低场核磁共振低温测孔技术表征硬化水泥浆体孔结构

佘安明，马 坤，王中平，姚 武

（同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海 201804）

硬化水泥浆体一般是由水化产物、未水化水泥矿物相、多尺度孔及孔溶液等组成的复杂结构体系.多尺度孔结构影响水泥基材料的力学性能和耐久性能，因此准确表征其孔结构对水泥混凝土材料的研究至关重要.

常用的水泥基材料孔结构测试技术有等温吸附法［1］、压汞法［2］、图像法［3］等，但是这些方法或多或少都有一些局限性［4］，如：压汞法测试前的干燥处理以及压入汞所需的高压可能会影响孔结构［5］；吸附法只能测试纳米尺度的孔隙［6］.低场核磁共振低温测孔技术是一种基于Gibbs‑Thomson方程并采用核磁共振测得液体在孔中的相变过程来表征多孔材料孔结构的方法.有学者利用该技术研究液体在孔中的填充机理及其与基体表面间的相互作用［7］、孔径分布的空间成像［8］、孔形貌的表征［9］等，其一般以水作为探测液体注入多孔材料内，而水可以在小于100 nm的孔内通过扩散、渗透进入凝胶孔及毛细孔中，因而就有机会获得封闭孔信息［10］.相较于其他测孔方法，无须从外界压入液体或气体，因此能避免对样品微结构的破坏.本文利用低场核磁共振低温测孔技术，研究了水灰比、龄期及掺和料对硬化水泥浆体的孔径分布、孔隙率、凝胶孔占比以及加权平均孔径的影响.

1 低场核磁共振低温测孔技术

低场核磁共振低温测孔技术的理论基础是Gibbs‑Thomson方程，该方程建立了孔内液体相变温度的改变与孔径之间的关系.在选择合适的探针物质后，可以通过监测多孔材料中探针物质的相变来测试材料的孔径分布［11］.Gibbs‑Thomson方程的简易形式为：