NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域

水泥基材料仍然是世界上极重要的工程材料之一。尽管水泥基材料广阔应用到工程建设中已有很长 时间，然而鉴于测试手段的限制，人们对水泥的水化进程、水化过程中微观结构的形成及其与水泥基材料宏观性能间的关系等内容并不完全清楚。自核磁共振这一物理现象被发现以来，核磁共振测试技术已经广阔应用到生物制药、食品安全和材料表征等领域。 近年来，随着低场核磁共振技术的发展，其逐渐被应用到水泥基材料的研究中，它可以提供关于水泥基材料的孔隙率、 孔径分布和水化动力学等方面的信息，成为表征水泥基材料的一种重要手段。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。NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域

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。NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于探测和研究多孔样品中的固体有机质。

小型核磁共振是核磁共振技术的一种独特实现形式，近年来凭借便捷、绿色和准确的优势，在工业、医学、农业、食品、材料等研究领域涌现出大量新方法、新应用。小型核磁共振精华在于一个“小”字，它赋予核磁共振技术众多新特性和新生命力。 成本经济化：核磁共振硬件的小型化直接降低了制造的成本，是实现规模化应用的第二大优势。小型的核磁共振通常采用成本降低的永磁体作构建主磁场，硬件本身降低的同时，维护、屏蔽和场地成本也极大降低。随着经济性的提升，科研机构逐步流行配置小型核磁共振仪器开展基础教学和科学研究的选项。

核磁共振对天然岩石饱和油、水两相的不同润湿性状态的研究表明核磁共振弛豫谱在反映储层岩石润湿性变化过程的准确性和敏感性。与常规润湿性评价方法相比其具有实验效率高、无需多次改变岩石原始流体饱和度分布状态等优点。核磁共振T2谱计算的T2几何均值能够较好地反映岩石润湿性动态变化过程，该对应关系与实验温度密切相关。梯度场作用下砂岩、石灰岩 及白云岩饱和不同类型油相（精炼油和原油）的核磁共振特征，使用不同的数学模型对获得的CMPG核磁信号进行了分析，研究认为梯度磁场作用下的核磁共振实验结果可以识别岩石孔隙中的不同流体类型，同时还可以精确获得岩石总孔 隙度、流体饱和度及油相黏度。多孔介质中水分和气体的传输是研究的重要内容。

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。水泥基材料的选择和设计对多孔介质的性能有重要影响。NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域

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总体有机质含量（TOC ）检测分析。NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域

低场核磁共振（ＬＦ－ＭＭＲ）通过Ｈ原子能量变化判断样品中水分子的自由度、分析不同种类水分的含量，是一种快速、有效、无损的测量技术。国内外学者利用低场核磁共振技术在食品水分检测、冻土未冻水、低渗透岩心孔隙分布等方面进行了大量研究。

根据拉莫定律，在给定磁场强度下，当外加射频频率与１Ｈ核共振频率相同时，１Ｈ才产生共振吸收。而１Ｈ核共振频率由分子组成与结构决定，即不同分子的１Ｈ具有不同的核磁共振频率，因此施加特定外加射频频率，测水中的Ｈ而不测其他物质中的Ｈ。１Ｈ低场核磁共振的弛豫时间长短与氢质子的存在状态及所处的物理化学环境有关，纵向弛豫Ｔ２越长，说明分子运动性越强，所受束缚力弱，反之，分子运动性弱，所受束缚力强。因此，利用Ｔ２值大小可以区别黏土的表面水化水、渗透水、自由水的类型。即采样总信号幅值与物质中水分子的氢质子数呈正比，各种类型水的质量比等于各自的核磁共振信号峰的面积比。利用联合迭代重建技术（ＳＩＲＴ算法）反演Ｔ２离散点，可得离散型与连续型相结合的Ｔ２积分谱，峰面积为该状态水分的信号幅值。 NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域