用核磁(ci)共(gong)振壹維頻率編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)水泥(ni)基材(cai)料水分(fen)傳輸(shu)

本(ben)文為大家(jia)解(jie)讀壹篇(pian)發表在Magazine of Concrete Research 上(shang)的文章，文中(zhong)應用核磁(ci)共(gong)振壹維頻率編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)水泥(ni)基材(cai)料在不同(tong)的(de)水灰(hui)比、砂(sha)灰比(bi)、不同(tong)矽灰(hui)摻(chan)量和不同(tong)高(gao)吸水性樹脂(zhi)摻(chan)量下的水分(fen)傳輸(shu)過程(cheng)，利(li)用壹階微分(fen)計算(suan)出其(qi)吸水高(gao)度(du)，連(lian)續、無損(sun)、精(jing)確(que)監(jian)測水分(fen)傳輸(shu)過程(cheng)，這(zhe)在同(tong)類文獻(xian)中(zhong)確(que)實(shi)非常創新，希望(wang)這篇(pian)解讀能讓您(nin)汲取(qu)到科(ke)研的(de)靈感(gan)和(he)思路。

——文(wen)章來源(yuan)：河海大學(xue) 趙海(hai)濤(tao)老師(shi)團(tuan)隊(dui)

doi: 10.1680/jmacr.19.00211

用核磁(ci)共(gong)振技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)水泥(ni)基材(cai)料水分(fen)傳輸(shu)

本(ben)文核(he)心(xin)本(ben)文利(li)用低場(chang)核磁(ci)共(gong)振中(zhong)的(de)壹維頻率編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)對水(shui)泥(ni)基材(cai)料在水(shui)灰比、砂(sha)灰比(bi)、不同(tong)矽灰(hui)摻(chan)量和不同(tong)高(gao)吸水性樹脂(zhi)摻(chan)量下的水分(fen)傳輸(shu)過程(cheng)進行(xing)了(le)研究(jiu)，將(jiang)各(ge)個試樣的水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)利(li)用公(gong)式進行(xing)擬(ni)合後(hou)再(zai)通(tong)過壹階微分(fen)確(que)定(ding)試樣的吸水高(gao)度(du)，並(bing)利(li)用稱重(zhong)法(fa)計算(suan)得(de)出試樣單位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)隨吸水時間的(de)變(bian)化(hua)。

結果(guo)顯示(shi)，在長(chang)期吸水條(tiao)件(jian)下，稱(cheng)重(zhong)法(fa)得(de)出的(de)單位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)i和核磁(ci)法(fa)得(de)出的(de)試樣的吸水高(gao)度(du)h與(yu)時間平方(fang)根之間都(dou)隨時間變(bian)化(hua)呈(cheng)先(xian)快(kuai)後(hou)慢的(de)增(zeng)長趨(qu)勢。並(bing)且(qie)不同(tong)影(ying)響(xiang)因素(su)下(xia)稱(cheng)重法(fa)和核磁(ci)法(fa)得(de)到的(de)規(gui)律(lv)是類似的。這說明用核磁(ci)法(fa)可(ke)以用來研(yan)究(jiu)水泥(ni)基材(cai)料內部(bu)的水分(fen)傳輸(shu)和水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)規(gui)律，為水(shui)泥(ni)基材(cai)料的水分(fen)傳輸(shu)研究(jiu)和實(shi)際工程中(zhong)耐久性研究(jiu)提供(gong)依(yi)據(ju)。

用核磁(ci)共(gong)振技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)水泥(ni)基材(cai)料水分(fen)傳輸(shu)的研(yan)究(jiu)背(bei)景(jing)

混凝土結構(gou)是當(dang)今世(shi)界上(shang)zui常用的結構(gou)形式之壹。隨著(zhe)長(chang)期(qi)的(de)廣泛使用，混凝(ning)土結構(gou)出現(xian)了(le)越來越多(duo)的(de)耐久性問(wen)題(ti)。導致(zhi)混(hun)凝土結構(gou)耐久性不足(zu)的原因有(you)很多，主(zhu)要(yao)是由於凍(dong)融、碳(tan)化(hua)、氯(lv)離(li)子(zi)侵(qin)蝕(shi)、鋼(gang)筋銹蝕(shi)等(deng)壹系(xi)列(lie)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)。這(zhe)些耐(nai)久性問(wen)題(ti)都與水(shui)這(zhe)個介質有(you)關。因此(ci)研究(jiu)水泥(ni)基材(cai)料的水分(fen)傳輸(shu)和水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)是混凝(ning)土結構(gou)耐久性的重要(yao)研究(jiu)內容(rong)。

為了(le)監測(ce)水泥(ni)基材(cai)料中的水分(fen)分(fen)布(bu)，主(zhu)要(yao)有(you)以下幾(ji)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以采用：切(qie)片稱重(zhong)法(fa)、核磁(ci)共(gong)振法(fa)、高(gao)精(jing)度衍(yan)射法、中子衍射(she)法(fa)等(deng)。切(qie)片稱重(zhong)法(fa)由於測(ce)定(ding)技(ji)術(shu)簡單而(er)被廣(guang)泛使用，但是會耗(hao)費大量的人力(li)物(wu)力(li)。γ射(she)線(xian)衍(yan)射法可(ke)以被用於測(ce)試試樣中的水分(fen)含(han)量，但當(dang)體積(ji)含(han)水(shui)量小於5%時，測(ce)試結果(guo)不是很準(zhun)確(que)，因(yin)此(ci)不適用於水(shui)分(fen)傳輸(shu)過程(cheng)的(de)早(zao)期階段。中子成(cheng)像(xiang)法(fa)可(ke)以用來研(yan)究(jiu)水分(fen)遷移規律。然(ran)而(er)設(she)備(bei)價(jia)格昂(ang)貴(gui)，不具(ju)有(you)普遍(bian)性。

核(he)磁(ci)共(gong)振法(fa)是壹種(zhong)先(xian)進的(de)測(ce)試方(fang)法(fa)，具有(you)無損(sun)、快(kuai)速、連(lian)續的優(you)點(dian)。壹維頻率編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)能動態(tai)研(yan)究(jiu)水分(fen)的空(kong)間遷移過程及(ji)水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)，這(zhe)是壹把研究(jiu)水泥(ni)基材(cai)料中水分(fen)遷移、水分(fen)傳輸(shu)的利(li)器。

用核磁(ci)共(gong)振技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)水泥(ni)基材(cai)料水分(fen)傳輸(shu)的試驗方(fang)案

試樣配合比(bi)如表1所(suo)示。WB04M12表示(shi)水灰(hui)比(bi)為0.4、砂(sha)灰比(bi)為1:2的(de)漿體，其(qi)它類(lei)比(bi)；WB04M12SI05表示(shi)水灰(hui)比(bi)為0.4、砂(sha)灰比(bi)為1:2 、矽灰(hui)摻(chan)量為5%的(de)漿體，其(qi)他(ta)類(lei)比(bi)；WB04M12P15表示(shi)水灰(hui)比(bi)為0.4、砂(sha)灰比(bi)為1:2 、SAP摻(chan)量為0.15%的(de)漿體，其(qi)它類(lei)比(bi)。

表1 試驗方(fang)案

用核磁(ci)共(gong)振技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)水泥(ni)基材(cai)料水分(fen)傳輸(shu)的試驗方(fang)法(fa)

本(ben)文壹維頻率編(bian)碼(ma)采(cai)用的儀器(qi)是蘇州(zhou)紐(niu)邁(mai)所(suo)生產(chan)的(de)核(he)磁(ci)共(gong)振成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)儀，型(xing)號(hao)為MesoMR23-060H-I的(de)中(zhong)尺(chi)寸(cun)核磁(ci)共(gong)振分(fen)析(xi)與成(cheng)像系(xi)統。

圖(tu) 1 核磁(ci)共(gong)振成(cheng)像(xiang)分(fen)析(xi)儀

采(cai)用核磁(ci)法(fa)試驗之前，首先調整儀器(qi)參數(shu)，參數(shu)調整完(wan)之後(hou)，進行(xing)壹維頻率編(bian)碼(ma)測(ce)試。為了(le)得(de)到吸水高(gao)度(du)，本(ben)文首(shou)先(xian)利(li)用下面的公(gong)式對水(shui)泥(ni)基材(cai)料吸水信號曲線(xian)進行(xing)擬(ni)合。得(de)到擬(ni)合曲線(xian)之後(hou)，對擬(ni)合曲線(xian)進行(xing)壹階微分(fen)，本(ben)文將(jiang)曲線(xian)壹階微分(fen)的絕對值等(deng)於0.05的(de)點(dian)對應高(gao)度(du)取(qu)為水(shui)泥(ni)基材(cai)料樣品水分(fen)所(suo)達(da)到的(de)吸水高(gao)度(du)。

式中(zhong)，A1，A2，A3，A4為擬(ni)合時的(de)常數(shu)值。 稱(cheng)重(zhong)法(fa)首(shou)先對幹燥後(hou)外表面密封(feng)過的(de)試樣做好標(biao)記(ji)，作為初(chu)始狀態(tai)，並(bing)對試樣質量進行(xing)稱(cheng)量，記(ji)錄(lu)為M0。測(ce)試時間t選(xuan)取(qu)以下幾(ji)個時間：10min，20min，30min，40min，50minn，60min，1.5h，2h，3h，4h，5h，6h，1d，2d，3d，4d，5d，5d，7d，記(ji)錄(lu)下(xia)t時刻(ke)的試塊質量M (t)。單位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)i即為：

式中(zhong)，A代(dai)表試樣吸水面面積(ji)，ρ為液(ye)相(xiang)密度在本(ben)文中(zhong)即(ji)為水(shui)的(de)密度，表示(shi)t時刻(ke)的吸水體積(ji)為毛(mao)細吸水質量與水密度的比(bi)值，表示(shi)試驗采用的t時刻(ke)毛(mao)細吸水質量為此(ci)時試樣質量與初始試樣質量之差(cha)。

稱(cheng)重法(fa)試驗結果(guo)

不同(tong)影(ying)響(xiang)因素(su)下(xia)稱(cheng)重法(fa)試驗結果(guo)如圖2所(suo)示，橫坐標(biao)為吸水時間，縱(zong)坐標(biao)為單(dan)位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)。隨著(zhe)吸水時間的(de)增(zeng)長，毛(mao)細吸水過程呈(cheng)現(xian)非(fei)線(xian)性(xing)，單位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)逐漸(jian)增長(chang)直至(zhi)最終(zhong)趨(qu)於不變(bian)，增(zeng)長(chang)的(de)速率是先快(kuai)後(hou)慢最(zui)終(zhong)趨(qu)於不變(bian)。

由(you)圖(tu)2(a)可(ke)見，不同(tong)水(shui)灰比(bi)試樣單位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)i與吸水時間的(de)關(guan)系(xi)如圖所(suo)示。從(cong)圖中可(ke)以看出，水(shui)灰比(bi)為0.6的(de)單(dan)位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)最大，水(shui)灰(hui)比為0.4的(de)最(zui)小(xiao)。原因是混凝(ning)土水灰(hui)比(bi)越低(di)，混(hun)凝土的吸水能力(li)越低(di)；反(fan)之，水(shui)灰(hui)比越高(gao)，混(hun)凝(ning)土吸水能力(li)越強(qiang)。

從(cong)圖2(b)可(ke)以看出，砂(sha)灰比(bi)不同(tong)時單(dan)位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)的變(bian)化(hua)規(gui)律(lv)壹致(zhi)，但(dan)是摻(chan)入(ru)砂(sha)子之後(hou)的砂(sha)漿試樣與未摻(chan)的(de)凈(jing)漿試樣之間差(cha)距(ju)較大，原因可(ke)能是摻(chan)入(ru)砂(sha)子使(shi)得(de)毛(mao)細孔(kong)徑和(he)孔(kong)隙率下(xia)降。 從(cong)圖2(c)可(ke)以看出，摻(chan)入(ru)矽灰(hui)後(hou)試樣的單位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)與未摻(chan)矽灰(hui)的(de)試樣之間相(xiang)差較大，然(ran)而(er)5%矽灰(hui)摻(chan)量和10%矽灰(hui)摻(chan)量試樣之間的(de)單(dan)位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)差異較小，這可(ke)能是由於兩(liang)者(zhe)之間的(de)孔(kong)隙率相(xiang)差不大所(suo)導致(zhi)的(de)。

圖2(d)中(zhong)可(ke)以看出，圖(tu)中的(de)每(mei)壹時刻(ke)，0.15%SAP摻(chan)量試樣的吸水體積(ji)都是最大，試樣中摻(chan)入(ru)0.3%SAP時，吸水體積(ji)最小。這可(ke)能是由於0.15%SAP的(de)加(jia)入增(zeng)加了(le)樣品(pin)的總(zong)孔(kong)隙率，導致(zhi)吸收(shou)的水(shui)分(fen)含(han)量增加。當(dang)SAP含(han)量為0.3%時，在空(kong)孔(kong)外圍會形(xing)成壹層(ceng)有(you)機膜，減小(xiao)了(le)水泥(ni)基材(cai)料的孔(kong)隙連(lian)通(tong)性，導致(zhi)吸水高(gao)度(du)減(jian)小(xiao)。

圖(tu) 2 不同(tong)影(ying)響(xiang)因素(su)下(xia)單(dan)位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)變(bian)化(hua)

水(shui)灰(hui)比(bi)影(ying)響(xiang)下核(he)磁(ci)法(fa)試驗結果(guo)05 水灰(hui)比影(ying)響(xiang)因素(su)下(xia)的(de)水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)如圖3所(suo)示。橫軸代(dai)表通(tong)過壹維編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)測(ce)得(de)的(de)信號(hao)量，縱軸代(dai)表試樣的高(gao)度(du)。信(xin)號(hao)幅值越大，代(dai)表此(ci)高(gao)度(du)處試樣吸收(shou)的水(shui)分(fen)含(han)量越多(duo)。從(cong)這三(san)幅圖(tu)中(zhong)可(ke)以看出，水(shui)灰比(bi)為0.4的(de)試樣所(suo)丟失(shi)的(de)水(shui)分(fen)信號(hao)量最少(shao)，水(shui)灰比為0.6的(de)試樣水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)下(xia)降幅度(du)最(zui)大，這(zhe)說明水(shui)灰(hui)比0.4的試樣中所(suo)含(han)凝(ning)膠孔(kong)比例(li)最小(xiao)。隨著(zhe)水(shui)灰(hui)比(bi)的增加(jia)，生成(cheng)的(de)水(shui)化(hua)產(chan)物(wu)增(zeng)多，試樣中的凝膠孔(kong)比例(li)上(shang)升(sheng)，因此(ci)所(suo)測得(de)的(de)水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)中(zhong)丟失(shi)的(de)信(xin)號(hao)量也越來越大。

圖(tu) 3 水灰比影(ying)響(xiang)因素(su)下(xia)試樣不同(tong)位(wei)置上(shang)水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)

為了(le)便(bian)於試樣吸水高(gao)度(du)的(de)確(que)定(ding)，對水(shui)泥(ni)基材(cai)料水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)進行(xing)擬(ni)合。不同(tong)水(shui)灰比(bi)試樣的水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)擬(ni)合結果(guo)見圖(tu)4，曲線(xian)相(xiang)關度(du)均達(da)到了(le)0.99以上(shang)，擬合結果(guo)較好。

圖(tu) 4 水灰比影(ying)響(xiang)因素(su)下(xia)試樣不同(tong)位(wei)置上(shang)水分(fen)分(fen)布(bu)擬(ni)合曲線(xian)

不同(tong)水(shui)灰比(bi)樣品的吸水高(gao)度(du)曲線(xian)如圖5所(suo)示。可(ke)見，吸水高(gao)度(du)與(yu)吸水時間之間存(cun)在明(ming)顯的非(fei)線(xian)性(xing)關系(xi)。吸水初期吸水高(gao)度(du)的(de)增(zeng)長速度較快(kuai)，隨時間的(de)推(tui)移逐漸(jian)減慢(man)，最終(zhong)趨(qu)於穩定(ding)。從(cong)圖(tu)5可(ke)以看出，吸水高(gao)度(du)隨著(zhe)水(shui)灰(hui)比(bi)的增加(jia)而(er)增加(jia)。這種(zhong)現(xian)象(xiang)的發生是因為隨著(zhe)水(shui)灰(hui)比(bi)的增加(jia)，混(hun)凝(ning)土的吸水能力(li)提高(gao)，吸水高(gao)度(du)增(zeng)加(jia)，這與稱重法(fa)的(de)結果(guo)是壹致(zhi)的(de)。

圖(tu) 5 水灰比影(ying)響(xiang)因素(su)下(xia)試樣吸水高(gao)度(du)變(bian)化(hua) 在吸水後(hou)期（t>4d），吸水高(gao)度(du)與(yu)水(shui)灰比之間壹般呈線(xian)性(xing)關系(xi)（見圖(tu)6）。

圖(tu) 6 吸水後(hou)期試樣水灰比與吸水高(gao)度(du)關(guan)系(xi)

砂(sha)灰比(bi)影(ying)響(xiang)下核(he)磁(ci)法(fa)試驗結果(guo)

砂(sha)灰比(bi)影(ying)響(xiang)結果(guo)下水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)如圖7所(suo)示。由(you)圖7可(ke)見，水(shui)泥(ni)凈(jing)漿中丟失(shi)的(de)水(shui)分(fen)信號(hao)量最大，其(qi)次(ci)是砂(sha)灰比(bi)為1:2的(de)砂(sha)漿試樣，然後(hou)是砂(sha)灰比(bi)為1:1的(de)試樣。這是由於在相(xiang)同體(ti)積(ji)的試樣中，水泥(ni)凈(jing)漿包(bao)含(han)漿體最(zui)多，因(yin)此(ci)水化(hua)後(hou)產生的(de)水(shui)化(hua)產(chan)物(wu)也(ye)最多，所(suo)含(han)凝(ning)膠孔(kong)的比(bi)例也(ye)就隨之上(shang)升(sheng)。

與WB04M00以及WB04M12相(xiang)比，WB04M11的(de)水分(fen)信號(hao)峰值、丟失(shi)的(de)信(xin)號(hao)量以及含(han)水(shui)總(zong)量都相(xiang)對較小。由於WB04M11試樣中砂(sha)子含(han)量較多、級配良(liang)好且(qie)水(shui)泥(ni)漿體含(han)量較少(shao)，導致(zhi)毛(mao)細孔(kong)峰值對應孔(kong)徑以及凝(ning)膠(jiao)孔(kong)比例(li)都相(xiang)對較小。因此(ci)，正是由於骨(gu)料含(han)量較多、孔(kong)徑較小，WB04M11的孔(kong)隙連(lian)通(tong)性更差，因(yin)而(er)水分(fen)在試樣中的傳輸(shu)比較困難。

圖(tu) 7 砂(sha)灰比(bi)影(ying)響(xiang)下試樣不同(tong)位(wei)置上(shang)水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)

砂(sha)灰比(bi)影(ying)響(xiang)下水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)擬(ni)合曲線(xian)如圖8所(suo)示。如圖所(suo)示，部(bu)分(fen)擬合曲線(xian)在試樣吸水端的壹定高(gao)度(du)範圍內和(he)實(shi)際測得(de)曲線(xian)相(xiang)差較大，但(dan)曲線(xian)上(shang)的大部(bu)分(fen)擬合值還是與試驗結果(guo)較為符(fu)合的(de)，且(qie)並(bing)未影(ying)響(xiang)吸水高(gao)度(du)的(de)確(que)定(ding)。

圖(tu) 8 砂(sha)灰比(bi)影(ying)響(xiang)下試樣不同(tong)位(wei)置上(shang)水分(fen)分(fen)布(bu)擬(ni)合曲線(xian)

不同(tong)砂(sha)灰比(bi)的(de)樣(yang)品的吸水高(gao)度(du)曲線(xian)如圖9所(suo)示。試樣的吸水高(gao)度(du)在試驗開始時隨時間迅(xun)速增加，隨後(hou)緩慢(man)變(bian)化(hua)，最(zui)後(hou)趨(qu)於保持不變(bian)。在前6h，未加(jia)砂(sha)試樣的吸水高(gao)度(du)增(zeng)長(chang)速率最(zui)大，達(da)到穩定(ding)所(suo)需(xu)時間最(zui)早(zao)。 從圖9可(ke)以看出，吸水高(gao)度(du)隨砂(sha)灰比(bi)的(de)增(zeng)大而(er)減小(xiao)，這與(yu)稱重(zhong)結果(guo)壹致(zhi)。這(zhe)壹結果(guo)的出現(xian)是因為具(ju)有(you)較高(gao)砂(sha)灰比(bi)的(de)樣(yang)品含(han)有(you)更多的(de)砂(sha)和更少(shao)的(de)水泥(ni)漿，導致(zhi)孔(kong)隙度和孔(kong)隙連(lian)通(tong)性降(jiang)低。

圖(tu) 9 砂(sha)灰比(bi)影(ying)響(xiang)下試樣吸水高(gao)度(du)變(bian)化(hua) 吸水3d後(hou)，吸水高(gao)度(du)隨砂(sha)灰比(bi)呈(cheng)線(xian)性(xing)變(bian)化(hua)（見圖(tu)10）。

圖(tu) 10 吸水後(hou)期砂(sha)灰比(bi)與(yu)吸水高(gao)度(du)關(guan)系(xi)

矽灰(hui)影(ying)響(xiang)下核(he)磁(ci)法(fa)試驗結果(guo)07圖11顯(xian)示了(le)不同(tong)矽灰(hui)含(han)量的樣品的(de)水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)。6h前的曲線(xian)與(yu)WB04M12相(xiang)似，6h後(hou)加入(ru)矽灰(hui)後(hou)的曲線(xian)更加平滑。

圖11(a)顯示了(le)含(han)5%矽灰(hui)樣(yang)品的水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)。1d之後(hou)，信號(hao)幅度(du)的(de)形狀基本(ben)不變(bian)，即(ji)試樣的水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)形(xing)狀變(bian)化(hua)較小，試樣吸水端接近飽和(he)狀態(tai)，水(shui)分(fen)擴(kuo)散(san)前端也只(zhi)有(you)較小的上(shang)升(sheng)幅度(du)。在試樣的10mm處，水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)向下(xia)凹(ao)，且(qie)隨著(zhe)時間的(de)增(zeng)加壹直保持不變(bian)，說明該(gai)處試樣較為不均(jun)勻(yun)，存在較多砂(sha)子或(huo)不連(lian)通(tong)孔(kong)隙。

圖11(b)顯示了(le)矽灰(hui)含(han)量為10%的(de)砂(sha)漿樣品(pin)的水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)。經(jing)過2d的吸水時間之後(hou)，水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)的(de)擴(kuo)散(san)前端已處於基本(ben)不變(bian)的(de)狀態(tai)。在試樣的10mm~30mm高(gao)度(du)範圍內，水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)上(shang)出現(xian)了(le)多處上(shang)下波(bo)動的(de)現(xian)象(xiang)，表明(ming)內部(bu)可(ke)能砂(sha)子分(fen)布(bu)不均(jun)或(huo)多處存(cun)在較多不連(lian)通(tong)孔(kong)隙。也可(ke)能是由於隨著(zhe)矽灰(hui)摻(chan)量的增加，漿體的(de)流動(dong)性(xing)降(jiang)低(di)，制(zhi)樣時試樣均勻性下降(jiang)，因(yin)而(er)硬(ying)化(hua)後(hou)的試樣孔(kong)隙結構(gou)也分(fen)布(bu)不均(jun)，導致(zhi)試樣的水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)平滑程度下降(jiang)。

圖 11 矽灰(hui)影(ying)響(xiang)下試樣不同(tong)位(wei)置上(shang)水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)

圖(tu)12是矽灰(hui)影(ying)響(xiang)下水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)擬(ni)合曲線(xian)，擬(ni)合曲線(xian)的(de)相(xiang)關性(xing)大於0.99，擬(ni)合結果(guo)與實(shi)驗數據(ju)吻(wen)合較好。

圖 12 矽灰(hui)影(ying)響(xiang)下試樣不同(tong)位(wei)置上(shang)水分(fen)分(fen)布(bu)擬(ni)合曲線(xian)

圖(tu)13顯示了(le)不同(tong)矽灰(hui)含(han)量的砂(sha)漿樣品(pin)的吸水高(gao)度(du)曲線(xian)。摻(chan)入(ru)矽灰(hui)後(hou)，試樣的吸水高(gao)度(du)明(ming)顯(xian)增大，早(zao)期吸水增長速(su)率增(zeng)大。雖(sui)然(ran)矽灰(hui)摻(chan)入(ru)後(hou)細化(hua)了(le)水泥(ni)基材(cai)料的毛(mao)細孔(kong)徑，漿體中(zhong)的孔(kong)結構(gou)變(bian)得(de)更加均(jun)勻，但(dan)可(ke)能因為漿體的(de)流動(dong)性(xing)變(bian)差(cha)，形(xing)成(cheng)團(tuan)簇(cu)現象(xiang)的矽灰(hui)較多，且(qie)團(tuan)簇(cu)矽灰(hui)中(zhong)出現(xian)了(le)較多的微裂(lie)紋(wen)，試樣的孔(kong)隙連(lian)通(tong)性變(bian)得(de)更好，試樣的吸水能力(li)也(ye)就越強(qiang)。但(dan)5%和10%矽灰(hui)摻(chan)量試樣的吸水高(gao)度(du)差(cha)異不顯(xian)著(zhu)。

　　圖(tu) 13 矽灰(hui)影(ying)響(xiang)下試樣吸水高(gao)度(du)變(bian)化(hua) 然(ran)而(er)，吸水高(gao)度(du)與(yu)矽灰(hui)含(han)量之間存(cun)在非(fei)線(xian)性(xing)關系(xi)（見圖(tu)14）。

圖(tu) 14 吸水後(hou)期試樣矽灰(hui)含(han)量和吸水高(gao)度(du)關(guan)系(xi)

SAP影(ying)響(xiang)下核(he)磁(ci)法(fa)試驗結果(guo)08 不同(tong)SAP含(han)量樣品的水(shui)分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)如圖15所(suo)示。與(yu)不同(tong)水(shui)灰比(bi)的樣品曲線(xian)相(xiang)比，分(fen)布(bu)曲線(xian)的(de)變(bian)化(hua)具(ju)有(you)明顯的(de)相(xiang)似性。吸收(shou)端峰(feng)值信(xin)號(hao)先(xian)增(zeng)大後(hou)減小(xiao)。總(zong)體上(shang)，摻(chan)入(ru)SAP的(de)試樣的曲線(xian)沒有(you)明顯的(de)波(bo)動。

　　圖 15 SAP影(ying)響(xiang)下試樣不同(tong)位(wei)置上(shang)水分(fen)分(fen)布(bu)曲線(xian)

擬(ni)合曲線(xian)如圖16所(suo)示。擬(ni)合曲線(xian)的(de)相(xiang)關度(du)均大於0.99。擬(ni)合曲線(xian)與(yu)實(shi)驗數據(ju)吻(wen)合較好。

圖 16 SAP影(ying)響(xiang)下試樣不同(tong)位(wei)置上(shang)水分(fen)分(fen)布(bu)擬(ni)合曲線(xian)

吸水高(gao)度(du)曲線(xian)如圖17所(suo)示。實(shi)驗結果(guo)與不同(tong)水(shui)灰比(bi)、砂(sha)灰比(bi)和(he)矽灰(hui)含(han)量的樣品曲線(xian)相(xiang)似。含(han)0.15%SAP樣(yang)品的吸水高(gao)度(du)最(zui)大，其(qi)次(ci)是不含(han)SAP的(de)樣品。含(han)0.15%SAP的(de)樣品與不含(han)SAP的(de)樣品相(xiang)比，吸水高(gao)度(du)增(zeng)加(jia)了(le)，這壹結果(guo)可(ke)能是由於0.15%SAP摻(chan)入(ru)後(hou)總(zong)孔(kong)隙度增加所(suo)致(zhi)。而(er)含(han)0.3%SAP的(de)樣品吸水高(gao)度(du)降(jiang)低(di)了(le)，這壹結果(guo)可(ke)能是因為較大摻(chan)量的SAP會導致(zhi)在空(kong)孔(kong)表面產生壹層(ceng)有(you)機膜，從而(er)導致(zhi)吸水高(gao)度(du)降(jiang)低(di)。

圖(tu) 17 SAP影(ying)響(xiang)下試樣吸水高(gao)度(du)變(bian)化(hua)

吸水後(hou)期SAP摻(chan)量與吸水高(gao)度(du)變(bian)化(hua)如圖18所(suo)示。由(you)圖可(ke)見，吸水四天(tian)後(hou)，SAP摻(chan)量0%~0.15%時，吸水高(gao)度(du)增(zeng)加(jia)。而(er)摻(chan)量在0.15%~0.3%時，吸水高(gao)度(du)減(jian)小(xiao)。

圖(tu) 18 吸水後(hou)期SAP摻(chan)量與吸水高(gao)度(du)變(bian)化(hua)

用核磁(ci)共(gong)振技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)水泥(ni)基材(cai)料水分(fen)傳輸(shu)的實(shi)驗結論(lun)

本(ben)文在介紹了(le)核磁(ci)共(gong)振基本(ben)原理以及壹維頻率編(bian)碼(ma)原理的(de)基礎(chu)上(shang)，對不同(tong)水(shui)灰比(bi)、不同(tong)骨(gu)膠比(bi)、不同(tong)矽灰(hui)摻(chan)量、不同(tong)SAP摻(chan)量下試樣的水分(fen)傳輸(shu)規律(lv)進行(xing)研(yan)究(jiu)。

1. 結果(guo)顯示(shi)，低場(chang)核磁(ci)共(gong)振中(zhong)的(de)壹維頻率編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)可(ke)以用來很好地(di)表征水(shui)泥(ni)基材(cai)料的水分(fen)傳輸(shu)特(te)性。

2. 利(li)用壹維頻率編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)得(de)到的(de)信(xin)號(hao)量可(ke)以表征試樣內部(bu)不同(tong)高(gao)度(du)的(de)水(shui)分(fen)含(han)量，經轉化(hua)之後(hou)，可(ke)以得(de)到試樣的吸水高(gao)度(du)隨著(zhe)時間變(bian)化(hua)的(de)曲線(xian)。

3. 與(yu)稱重法比(bi)較得(de)到的(de)單(dan)位(wei)面積(ji)吸水體積(ji)規律是壹致(zhi)的(de)。核磁(ci)共(gong)振壹維頻率編(bian)碼(ma)技(ji)術(shu)具(ju)有(you)無損(sun)，快(kuai)速，連(lian)續測試的優點，且(qie)得(de)到的(de)結果(guo)也可(ke)以表征水(shui)泥(ni)基材(cai)料內部(bu)的水分(fen)分(fen)布(bu)規(gui)律以及水(shui)分(fen)傳輸(shu)特(te)征。