TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析系统

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。小型核磁共振仪器能够从频率维度、空间维度和时间维度信息表征物体特性。TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析系统

水泥基材料是一种非常复杂的材料。 未水化的水泥以晶体矿物为主，但水化后的水泥基材料既含有晶态的钙矾石、氢氧化钙及未水化的水泥矿物，又有Ｃ-Ｓ-Ｈ凝胶及其它非晶态相，且水化产物以非晶态物质为主。同时其结构中既含有固态物质，又有液态的孔溶液及气孔。由于水泥基材料组份和结构的复杂性，大部分的现代测试分析方法在研究水泥水化及其它过程时所能得到的信号不清晰（Ｘ射线衍射为典型），而核磁共振技术无此方面限制，它可表征水分在水泥基材料中的分布及传输，极大地促进水泥基材料的研究。小核磁水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤水文特性分析磁共振水泥基材料分析仪是用于测试水泥和混凝土样品的台式磁共振分析系统。

静磁场是核磁共振产生的必要条件之一。在低场核磁共振弛豫分析仪中主要使用永磁体产生静磁场。核磁共振磁体的主要指标有磁场强度、磁场均匀性、磁场的温度稳定性。增加磁场强度能够提高检测的灵敏度。磁场均匀性的增加能够提高弛豫信号的质量。 磁场的温度稳定性则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。得益于稀土材料的发现和使用。 磁场温度的稳定性主要从材料和磁体的工作环境两个方面改进。使用钐钴材料的磁体能够更好的实现磁体温度的稳定；使用一个磁体恒温系统能够确保磁体的工作温度在很小的 范围内波动。极大地提高了磁场的稳定性。

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。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。

将比表面积为380m2/kg的普通硅酸盐水泥与铁渣粉混合制成不同铁渣含量的试样。试样真空保水后使用PM-1030磁共振水泥基材料分析仪进行检测。将测试结果反演得到曲线图，观察各试件饱水样T2 谱相似，均有2~3个弛豫峰且均以短弛豫为主，弛豫时间绝大部分在0.01ms~1ms 之间，在10ms~100ms和100ms~1000ms之间存在比例很小的峰。每个弛豫峰表征一种状态的水（化学结合水、 吸附水、孔隙水与自由水）。研究表明 ：化学结合水的横向弛豫时间很短，试验无法采集到试件中化学结合水的信号，已知吸附水流动性＜孔隙水流动性＜自由水流动性。T2 值小孔 隙就小，T2 值大孔隙就大，T2 与 r 正相关，因此核 磁共振T2 谱测试结果可间接反映试件内部孔隙结构。 T2 时间越短，水的流动性越差。因此，T2 谱的3个峰依次对应饱水试件中吸附水、孔隙水和自由水中氢核的核磁共振信号。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）。氢核磁核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测

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修复研究。TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析系统

孔隙度：岩石中孔隙体积V_p（或岩石中未被固体物质填充的空间体积）与岩石总体积V_b的比值，用希腊字母ϕ表示：ϕ=V_p/V_b×100%

1）***孔隙度：岩石总孔隙体积V_p与岩石总体积V_b之比：ϕ_a=V_p/V_b×100%

2）连通孔隙度：岩石中相互连通的孔隙体积V_c与岩石总体积V_b之比：ϕ_c=V_c/V_b×100%

3）有效（含烃）孔隙度：岩石中含烃类体积V_e与岩石总体积V_b之比：ϕ_e=V_e/V_b×100%

4）流动孔隙度：流体能在其内自由流动的孔隙体积V_ff与岩石总体积V_b之比：

ϕ_ff=V_ff/V_b×100%

ϕ_a>ϕ_c≥ϕ_e>ϕ_ff TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析系统