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核磁共振技术用于水泥浆体初始结构表征及相关机理的研究

核磁共振技术用于水泥浆体初始结构表征及相关机理的研究

利用LF-NNR(小核磁)技术探究水泥浆体初始结构及相关机理的研究。结果表明:利用低场核磁共振技术研究水泥浆体初始结构有一定的优势。横向弛豫时间不同范围的信号可反映水泥浆体内部絮凝结构、孔隙水、过渡层水以及泌出自由水的变化情况。本研究基于分形理论,利用核磁共振技术对初始孔隙结构进行了表征,发现初始孔隙结构存在分性特征,并分析得出分形维数随水灰比的提高而降低,且在横向弛豫时间接近时,具有较低分形维数的水泥浆体会引起较高的泌水速率以及较大的初始流动度

部分实验结果

利用核磁共振技术对不同水灰比的水泥浆体的早期结构进行了探究,不同水灰比的水泥浆体在测试时间为5 min与 240min横向弛豫时间谱如图1所示。可以看出在横向弛豫时间谱上,既可以观测到由于泌水产生的自由水峰(251.2 ms-10000 ms),也可观测到水泥浆体的内部的孔隙水产生的弛豫峰(0.8ms-45.1ms),其与内部孔隙结构有关 。

“核磁共振(台式核磁、小核磁)_水泥浆体初始结构"

图 1 核磁共振用于水泥浆体初始结构的探究(不同水灰比)

有大量文献显示,早期水泥浆体孔结构是由不同大小水泥颗粒,不同尺寸水化产物(包括钙矾石、氢氧化钙、C-S-H凝胶等)以及不同尺度的孔组成,这些情形满足分形理论中所定义的类分形体的特征,因此,本研究基于分形理论,对不同水灰比的早期水泥浆体的孔隙结构进行了探究,结果发现水泥浆体的孔结构存在分形特征,且分形的维数存在尺度相关性,即在不同T2区段存在不同的分形维数,具体如下图所示。

“核磁共振(台式核磁、小核磁)_水泥浆体初始结构"

图 2 水泥浆体孔隙分形维数区间及计算

选自纽迈优秀案例征集大赛,冀言亮 孙振平 同济大学材料科学与工程学院
核磁共振技术用于水泥浆体初始结构表征及相关机理的研究

使用台式核磁仪器:
核磁共振页岩分析仪MicroMR12-025V
核磁共振岩心分析仪MicroMR02-025V

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