麥格瑞水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2024-09-19

用核磁共振研究摻防凍劑的白水泥漿體的結(jié)冰抗凍行為,發(fā)現(xiàn)在-2℃時(shí)核磁共振信號(hào)出現(xiàn)突變,這是由于大于50nm孔隙里面的水出現(xiàn)結(jié)冰。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)摻以硝酸鈣為主的防凍劑會(huì)減少尺寸在3~10nm 范圍內(nèi)的孔隙數(shù)量,形成相對(duì)粗大的孔隙(尺寸不小于30nm的孔隙數(shù)量有所增加),這將促使防凍劑在混凝土內(nèi)部孔隙中更好地滲透擴(kuò)散,增強(qiáng)其作用效果。用核磁共振質(zhì)子縱向弛豫研究了高效減水劑對(duì)白水泥漿體水化進(jìn)程的影響,發(fā)現(xiàn)高效減水劑可以延長(zhǎng)水泥漿體工作性的保持時(shí)間,并且明顯加速水泥的水化。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于土壤修復(fù)研究。麥格瑞水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用

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低場(chǎng)時(shí)域核磁共振技術(shù)(弛豫時(shí)間理論)以其無(wú)損、無(wú)侵入、檢測(cè)時(shí)間短、可檢測(cè)至更加微觀的維度等特點(diǎn),在土壤分析領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越被科研工作者關(guān)注,尤其在土壤孔隙表征方面,包括孔徑大小測(cè)量、孔徑分布分析等。與X-Ray計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(X-Ray Computed tomography)相比,低場(chǎng)時(shí)域核磁共振技術(shù)檢測(cè)更快,可對(duì)土壤中的納米級(jí)孔隙進(jìn)行定量分析,可用于研究土壤不同系統(tǒng)中的水動(dòng)力學(xué)研究,如陶土/水系統(tǒng)、有機(jī)物/水系統(tǒng)等。核磁共振弛豫理論應(yīng)用在70年代極先被引入土壤研究領(lǐng)域,用于測(cè)量土壤樣品中的水含量,之后隨著技術(shù)理論的越來(lái)越成熟,應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,如泥煤樣品中水的表征、水與土壤的相互作用、有機(jī)物與土壤的相互作用等。而對(duì)于土壤孔隙特征的表征應(yīng)用則開(kāi)始于90年代,從極初的輔助定性分析,到精確定量表征,從精度要求不高的大尺寸孔隙表征,到納米級(jí)孔隙的分布研究,從單一的表征孔隙,到研究土壤中溶質(zhì)變化、土壤中有機(jī)質(zhì)和陶土膨脹對(duì)孔隙影響的系統(tǒng)研究,與土壤科學(xué)研究領(lǐng)域傳統(tǒng)方法相比,低場(chǎng)時(shí)域核磁共振技術(shù)正以其獨(dú)特的技術(shù)先進(jìn)性,成為土壤科學(xué)研究領(lǐng)域越來(lái)越重要的研究手段和方法。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可對(duì)水泥基材料的水分含量和水分分布進(jìn)行研究。

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低場(chǎng)時(shí)域核磁共振用于土壤潤(rùn)濕性的檢測(cè) 土壤潤(rùn)濕性(wettability)對(duì)土壤的性能參數(shù)之一,其表現(xiàn)為快速吸水,持水能力強(qiáng)。土壤的憎水性(repellency)是指土壤具有較差的潤(rùn)濕性,其表現(xiàn)為植物生長(zhǎng)緩慢、表面多塵、因缺少圖聚核而結(jié)構(gòu)一致,這種現(xiàn)象增加了地下水污染的可能性。土壤憎水性的成因包括:自然發(fā)生的、因火災(zāi)或污染產(chǎn)生等。污染引起的土壤憎水性通常是由于土壤長(zhǎng)期暴露在液相或氣相的石油烴中。因此對(duì)于土壤潤(rùn)濕性的評(píng)價(jià)非常重要。 傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法包括乙醇滴定法(MED)和水分滲透時(shí)間法(WDPT),這兩種方法雖然檢測(cè)快速、易于操作,但也有著不可忽略的弊端。在MED法中:如果不忽略固-液分子相互作用性質(zhì)的差異的情況,那么土壤/水/空氣系統(tǒng)不能直接與土壤/乙醇水溶液/空氣系統(tǒng)進(jìn)行比較,且MED測(cè)試結(jié)果重復(fù)性較差。在WDPT法中:時(shí)間維度的選擇過(guò)于隨意,且無(wú)特定的物理意義。

縱向弛豫(T1)和橫向弛豫(T2)是由質(zhì)子之間的磁相互作用引起的。從原子的角度來(lái)看,當(dāng)一個(gè)進(jìn)動(dòng)的質(zhì)子系統(tǒng)將能量傳遞給周圍環(huán)境時(shí),弛豫就發(fā)生了。供體質(zhì)子弛豫到它的低能態(tài),在低能態(tài)中質(zhì)子沿著B(niǎo)0的方向進(jìn)動(dòng)。同樣的轉(zhuǎn)移也有助于T2弛豫。此外,消相有助于T2松弛,而不涉及向周圍環(huán)境轉(zhuǎn)移能量。因此,橫向弛豫總是比縱向弛豫快;因此,T2總是小于等于T1?!?duì)于固體中的質(zhì)子,T2比T1小得多。·對(duì)于流體中的質(zhì)子:(1)當(dāng)流體處于均勻靜磁場(chǎng)時(shí),T1近似等于T2。(2)當(dāng)流體處于梯度磁場(chǎng)并采用CPMG測(cè)量過(guò)程時(shí),T2小于T1,其差異主要受磁場(chǎng)梯度、回波間距和流體擴(kuò)散率的控制。當(dāng)潤(rùn)濕流體填充多孔介質(zhì)(如巖石)時(shí),T1和T2都急劇減小,并且弛豫機(jī)制不同于固體或流體中的質(zhì)子。江蘇麥格瑞電子科技有限公司立志成為磁共振儀器行業(yè)及磁共振技術(shù)應(yīng)用的先驅(qū)者、引導(dǎo)者、合作者!

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 對(duì)常規(guī)水稻土和不同轉(zhuǎn)化年限設(shè)施蔬菜地犁底層土壤進(jìn)行即時(shí)掃描得到的 T2譜線可知,耕層土壤小峰橫向弛豫時(shí)間集中分布在 3~2000 ms,犁底層土壤小峰橫向弛豫時(shí)間的集中分布在6~100 ms,耕層土壤分布范圍明顯大于犁底層土壤,說(shuō)明耕層土壤吸持自由水的能力明顯大于犁底層土壤,即耕層土壤吸持水分的有效性更強(qiáng)。水稻土轉(zhuǎn)化為大棚蔬菜地土壤2 a后即出現(xiàn)了新犁底層,使得原有的犁底層位置上移,耕層空間壓縮。]認(rèn)為長(zhǎng)期的復(fù)耕壓實(shí)和黏粒淀積是產(chǎn)生新犁底層的主要原因。由于犁底層結(jié)構(gòu)致密,會(huì)嚴(yán)重妨礙空氣和水分的運(yùn)動(dòng),進(jìn)而會(huì)對(duì)作物根系的延伸以及對(duì)土壤水分的吸收產(chǎn)生很大的影響。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)核磁共振檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn): 測(cè)量目標(biāo)原子核的特一性。麥格瑞水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用

多孔介質(zhì)的研究有助于優(yōu)化工程設(shè)計(jì)和降低工程成本。麥格瑞水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用

水泥水化反應(yīng)幾分鐘后,核磁共振縱向弛豫時(shí)間分布呈現(xiàn)兩個(gè)峰,一個(gè)是在100ms附近,反映水泥顆粒周圍自由水的弛豫信息;另一個(gè)是在2ms附近,反映水泥凝結(jié)之前包裹在絮凝結(jié)構(gòu)中水的弛豫信息。研究發(fā)現(xiàn),水泥水化進(jìn)程中極長(zhǎng)弛豫時(shí)間隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)出5個(gè)階段,正好與水泥水化反應(yīng)的初始反應(yīng)、誘 導(dǎo)期、加速期、減速期和穩(wěn)定期相對(duì)應(yīng)。 通過(guò)質(zhì)子橫向弛豫來(lái)反映白水泥漿體的水化進(jìn)程,發(fā)現(xiàn)從加水開(kāi)始15min到200h,水泥漿體水化過(guò)程中出現(xiàn)5種不同的自旋質(zhì)子群。研究中用自旋-自旋弛豫時(shí)間和信號(hào)量百分比來(lái)表征不同種類的自旋質(zhì)子群,以此來(lái)監(jiān)測(cè)水泥漿體的水化進(jìn)程,觀測(cè)研究結(jié)果與通過(guò)其它途徑測(cè)得的結(jié)果呈現(xiàn)良好一致性,證明了用核磁共振來(lái)研究水泥水化的可靠性。麥格瑞水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應(yīng)用