水泥基材低场核磁共振实验-孔隙水研究

应用说明：

水泥基材料作为一种多相复合材料，其水化硬化过程中的相组成和转变一直是人们关注的热点。水作为水泥基材料的重要组分，与水泥粉体混合后初始以液相状态填充在水泥颗粒的间隙，在随后的水化硬化过程中，一部分参与水化反应变成化学结合水，成为凝胶产物微晶的一部分，这部分水通过干燥蒸发的方法也不能去除，因而也被称为不可蒸发水；其余可蒸发水则继续残留在硬化浆体微结构中，并根据所在孔的大小不同分为毛细水和凝胶水。

现代水泥基材料科学的研究表明，不可蒸发水的含量与材料水化反应的程度和产物的晶体结构相关，而可蒸发水的含量及其状态与材料的抗冻性、抗腐蚀性、徐变、干燥收缩等性能关系密切。由于水泥水化反应随时间变化的连续性，不可蒸发水和可蒸发水的含量及状态也在不断变化。

由此可见，研究水泥基材料中水的相转变，探索不同状态的水的演变规律，对于充分认识水泥基材料的组成和结构，揭示材料的劣化机理具有重要意义。

自然界中水为氢质子多的一种物质，由于核磁共振的信号来源主要为氢质子，氢质子越多，说明含水率越多，反之则越低。因此通过信号量定标的方法，核磁共振技术可以被用来测量物质中水的质量。多孔介质经过真空饱和处理以后，内部孔隙大部分被水占据，核磁共振技术通过测定水的质量及已知水的密度，可计算出多孔介质内孔隙的体积，从而得到其孔隙度大小。

实验过程：

将采集到的T2衰减曲线代入弛豫模型中拟合并反演可以得到样品的T2弛豫信息，包括弛豫时间及其对应的弛豫信号分量，如左图所示横坐标为范围从10-2ms到104ms对数分布的100个横向弛豫时间分量T2，纵坐标为各弛豫时间对应的信号分量Ai（为便于定量分析，该信号分量经质量及累加次数的归一化处理），已知信号量与其组分含量成正比关系，积分面积A即为样品的信号量。

T2弛豫时间反映了样品内部氢质子所处的化学环境，与氢质子所受的束缚力及其自由度有关，而氢质子的束缚程度又与样品的内部结构有密不可分的关系。在多孔介质中，孔径越大，存在于孔中的水弛豫时间越长；孔径越小，存在于孔中的水受到的束缚程度越大，弛豫时间越短。

弛豫图谱分析：

其他资料：