基于低场时域核磁共振技术的土壤润湿性评价标准探索 土壤的润湿性其本质机制是水分进入土壤后所发生的一系列化学反应。水分进入土壤后,其有两个进程,first个为快速吸收,这主要是由于干燥的有机物吸水、膨胀,形成凝胶,并产生微孔;第二个进程主要体现在具有憎水性的土壤中,即土壤颗粒表面的憎水性有机物覆层与载体-土壤颗粒之间的连接,因水分的渗透作用而发生破坏,该过程伴随少量的吸水量,且持续时间较长。基于低场时域磁共振技术,通过测量土壤样品中的水分的横向弛豫时间及其分布发现:当憎水性土壤暴露在水分中足够长的时间,其与同类型的润湿性能优异的土壤将达到相同或相似的水分分布平衡状态。基于此,低场时域核磁共振技术,为评价土壤的润湿性提供了一条可行的途径:通过计算土壤样品的加权平均T2横向弛豫时间T2gm,即当土壤样品暴露于水中足够长的时间后,其T2gm持续降低,并在3周后,降低一个数量级,则说明该土壤为憎水性土壤,润湿性能较差。 磁共振土壤分析仪,采用优化的磁场强度、探头系统、温控系统等硬件配置,功能强大的软件分析系统,可对土壤样品进行长时间在线精确测量,可为土壤润湿性评价分析提供一种高效、快捷、精确分析途径。多孔介质中水分和气体的传输是研究的重要内容。MAGMED系列水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例
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。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质油水气饱和度检测水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可研究水泥基材料的微观结构、裂缝变化。
PM-1030 是用于测试水泥和混凝土样品的台式磁共振分析系统,仪器采用磁共振电子控制中心部件,配备的数据采集和分析软件。主要用于对水泥、混凝土和岩石材料中水分物性、孔隙物性、水化过程、干燥过程、水分迁移等的测量分析,材料的微观结构,裂缝变化,对水分的吸收,酸腐蚀研究,盐类在孔隙中的形成,致密水泥中的强力束缚水和水分对混凝土物理参数的影响。
本应用实验是干燥的灰水泥样本1-2与白水泥样本2-1CPMG(T2)信号与反演谱。主峰区域表示束缚水含量,其中白水泥样品中在主峰左侧出现一个额外的T2峰,可能为样品中结合水产生(进一步分析可参照下述T1-T2二维谱图),其中灰水泥样本主峰对应的弛豫时间(0.169ms)相较白水泥样本主峰(0.442ms)左移,可能的原因为灰水泥样本中含有铁磁质。
核磁共振技术是利用岩石等多孔介质内部流体中H原子的核磁共振信号强度与流体体积成正比这一特性来实现岩石微观孔隙结构测量,T2图谱是核磁共振测得的直观结果之一。对于均质的纯净物,发生核磁共振时其内部每个原子核与周围环境的相互作用基本相同,因此可以用一个单一的弛豫时间T来表征被测样品的物性特征。而对于岩石这种多孔介质而言,情况要复杂的多。岩石矿物含量与构成不一,孔隙内的流体被岩石骨架分割在大小形状不一的孔道内,每个原子核与固体表面的接触机会不一样,导致每个原子核弛豫被加强的几率不等,因此,储层岩石内的流体弛豫不能用单一的弛豫时间来描述,而应当是一个分布。不同类型岩石内不同流体决定了各自具有不同的弛豫时间分布。非常规岩芯磁共振分析仪特有T1-T2二维脉冲,可区分样品中不同的含氢组分,如水、油、气、油母沥青等。
核磁共振是指处于静磁场中的具有自旋属性的原子核。如氢(1H)、氟(19F)、碳(13C)等。在另一交变磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂。共振吸收某一特定频率的射频辐射的物理过程。低场核磁共振是一种正在兴起的快速无损检测技术。具有测试速度快。灵敏度高、无损、绿色等优点。已广阔应用在食品品质控制、非酒精性脂肪肝等代谢疾病、石油勘探、水泥水化过程分析、水泥基材料不同配方选择、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固体有机质探测、非常规岩芯总体孔隙度及有效孔隙度检测、油水气饱等水泥基材料、土壤、岩芯等多孔介质领域。 低场核磁设备一般采用永磁体。测试样品介于两磁极中心。通过特殊的激励与信号处理即可得到稳定的核磁共振信号。主要测试参数包括纵向弛豫时间、横向弛豫时间、自扩散系数等。其体积与重量较小。易于移动。而且操作简单。易于维护。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于天然气在岩芯中的各种状态(孔隙气凝结气)检测分析。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质油水气饱和度检测
核磁共振磁体的主要指标有磁场强度、磁场均匀性、磁场的温度稳定性。增加磁场强度能够。MAGMED系列水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例
MAG-MED核磁共振分析仪通过弛豫时间长短的测量能够有效区分样品中不同水分含量及比例、样品中孔径大小的分布及孔隙变化信息。 土壤、冻土、岩石材料中的自由水、束缚水、不同相态水。由于水分子中的氢原子核运动能力差异:束缚水相对自由水其氢原子核运动受到束缚强。固态水(冰)相较液态水其氢原子核运动受到的束缚强。所以其弛豫时间存在差异。束缚强的氢原子核弛豫时间短。运动相对自由的氢原子核弛豫长。同理。小孔中水分的氢原子核运动束缚强。弛豫时间短;而大孔中水分的氢原子核运动相对自由。弛豫时间长。MAGMED系列水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例
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