低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例

通过不同含水量土壤在静置不同时间后的一维弛豫时间分析，可推断：水分进入土壤后，将立即渗透至不受约束的有机质中，形成凝胶相，不受约束矿物颗粒（粘土）的微孔中，这一过程很短。然而随着水分的进入，土壤的组分单元将与水分产生相互作用，如水分渗透进有机质与矿物颗粒的结合界面，从而阻断之间的氢键连接、离子键连接、共价键连接等，甚至还伴随着水解作用的产生，随着这些约束的破坏，其产物如分离出的有机质和矿物颗粒进一步吸水，从而终达到水分传输分布的平衡状态，反推，当如土壤失水干燥时，伴随着凝胶相失水坍塌、有机质与矿物质在界面作用下，重新分型聚集，封闭微孔等。这可有效表征土壤在吸水/失水过程中微观结构的变化，对土壤中水分的迁移、水分子动力学研究等提供依据，同时，这一微孔打开/封闭的过程，将极有可能使污染物在土壤中聚集，从而形成土壤污染。T2弛豫时间反演谱图累加值，可有效用于土壤总体含水量的测量，开展土壤持水能力的研究。非常规岩芯分析仪与石油岩芯领域国际科研机构合作，标准的非常规岩芯分析流程，全力的技术支持。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例

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。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质液体饱和度检测水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤修复研究。

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质核磁共振(NMR)基本原理: 带自旋的原子核（1H） 1) 一个带电的自旋体产生一环形电流。从而形成微观磁场自旋磁矩； 2) 自旋磁矩与一般的小磁铁一样具有南北极； 3) 在无外加磁场时。物质中的原子核磁场的指向是无规则分布的。宏观磁矩M0为0宏观磁矩M0的形成； 4) 置于静磁场中原子核与磁场产生作用。沿着磁场方向定向排列。形成宏观磁矩M0 NMR信号产生原理 1) 样品进入检测区域。样品中中氢原子核的磁矩将沿着静磁场方向排列并形成宏观磁矩M0 2) 施加特定频率激发脉冲。宏观磁矩定向偏转 3) 脉冲结束。宏观磁矩定向恢复并产生核磁共振信号 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、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。

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 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孔隙物性研究（孔隙度分析、孔径大小分布）。

水泥基材料的水化包括四个阶段: 反应期、诱导期、加速期和减速期。水泥浆体的 T1 ( 纵向弛豫时间) 和 T2 ( 横向弛豫时间) 随着水化的进行而逐渐减小，其中T1 能够反映水泥水化的不同阶段，对水泥基材料孔结构的研究主要有三个方面的指标: 孔隙率、孔尺度分布和孔比表面积， 常用的方法是压汞法和气体吸附法，在研究过程中，这两种方法均需将样品进行预先干燥，这很容易导致样品中的微孔结构遭到破坏，而且不能对同一个样品进行连续测试，难以得到孔结构连续变化的特征。而核磁共振技术可在非破坏条件下，可以连续测试水泥基材料的孔结构的变化，极大地促进水泥基材料的研究。水泥基材料是构建多孔介质的关键组成部分。核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

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领域示例

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。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例