低場核磁檢測新拌漿體水泥基材料

水泥基材料作為一種多相復合材料,其水化硬化過程中的相組成和轉變一直是人們關注的熱點。水作為水泥基材料的重要組分,與水泥粉體混合后初始以液相狀態填充在水泥顆粒的間隙,在隨后的水化硬化過程中,一部分參與水化反應變成化學結合水,成為凝膠產物微晶的一部分,這部分水通過干燥蒸發的方法也不能去除,因而也被稱為不可蒸發水;

其余可蒸發水則繼續殘留在硬化漿體微結構中,并根據所在孔的大小不同分為毛細水和凝膠水。現代水泥基材料科學的研究表明,不可蒸發水的含量與材料水化反應的程度和產物的晶體結構相關,而可蒸發水的含量及其狀態與材料的抗凍性、抗腐蝕性、徐變、干燥收縮等性能關系密切。由于水泥水化反應隨時間變化的連續性,不可蒸發水和可蒸發水的含量及狀態也在不斷變化。

研究水泥基材料中水的相轉變,探索不同狀態的水的演變規律,對于充分認識水泥基材料的組成和結構,揭示材料的劣化機理具有重要意義。

核磁共振是具有自旋特性的原子核所*的物理現象,其基本原理可以表述為:對于被恒定外磁場B0磁化后的核自旋系統,根據量子力學原理,核自旋系統將發生能級裂分,大部分核自旋處于低能態,少部分處于高能態,如果在垂直于B0的方向加一個射頻場B1,且該射頻場的頻率ω與特定原子核的Larmor頻率ω0相等,核自旋系統將發生共振吸收現象,即處于低能態的核自旋將通過吸收射頻場提供的能量,躍遷到高能態,這種現象被稱為核磁共振。

低場核磁共振很早就被用來分析水泥的反應的過程,通過測試混合水泥漿液在不同反應時間下的弛豫時間譜,以水分布的變化反推水泥的反應過程。借助低場核磁共振技術,可研究新型水泥的水化反應過程。

低場核磁共振技術可在非破壞條件下連續監測水泥基材料孔結構的發展。在水泥基材料的孔隙中,通常填充有水分。在一定的射頻能的激發下,處在磁場中的水分子會發生共振現象,進而表現出弛豫行為,其弛豫時間的長短與水分子所在的孔隙尺寸有著定量的關系,因此能夠間接地得到孔結構的信息。

受限流體的弛豫主要受制于表面弛豫的影響。對于特定介質而言,t2與多孔介質的比表面積相關,在孔隙率相同時,孔徑越小,比表面積越大,表面相互作用的影響越強烈,t2就越短。對多孔介質流體弛豫的研究提供了孔結構方面的信息。