一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

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。土壤和岩芯的物理和化学性质影响多孔介质的性能。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

(1)    相比其他年限大棚耕层土壤，8 a大棚土壤吸持自由水比重高，吸持束缚水的比重低，在转化时间序列上，呈现出了相反的变化趋势。本文认为这可能与有机肥的施用有关，施肥量调查结果显示：2、6、8 a大棚土壤有机肥的年均施用量分别为 46.5、36、144 t/hm2，8 a大棚的有机肥年均施用量高，分别是 2、6 a的 3.1 和 4 倍，有机肥的高投入保证了好的耕层质量，提高了土壤中自由水的比重，提升了土壤大孔隙的持水能力，有利于蔬菜作物对土壤水分的吸收利用，已有的研究也证实了这一说法。有研究表明，长期施用有机肥增加了土壤大孔隙的数量，拓宽了孔隙分布范围，进而提高了土壤水分的吸持性能和供释能有研究指出，田间持水量状态的土壤每提高 1%的土壤有机质含量可以增加 1.5%的土壤水分。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域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。

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。

核磁共振技术作为一种无损的、非侵入式且可定量的检测方法，已经用于水泥基材料的水化过程的测量。大量研究表明，水泥基材料水化过程中存在结晶水、层间水、凝胶孔水和毛细孔水等四种成分，随着水化反应的进行，上述四种成分含量也会发生变化。1H核磁共振技术利用H原子作为探针，可以在不需要预处理、不破坏水泥样本结构的情况下，对水泥水化过程进行实时检测。目前，大多数用于水泥基材料的低场核磁共振分析方法都依赖于一维T1、T2测量方法，使用一维核磁共振测量方法对于准确解释水泥系统可能存在困难。因此，为了提高分辨率以及同时获得水泥样本的T1、T2弛豫信息，二维T1-T2相关测量方法开始用于水泥基材料的检测中，可获得清晰的水分子动力学、成分变化等相关信息。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对水泥基材料的水化过程进行分析。

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多孔介质具有高渗透性和良好的力学性能。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

(1)对水稻田转化为设施菜地土壤质量的演变按研究侧重点不同大致分为3个方面：土壤物理性质、土壤化学性质和土壤生物学性质演变。在土壤物理性质的演变方面，对水稻田和种植年限分别为<5、5～10、>10a的温室菜地土壤耕层容重研究发现，水稻田土壤容重为1.35g/cm3，不同转化年限设施菜地的土壤容重分别为1.40、1.55、1.56g/cm3，在时间序列上呈现递增趋势。对天津不同种植年限蔬菜地研究发现，随着蔬菜种植年限的延长，土壤的容重变大，土壤结构性变差，土壤饱和含水量、田间持水量、有效水含量及萎蔫含水量均呈现不同程度的下降，土壤水分的吸持性能和供释能力变差。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍