[发明专利]一种基于核磁共振的水泥基材料水化度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥基材料水化度测量方法，尤其涉及一种基于核磁共振的水泥基材料水化度测量方法，属于水泥材料测量技术领域。

背景技术

水泥基材料水化度即水化反应程度，亦即与胶凝材料完全水化的状态相比，某一时刻水化反应所达到的程度，可以采用水化放热量、化学结合水法等表达。目前测定水泥基材料水化度的方法主要有水化热法、马弗炉法、热重分析法等，其中马弗炉法、热重分析法等方法需要终止水化、粉磨、烘干、冷却、称重、高温煅烧、再冷却和再称重等步骤，样品制作较困难、试验周期长。

核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）这一物理现象的发现已有六十余年的历史，分别由哈佛大学的Purcell和斯坦福大学的Bloch于1946年各自独立发现。核磁共振技术经过几十年的发展，现已在各行各业得到广泛的应用，如医疗行业、石油行业、食品行业、农业行业、生命科学领域、高分子材料行业等等。前人的实验和理论研究发现，多孔介质材料的核磁共振驰豫时间与其内部的孔隙结构情况密切相关。在多孔介质材料尤其是水泥基材料领域，水化硬化过程中其内部含有较为复杂的孔隙结构，而核磁共振技术主要是通过捕捉水的信号来进行研究，由此就可以通过能够被探测到的孔隙水信号来反应混凝土材料的孔隙结构变化。不同孔径里的水的横向弛豫时间T₂不同，孔径越小，横向弛豫时间T₂越短，由此可以通过横向弛豫时间分布研究水泥混凝土材料在水化过程中水的相态变化。目前基于核磁共振技术研究水泥基材料水化过程已有较大进展，但相关研究基本限于水化过程定性表述；由于核磁信号量与水的含量之间定量关系较难确定，其针对水化度的定量表征尚未见研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于核磁共振的水泥基材料水化度测量方法，能够实现在从入模到硬化阶段，无损地对水泥基材料的水化度发展进行连续定量监测，从而为水泥基材料早期力学、变形性能研究及数值仿真分析提供准确的水化度参数。

本发明的基于核磁共振的水泥基材料水化度测量方法，包括以下步骤：

步骤1、测定待测水泥基材料样品的第一回波峰核磁信号衰减曲线A_echo,1(t,τ)～t，t为试验数据采集时间；

步骤2、对衰减曲线A_echo,1(t,τ)～t进行双组份反演拟合，得到具有双峰特征的A_echo,1(t,τ)～T₂曲线,T₂为横向弛豫时间；

步骤3、按照下式计算待测水泥基材料样品的早期微观结构因子

其中，w/c、τ分别为待测水泥基材料样品的水灰比、养护龄期，S_g、S_c分别为所述A_echo,1(t,τ)～T₂曲线中左峰、右峰的面积；

步骤4、按照以下公式获得水灰比为w/c的待测水泥基材料在养护龄期为τ时的水化度α：

饱和养护状态

密封养护状态

进一步地，本发明的基于核磁共振的水泥基材料水化度测量方法，还包括：

步骤5、对不同养护龄期的待测水泥基材料样本重复步骤1～步骤4，得到水灰比为w/c的待测水泥基材料在整个养护龄期中的水化度变化情况。

更进一步地，本发明的基于核磁共振的水泥基材料水化度测量方法，还包括：

步骤6、在不同的养护温度下重复步骤1～步骤5，得到水灰比为w/c的待测水泥基材料在不同养护温度下，整个养护龄期中的水化度变化情况。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

相对于马弗炉法等传统方法，本发明为无损试验方法，可以大大减少试验操作步骤和试验周期，并可以对样品进行连续监测，与传统方法相比，测试结果误差小，保证了测量的精确性；同时采用本发明方法，不需要对核磁共振信号量与样品含水量进行标定，而直接采用左右峰核磁信号量比值即微观结构因子作为参数表征水化度，减少了测量程序和误差。

附图说明

图1为水灰比为0.4的水泥净浆的A_echo,1(t,τ)～T₂曲线；

图2为水灰比为0.3的水泥净浆的A_echo,1(t,τ)～T₂曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：