核磁共振數(shù)據(jù)分析混凝土孔隙率與抗鹽凍關(guān)系

在北方地區(qū)路用混凝土結(jié)構(gòu)物不僅承受著嚴(yán)重的汽車超載問(wèn)題，還經(jīng)受著此地區(qū)春冬季凍融以及 晝夜溫差大、冬季撒鹽化雪造成鹽凍的問(wèn)題。因此這一區(qū)域水泥混凝土路面及其他混凝土結(jié)構(gòu)物均破壞嚴(yán)重。但目前北方很多地區(qū)公路建設(shè)對(duì)高性能混 凝土的研究尚不多見(jiàn)

根據(jù)前人研究，影響混凝土抗凍及抗鹽凍性的主要因素包括: 含氣量; 水灰比; 混凝土的飽水狀態(tài); 混凝土的受凍齡期; 水泥品種及集料質(zhì)量; 外加劑的影響。國(guó)外大量實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐結(jié)果表明，在相同條件下，使用引氣劑的混凝土耐久性或混 凝土使用壽命可提高5 倍以上。
低磁場(chǎng)核磁共振分析是近幾年新興的快速測(cè)量水泥、巖石物性參數(shù)的一種新技術(shù)。自然界中水為氫質(zhì)子最多的一種物質(zhì)，又由于核磁共振的信號(hào)來(lái) 源主要為氫質(zhì)子，氫質(zhì)子越多，說(shuō)明含水率越多，反之則越低。因此通過(guò)信號(hào)量定標(biāo)的方法，核磁共振技術(shù)可以被用來(lái)測(cè)量物質(zhì)中水的質(zhì)量。
多孔介質(zhì)經(jīng) 過(guò)真空飽和處理以后，內(nèi)部孔隙大部分被水占據(jù)，核磁共振技術(shù)通過(guò)測(cè)定水的質(zhì)量及已知水的密度，可計(jì)算出多孔介質(zhì)內(nèi)孔隙的體積，從而得到其孔隙率 大小。該技術(shù)可研究不同水泥基材料在的孔隙結(jié)構(gòu)變化情況等

采用核磁共振方法，使用不同磁場(chǎng)強(qiáng)度分別測(cè)試了鹽凍試件( C1、C2、C3、C4 組配合比) 的孔隙率 與孔隙分布情況。為對(duì)照測(cè)試結(jié)果，還采用了稱重法測(cè)孔隙率。

，在不同的核磁強(qiáng)度的設(shè)備上測(cè)試出的孔隙率不同。通過(guò)12M 設(shè)備測(cè)出孔隙率結(jié)果最大，23M 設(shè)備孔隙率最小，2M 設(shè)備居中。23M 設(shè)備上測(cè)試出的孔隙率結(jié)果最小的原因在于，水泥混凝土樣品的配合比中摻入了粉煤灰這種含順磁性離子的 物質(zhì)，而這部分順磁性的離子，會(huì)加速整個(gè)樣品的弛豫，使得樣品的弛豫縮短，而儀器本身的場(chǎng)強(qiáng)越高，對(duì)其影響越明顯.

根據(jù)核磁法孔隙率測(cè)試相關(guān)結(jié)果，可以得到樣 品孔徑分布圖,如下圖：

由上圖的孔徑分布圖可以看出，12M 設(shè)備上的信號(hào)幅值最大，23M 設(shè)備上的信號(hào)幅值最小。原因同樣在于樣品中含有一定數(shù) 量的順磁性物質(zhì)，導(dǎo)致其在相對(duì)高的場(chǎng)強(qiáng)下，其弛豫加快，使得部分樣品的信號(hào)無(wú)法采集，因此磁場(chǎng)越高，信號(hào)幅值越小。
而對(duì)于2M 設(shè)備采集數(shù)據(jù)的峰位置相對(duì)于12M設(shè)備采集的數(shù)據(jù)明顯向右移動(dòng)，這是由于2M 設(shè)備上的TE 回波時(shí)間較長(zhǎng)所致，使得初始時(shí)刻的部分 有效信號(hào)無(wú)法采集，針對(duì)這種混凝土中含有粉煤灰的情況，應(yīng)該對(duì)2M 的設(shè)備進(jìn)行必要的改進(jìn)。總之，針對(duì)短弛豫的含有粉煤灰等礦物摻合料的水泥混凝 土樣品，12M 的設(shè)備能有效檢測(cè)到短弛豫信號(hào)，大大提高信噪比。

參考文獻(xiàn)：“核磁共振數(shù)據(jù)分析混凝土孔隙率與抗鹽凍關(guān)系” 《電子顯微學(xué)報(bào)》2015 年10 月 第34 卷第5 期