TD-NMR水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質應用介紹

隨著種植年限的增長，小峰面積呈現(xiàn)消減的趨勢，主峰面積呈現(xiàn)增加的趨勢。綜合研究區(qū)各類型土壤吸持自由水和束縛水比重隨轉化時間的變化特征可知，總體來講，耕層土壤吸持自由水的性能降低，吸持束縛水的性能提高，土壤吸持水分的有效性下降。這可能是由于大棚土壤耕作次數(shù)較少，且多為淺耕，肥料多為表施，灌水次數(shù)多，土壤長期保持濕潤狀態(tài)，使得土壤非水穩(wěn)性團粒結構遭受破壞，通透性變差；無降水、高蒸發(fā)量的環(huán)境條件導致鹽分上升累積，造成土壤板結退化，繼而降低了耕層土壤水分的吸持性能。多孔介質具有高滲透性和良好的力學性能。TD-NMR水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質應用介紹

油藏巖石的孔隙連通性是反映流體滲流難易程度的重要參數(shù)，對滲透率、有效孔隙度等巖石物理參數(shù)的評價具有重要作用．巖石的核磁共振弛豫性質分析在孔隙度、孔隙結構、滲透率、潤濕性、流體飽和度及黏度等巖石物理參數(shù)評價方面發(fā)揮著重要作用。核磁共振弛豫信號是由流體的分子動力學和所處的物理化學環(huán)境共同決定．在通的孔隙中，流體分子的布朗運動會導致其所處的環(huán)境發(fā)生變化，這種變化會反映在核磁共振弛豫信號上．因此，只要通過一定的脈沖序列和量子相干，基于核磁共振技術就可以得到孔隙的連通性信息。NMR水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質系統(tǒng)介紹水泥基材料與土壤、巖芯的相互作用影響多孔介質的性能。

水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質核磁共振(NMR)基本原理: 帶自旋的原子核（1H） 1) 一個帶電的自旋體產(chǎn)生一環(huán)形電流。從而形成微觀磁場?自旋磁矩； 2) 自旋磁矩與一般的小磁鐵一樣具有南北極； 3) 在無外加磁場時。物質中的原子核磁場的指向是無規(guī)則分布的。宏觀磁矩M0為0宏觀磁矩M0的形成； 4) 置于靜磁場中原子核與磁場產(chǎn)生作用。沿著磁場方向定向排列。形成宏觀磁矩M0 NMR信號產(chǎn)生原理 1) 樣品進入檢測區(qū)域。樣品中中氫原子核的磁矩將沿著靜磁場方向排列并形成宏觀磁矩M0 2) 施加特定頻率激發(fā)脈沖。宏觀磁矩定向偏轉 3) 脈沖結束。宏觀磁矩定向恢復并產(chǎn)生核磁共振信號 低場核磁共振是一種正在興起的快速無損檢測技術。具有測試速度快。靈敏度高、無損、綠色等優(yōu)點。已廣闊應用在食品品質控制、非酒精性脂肪肝等代謝疾病、石油勘探、水泥水化過程分析、水泥基材料不同配方選擇、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固體有機質探測、非常規(guī)巖芯總體孔隙度及有效孔隙度檢測、油水氣飽等水泥基材料、土壤、巖芯等多孔介質領域。

低場時域核磁共振技術（弛豫時間理論）以其無損、無侵入、檢測時間短、可檢測至更加微觀的維度等特點，在土壤分析領域的應用越來越被科研工作者關注，尤其在土壤孔隙表征方面，包括孔徑大小測量、孔徑分布分析等。與X-Ray計算機斷層掃描技術（X-Ray Computed tomography）相比，低場時域核磁共振技術檢測更快，可對土壤中的納米級孔隙進行定量分析，可用于研究土壤不同系統(tǒng)中的水動力學研究，如陶土/水系統(tǒng)、有機物/水系統(tǒng)等。MAGMED-Soil-2260高精度磁共振土壤分析儀是用于測試土壤等多孔介質的分析儀，該系統(tǒng) 主要用于對樣品水分物性，自由與束縛水，以及水分遷移的測量分析，可用于對土壤等多 孔介質的孔隙度、孔隙大小分布的測量與分析，還可用于探測和研究樣品中的固體有機質。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質磁共振分析儀可用于土壤孔隙物性研究（孔隙度分析、孔徑大小分布）。

水泥基材料的水化包括四個階段: 反應期、誘導期、加速期和減速期。水泥漿體的 T1 ( 縱向弛豫時間) 和 T2 ( 橫向弛豫時間) 隨著水化的進行而逐漸減小，其中T1 能夠反映水泥水化的不同階段，對水泥基材料孔結構的研究主要有三個方面的指標: 孔隙率、孔尺度分布和孔比表面積， 常用的方法是壓汞法和氣體吸附法，在研究過程中，這兩種方法均需將樣品進行預先干燥，這很容易導致樣品中的微孔結構遭到破壞，而且不能對同一個樣品進行連續(xù)測試，難以得到孔結構連續(xù)變化的特征。而核磁共振技術可在非破壞條件下，可以連續(xù)測試水泥基材料的孔結構的變化，極大地促進水泥基材料的研究。其內(nèi)部有大量不規(guī)則、多尺度的孔隙，并且還存在不同狀態(tài)和不同數(shù)量的水分。一站式磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質技術原理

非常規(guī)巖芯磁共振分析儀可測0.02毫升水樣，誤差±0.5%，并可對氣體，如甲烷等，可直接測量。TD-NMR水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質應用介紹

低場核磁共振（ＬＦ－ＭＭＲ）通過Ｈ原子能量變化判斷樣品中水分子的自由度、分析不同種類水分的含量，是一種快速、有效、無損的測量技術。國內(nèi)外學者利用低場核磁共振技術在食品水分檢測、凍土未凍水、低滲透巖心孔隙分布等方面進行了大量研究。

根據(jù)拉莫定律，在給定磁場強度下，當外加射頻頻率與１Ｈ核共振頻率相同時，１Ｈ才產(chǎn)生共振吸收。而１Ｈ核共振頻率由分子組成與結構決定，即不同分子的１Ｈ具有不同的核磁共振頻率，因此施加特定外加射頻頻率，測水中的Ｈ而不測其他物質中的Ｈ。１Ｈ低場核磁共振的弛豫時間長短與氫質子的存在狀態(tài)及所處的物理化學環(huán)境有關，縱向弛豫Ｔ２越長，說明分子運動性越強，所受束縛力弱，反之，分子運動性弱，所受束縛力強。因此，利用Ｔ２值大小可以區(qū)別黏土的表面水化水、滲透水、自由水的類型。即采樣總信號幅值與物質中水分子的氫質子數(shù)呈正比，各種類型水的質量比等于各自的核磁共振信號峰的面積比。利用聯(lián)合迭代重建技術（ＳＩＲＴ算法）反演Ｔ２離散點，可得離散型與連續(xù)型相結合的Ｔ２積分譜，峰面積為該狀態(tài)水分的信號幅值。 TD-NMR水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質應用介紹