核磁共振數據分析混凝土孔隙率與抗鹽凍關系

在北方地區路用混凝土結構物不僅承受著嚴重的汽車超載問題，還經受著此地區春冬季凍融以及 晝夜溫差大、冬季撒鹽化雪造成鹽凍的問題。因此這一區域水泥混凝土路面及其他混凝土結構物均破壞嚴重。但目前北方很多地區公路建設對高性能混 凝土的研究尚不多見

根據前人研究，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; 混凝土的受凍齡期; 水泥品種及集料質量; 外加劑的影響。國外大量實驗和現場工程實踐結果表明，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。
低磁場核磁共振分析是近幾年新興的快速測量水泥、巖石物性參數的一種新技術。自然界中水為氫質子最多的一種物質，又由于核磁共振的信號來 源主要為氫質子，氫質子越多，說明含水率越多，反之則越低。因此通過信號量定標的方法，核磁共振技術可以被用來測量物質中水的質量。
多孔介質經 過真空飽和處理以后，內部孔隙大部分被水占據，核磁共振技術通過測定水的質量及已知水的密度，可計算出多孔介質內孔隙的體積，從而得到其孔隙率 大小。該技術可研究不同水泥基材料在的孔隙結構變化情況等

采用核磁共振方法，使用不同磁場強度分別測試了鹽凍試件( C1、C2、C3、C4 組配合比) 的孔隙率 與孔隙分布情況。為對照測試結果，還采用了稱重法測孔隙率。

，在不同的核磁強度的設備上測試出的孔隙率不同。通過12M 設備測出孔隙率結果最大，23M 設備孔隙率最小，2M 設備居中。23M 設備上測試出的孔隙率結果最小的原因在于，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，而這部分順磁性的離子，會加速整個樣品的弛豫，使得樣品的弛豫縮短，而儀器本身的場強越高，對其影響越明顯.

根據核磁法孔隙率測試相關結果，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 設備上的信號幅值最大，23M 設備上的信號幅值最小。原因同樣在于樣品中含有一定數 量的順磁性物質，導致其在相對高的場強下，其弛豫加快，使得部分樣品的信號無法采集，因此磁場越高，信號幅值越小。
而對于2M 設備采集數據的峰位置相對于12M設備采集的數據明顯向右移動，這是由于2M 設備上的TE 回波時間較長所致，使得初始時刻的部分 有效信號無法采集，針對這種混凝土中含有粉煤灰的情況，應該對2M 的設備進行必要的改進。總之，針對短弛豫的含有粉煤灰等礦物摻合料的水泥混凝 土樣品，12M 的設備能有效檢測到短弛豫信號，大大提高信噪比。

參考文獻：“核磁共振數據分析混凝土孔隙率與抗鹽凍關系” 《電子顯微學報》2015 年10 月 第34 卷第5 期