的弛豫时间信息。从而获得样品的相关信息。同时Soil-2290可满足长时间在线测量。对于样品因外部条件变化而引起的微观结构、裂缝变化。盐类在孔隙中的形成。水分在样品中的扩散等进行实时测量。通过前后测量结果的对比实现上述研究。 核磁共振磁场的温度稳定性限制了磁体的使用环境。永磁体的磁场强度主要受限于磁体材料。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

磁共振水泥基材料分析仪技术参数 1)磁体类型：稀土永磁体； 2)磁场强度：0.235±0.005T (10±0.213MHz)； 3)标配探头：G30-F10 (Φ30 mm)； 磁共振水泥分析仪应用领域 1)水泥的水化过程分析； 2)水泥基材料不同配方选择、不同掺料对水化过程的影响分析； 3)混凝土、水泥基材料耐久性分析、混凝土水化养护分析； 4)其他岩石等多孔介质研究； 磁共振水泥分析仪主要测量分析项目 1)弛豫时间T1和T2； 2)总孔隙度和有效孔隙度； 3)孔径分布； 4)水分迁徙和水化过程； 5)水分含量和水分分布； 6)自由水和束缚水含量； 7)液体饱和度； 8)T1-T2二维弛豫时间分布；低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质低场核磁共振技术主要采用永磁体结构，磁场强度一般在1.0 T以下。

MAG-MED核磁共振分析仪通过弛豫时间长短的测量能够有效区分样品中不同水分含量及比例、样品中孔径大小的分布及孔隙变化信息。 土壤、冻土、岩石材料中的自由水、束缚水、不同相态水。由于水分子中的氢原子核运动能力差异：束缚水相对自由水其氢原子核运动受到束缚强。固态水（冰）相较液态水其氢原子核运动受到的束缚强。所以其弛豫时间存在差异。束缚强的氢原子核弛豫时间短。运动相对自由的氢原子核弛豫长。同理。小孔中水分的氢原子核运动束缚强。弛豫时间短；而大孔中水分的氢原子核运动相对自由。弛豫时间长。

基于低场时域核磁共振技术的土壤润湿性评价标准的探索 土壤的憎水性是土壤润湿性差的直接体现，通常是由于土壤中的有机物在土壤表层形成一层覆层，从而阻碍水分在土壤中的吸收。 从低场时域核磁共振技术理论来看，土壤润湿性差主要表现为：土壤的水分以自由水的形式存在，其横向弛豫时间（T2）当量通常大于1000ms量级。土壤润湿性优主要表现为：土壤中的水分快速吸收，以束缚水形式存在，其横向弛豫时间（T2）反演谱图上有两个在在1ms-10ms，10ms-100ms当量的谱峰。因此，通过计算其弛豫时间的几何平均数，即加权平均T2弛豫时间，可定性评价土壤的润湿性：在土壤样品中加水后，短时间内（几天）持续测量其横向弛豫时间T2，并计算加权平均横向弛豫时间T2gm，如T2gm大于1000ms，那么该土壤样品润湿性差，表现为憎水性；如T2gm小于1000ms，且变化不大，那么该土壤样品润湿性好，持水能力强。 MAGMED磁共振土壤分析仪，以其优化的场强、探头系统等硬件配置，功能强大的软件分析系统，可对土壤样品中的水分信息进行全力精确的测量，可为土壤润湿性评价分析提供一种高效、快捷、精确分析途径。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可动与不可动固体有机质含量检测分析。

由饱水与离心状态下的核磁共振T2谱可以看出，束缚水主要集中在小孔隙空间或者极少部分的大孔隙中，这是由于孔隙结构的非均质性对由静电力和毛管作用引起的束缚水的形成有很大影响，对于较大孔隙中的束缚水，主要是由于孔隙的形状不规则而在孔隙的死角处形成束缚水。定量地区分吸附孔和渗流孔对于储层岩石的评价具有重要意义。吸附孔是指在离心力作用下，此流体不能被排出的孔隙，而渗流孔是指水可以在其中自由流动或者在一定的压力下水容易离心出来的孔隙。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤水分物性研究（冻土未冻水研究、水分迁移研究）。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

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。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

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。 低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

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