高精度水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔径分布检测

(1) 土壤水作为水资源的一个重要组成部分，是一切陆生植物赖以生存的基础，同时也是溶质和热量在土壤中传输的主要载体。所以，土壤水的数量和相态分布极大 地影响着土壤中其他环境因子，进而影响植物和土壤生物的生存状况[1]。在中国长江中下游地区，城市化的快速扩张使得分布在城郊的肥沃老蔬菜地被迫转化为城市用地。为满足人们对蔬菜产品日益增加的需求，城郊原有的水稻田转成新蔬菜地。水稻田转成设施菜地后，耕作方式由季性水-旱轮作转变为常年旱耕，常年大强度的 耕作和施肥以及无降水、高蒸发量的环境条件致使土壤环境在短时间内发生剧烈变化：土壤水的数量和形态迅速改变，盐分表聚现象频现，土壤板结退化严重。因此，研究水稻田转化为设施菜地后土壤持水性能的演变，尤其是土壤水分的相态分布的演变，对实现设施菜地土壤可持续管理具有重要意义。核磁共振弛豫分析技术则根据物体内部不同物质的弛豫特性实现物质组分的鉴别和定量分析。高精度水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔径分布检测

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研究、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。 水泥水化反应几分钟后，核磁共振纵向弛豫时间分布呈现两个峰，一个是在100ms附近，反映水泥颗粒周围自由水的弛豫信息；另一个是在2ms附近，反映水泥凝结之前包裹在絮凝结构中水的弛豫信息。研究发现，水泥水化进程中极长弛豫时间随时间的变化呈现出５个阶段，正好与水泥水化反应的初始反应、诱 导期、加速期、减速期和稳定期相对应。 通过质子横向弛豫来反映白水泥浆体的水化进程，发现从加水开始15min到200h，水泥浆体水化过程中出现５种不同的自旋质子群。研究中用自旋－自旋弛豫时间和信号量百分比来表征不同种类的自旋质子群，以此来监测水泥浆体的水化进程，观测研究结果与通过其它途径测得的结果呈现良好一致性，证明了用核磁共振来研究水泥水化的可靠性。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质液体驱替对岩芯影响水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对水泥基材料对水分的吸收及酸腐蚀进行研究。

相比于经典的土壤水分测量方法，基于低场核磁的土壤水分相态分布探测技术具有操作步骤简单、测试过程便捷、成本投入较低的优势。另外，它还有专门使用的土壤水分测量软件，实现了参数设置、定标、测量、数据上传、查询过程的一体化，可以直接将测试结果实时传输到电脑终端，结合自动灌溉系统，实现了设施菜地土壤管理的科学化和自动化。另外，由于核磁共振测氢技术可以很好地区分不与固体颗粒或溶剂相互作用的自由水和结晶水，以及物理化学键结合的结合水或不易移动水，并且可以通过横向弛豫特征峰面积与土壤含水率之间的线性关系推算出土壤含水量，从而可为土壤水分相态分布的检出提供新的技术支持。

土壤润湿性（wettability）对土壤的性能参数之一，其表现为快速吸水，持水能力强。土壤的憎水性（repellency）是指土壤具有较差的润湿性，其表现为植物生长缓慢、表面多尘、因缺少图聚核而结构一致，这种现象增加了地下水污染的可能性。土壤憎水性的成因包括：自然发生的、因火灾或污染产生等。污染引起的土壤憎水性通常是由于土壤长期暴露在液相或气相的石油烃中。因此对于土壤润湿性的评价非常重要。 低场时域核磁共振法通过直接测量土壤样品中的水分的弛豫时间信息，能够有效表征水分在土壤样品中的分布，通过对弛豫时间的分析，从而对土壤样品的润湿性进行评价。同时，其无损、非侵入的检测过程，可对同一样品进行重复检测。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪，以其优化的场强、探头系统等硬件配置，功能强大的软件分析系统，可为广大科研工作者提供一种高效、快捷、精确的土壤润湿性评价分析途径。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对混泥土的耐久性进行分析。

磁共振横向弛豫时间T2是描述氢原子核弛豫快慢的特征参数，其大小反应了氢原子核所处的环境，即束缚的越强烈，弛豫越快，T2越小。基于此，当土壤中充满水，通过对土壤样品T2弛豫时间的测量及T2弛豫时间的一维反演分布，可获得3-4个明显的谱峰，分别对应微孔、中孔、大孔及完全自由水，每个谱峰的积分面积对应该类型孔隙所占的比例，从而对土壤中的孔隙分布做出评价分析。通常微孔和潜力束缚水对应的T2为0.1-60ms之间，谱峰在60-300ms之间则表征中孔中水，大孔中的水对应的谱峰在300-1000ms之间，而完全自由水（Bulk water）的弛豫时间2s-3s之间。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪，配备22MHz静磁场，能够有效提高信号的信噪比，探头死时间小于15us，极短回波时间0.08ms，能够精确、全力的采集土壤样品中所有孔径对应的弛豫时间信号，为土壤的孔隙分布研究提供一种精确、快速、方便的分析途径。多孔介质在水利工程、土木工程等领域有广泛应用。一体式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质产品介绍

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质低场核磁共振技术主要采用永磁体结构，磁场强度一般在1.0 T以下。高精度水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔径分布检测

(1) 为了解水稻土转变为设施蔬菜地后土壤水分的相态变化，该研究在田间土壤调查的基础上，结合低场核磁测氢 技术，评价了田间状态的水稻土和不同转化年限设施蔬菜地土壤水分的相态分布情况。结果表明：随着转化时间的延长， 耕层土壤大孔隙吸持的自由水比重下降，土壤小孔隙吸持的束缚水比重上升，犁底层土壤水分的相态分布却无明显变化， 土壤水分吸持性能在转化时间序列上呈现下降的趋势，但长期施用有机肥可以优化耕层质量，提升土壤大孔隙吸持自由水的能力，改善土壤水分供释性能；水稻土转化为设施蔬菜地土壤 2 a 后，出现新犁底层，使得原有的耕层土壤变薄，土 壤水分吸持性能下降。核磁共振作为一种新的技术手段，可以实现实时、快速、准确地检测土壤水分的相态变化，可为 设施农业的可持续管理提供新的技术支持。高精度水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔径分布检测