高精度核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用領(lǐng)域示例

低場時域核磁共振技術(shù)用于土壤中的孔隙分布研究 土壤作為一種非穩(wěn)態(tài)多孔介質(zhì)，其在吸水過程中，孔隙狀態(tài)發(fā)生變化，并形成新的孔隙分布狀態(tài)。通常對土壤等多孔介質(zhì)中的孔隙定性分為3大類：微孔（micropores）、中孔（mesopores）、大孔（macropores）。當(dāng)孔隙中填充水時，由于水中的氫原子核在不同尺寸的孔隙中，受到的束縛強(qiáng)度不同?；诘蛨鰰r域核磁共振技術(shù)原理，當(dāng)氫原子在靜磁場中，受靜磁場作用，定向排列，形成宏觀磁矩，被一特定交變磁場激發(fā)后，吸收能量，使宏觀磁矩發(fā)生偏轉(zhuǎn)（90°、180°等），當(dāng)交變磁場撤除后，受靜磁場作用，宏觀此舉恢復(fù)到初始狀態(tài)，這一過程即共振。其中橫向弛豫時間T2是描述氫原子核弛豫快慢的特征參數(shù)，其大小反應(yīng)了氫原子核所處的環(huán)境，即束縛的越強(qiáng)烈，弛豫越快，T2越小。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)低場核磁共振技術(shù)主要采用永磁體結(jié)構(gòu)，主要采集被檢測樣品的弛豫信息。高精度核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用領(lǐng)域示例

低場核磁共振是一種正在興起的快速無損檢測技術(shù)。具有測試速度快。靈敏度高、無損、綠色等優(yōu)點(diǎn)。已廣闊應(yīng)用在食品品質(zhì)控制、非酒精性脂肪肝等代謝疾病研究、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(jī)質(zhì)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(zhì)領(lǐng)域。 水泥水化過程研究方法包括水泥凝結(jié)時間測定法、超聲波測試法、電導(dǎo)率測試法和量熱法等。水泥凝結(jié)時間只能給出初凝和終凝兩個點(diǎn)，超聲波測試法和電導(dǎo)率法給出的參數(shù)反映的是漿體密實(shí)度的變化，與水化進(jìn)程的關(guān)系都是很模糊 的。核磁共振測量具有快速、不侵入和無損傷的特點(diǎn)，可以提供關(guān)于圖像、弛豫和擴(kuò)散等方面信息，可以多方面表征水泥基材料的水化進(jìn)程。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用介紹水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)弛豫分析技術(shù)可獲得物質(zhì)中與分子動力學(xué)特性相關(guān)的弛豫信號。

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，用于測量土壤樣品中的水含量，之后隨著技術(shù)理論的越來越成熟，應(yīng)用范圍越來越廣，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。而對于土壤孔隙特征的表征應(yīng)用則開始于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，低場時域核磁共振技術(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)域越來越重要的研究手段和方法。

土壤中的水分傳輸機(jī)制與土壤污染 水分進(jìn)入土壤后，將立即滲透至水分不受約束的區(qū)域，如不受約束的有機(jī)質(zhì)中，形成凝膠相，不受約束礦物顆粒（粘土）的微孔中，顆粒與顆粒之間的孔隙中（中孔、大孔/毛細(xì)孔中），這一過程很短。然而隨著水分的進(jìn)入，土壤的組分單元將與水分產(chǎn)生相互作用，如水分滲透進(jìn)有機(jī)質(zhì)與礦物顆粒的結(jié)合界面，從而阻斷之間的氫鍵連接、離子鍵連接、共價鍵連接等，甚至還伴隨著水解作用的產(chǎn)生，隨著這些約束的破壞，其產(chǎn)物如分離出的有機(jī)質(zhì)和礦物顆粒進(jìn)一步吸水，從而極終達(dá)到水分傳輸分布的平衡狀態(tài)，當(dāng)如土壤失水干燥時，上述過程使可逆的，伴隨著凝膠相失水坍塌、有機(jī)質(zhì)與礦物質(zhì)在界面作用下，重新分型聚集，封閉微孔等。這一微孔打開/封閉的過程，將極有可能使污染物在土壤中聚集，從而形成土壤污染。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可對水泥基材料的微觀結(jié)構(gòu)、裂縫變化進(jìn)行分析。

核磁共振技術(shù)通過對巖樣進(jìn)行核磁共振測試，快速獲得儲層滲透率、孔隙度、含油飽和度、可動流體百分?jǐn)?shù)和可動水飽和度等物性和流體參數(shù)，為有效儲層的劃分、評價與油水層識別等提供了有效的方法和手段，在非常規(guī)油氣藏領(lǐng)域得到了廣闊的應(yīng)用．利用核磁共振技術(shù)可快速得到巖石孔隙度、滲透率、油水飽和度等多項物性參數(shù)。在定量研究孔隙介質(zhì)的表面性質(zhì)（如潤濕性）等方面也有獨(dú)特的優(yōu)勢；可動流體百分?jǐn)?shù)是目前核磁共振技術(shù)測試應(yīng)用較廣闊的一項重要參數(shù)，在評價低滲透油氣田開發(fā)潛力方面起到了重要作用。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。低場時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

增加核磁共振磁場強(qiáng)度能夠提高檢測的靈敏度，增加核磁共振磁場均勻性能夠提高弛豫信號質(zhì)量。高精度核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用領(lǐng)域示例

基于低場時域核磁共振技術(shù)的土壤潤濕性評價標(biāo)準(zhǔn)探索 土壤的潤濕性其本質(zhì)機(jī)制是水分進(jìn)入土壤后所發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)。水分進(jìn)入土壤后，其有兩個進(jìn)程，first個為快速吸收，這主要是由于干燥的有機(jī)物吸水、膨脹，形成凝膠，并產(chǎn)生微孔；第二個進(jìn)程主要體現(xiàn)在具有憎水性的土壤中，即土壤顆粒表面的憎水性有機(jī)物覆層與載體-土壤顆粒之間的連接，因水分的滲透作用而發(fā)生破壞，該過程伴隨少量的吸水量，且持續(xù)時間較長。基于低場時域磁共振技術(shù)，通過測量土壤樣品中的水分的橫向弛豫時間及其分布發(fā)現(xiàn)：當(dāng)憎水性土壤暴露在水分中足夠長的時間，其與同類型的潤濕性能優(yōu)異的土壤將達(dá)到相同或相似的水分分布平衡狀態(tài)?；诖?，低場時域核磁共振技術(shù)，為評價土壤的潤濕性提供了一條可行的途徑：通過計算土壤樣品的加權(quán)平均T2橫向弛豫時間T2gm，即當(dāng)土壤樣品暴露于水中足夠長的時間后，其T2gm持續(xù)降低，并在3周后，降低一個數(shù)量級，則說明該土壤為憎水性土壤，潤濕性能較差。 磁共振土壤分析儀，采用優(yōu)化的磁場強(qiáng)度、探頭系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等硬件配置，功能強(qiáng)大的軟件分析系統(tǒng)，可對土壤樣品進(jìn)行長時間在線精確測量，可為土壤潤濕性評價分析提供一種高效、快捷、精確分析途徑。高精度核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用領(lǐng)域示例

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