[发明专利]一种基于低场核磁共振检测砂含水率的方法

说明书

本发明涉及一种基于低场核磁共振检测砂含水率的方法，包括：取干砂质样，加水后制成基准试样；利用低场核磁共振仪器采集基准试样数据；根据基准试样数据，绘制对应的横向弛豫时间衰减曲线并进行反演计算，得到对应的横向弛豫时间分布曲线及弛豫峰面积；通过曲线拟合得到弛豫峰面积与含水量拟合方程；取自然潮湿状态下的待测砂，利用低场核磁共振仪器采集待测砂数据、绘制对应的横向弛豫时间衰减曲线并进行反演计算，得到待测砂的弛豫峰面积，将其代入弛豫峰面积与含水量拟合方程，得到待测砂的含水量；根据待测砂的质量和含水量，即可计算得到待测砂的含水率。与现有技术相比，本发明检测过程快速、无损且检测结果准确性高。

技术领域

本发明涉及道路工程应用技术领域，尤其是涉及一种基于低场核磁共振检测砂含水率的方法。

背景技术

混凝土用水量对新拌混凝土的工作性能、硬化混凝土的力学性能和耐久性能有重要影响。砂的含水率是控制混凝土用水量的关键环节，直接决定了实际拌和水的用量。砂的含水率易受种类、产地、存储方式、天气环境等因素的影响，导致其波动较大，这会增加施工人员对混凝土生产质量控制的难度。因此，快速且准确地测定砂的含水率，以及时修正混凝土配合比，对保证混凝土生产质量有着十分重要的工程意义。

目前，砂的含水率测定方法是按GB/T14684—2011《建设用砂》进行测试，具体方法如下：

1)将自然潮湿状态下的试样用四分法缩分至约1100g，拌匀后分为大致相等的两份备用。

2)称取一份试样的质量，精确至0.1g。将试样倒入已知质量的烧杯中，放在干燥箱中育(105±5)℃烘至恒量，精确至0.1g。

3)含水率按下式进行计算：

式中：Z为含水率，G₂为烘干前的试样质量，G₁为烘干后的试样质量。

该方法耗时较长，易影响工程施工进度。此外，测定砂含水率的常用方法还包括：酒精灼烧法、微波法、电阻法、电容法等，但这些方法均存在一定的不足之处：酒精灼烧法和微波法需严格控制好烘干时间及样品用量，否则会对样品造成破坏；电阻法和电容法则易受环境温度及水分中盐离子浓度的影响，导致测量结果精度不高。因此，建立一种无损、快速且准确的测定砂含水率的方法，对工程建设而言，将具有非常重要的意义和价值。

近年来，低场核磁共振技术因具有简便、快速、无损等优势，已经被广泛应用于水泥基材料领域中，主要包括水泥水化过程的表征、硬化水泥浆体孔径分布的测定，以及水泥浆体泌水性的测定等。低场核磁共振的基本原理是在不破坏样品的前提下，使水分子中的质子通过吸收射频场提供的能量，从低能态跃迁到高能态，产生核磁共振；射频场作用结束后，这些质子再从高能级的非平衡状态恢复到低能级的平衡状态，并产生相应的核磁共振信号，这个过程称为驰豫。核磁共振技术的主要参数之一是驰豫时间，其从本质上可以反映自旋核系统与环境或体系内部的相互作用，即相同的原子核，当所处的化学和物理环境不同时，其驰豫时间会发生改变。而砂中所含的水通常为自由水和物理结合水，其横向弛豫时间值通常为0.1～10ms，因此本发明考虑利用低场核磁共振技术对砂的含水率进行检测，通过弛豫时间来区分不同状态的水分子，经检索，应用低场核磁共振技术检测砂含水率，国内尚属罕见。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于低场核磁共振检测砂含水率的方法，利用低场核磁共振技术得到弛豫时间，根据弛豫与水含量的关系，计算得到砂的含水率，以实现快速、无损且准确检测砂含水率的目的。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于低场核磁共振检测砂含水率的方法，包括以下步骤：

S1、取多个干砂质样，分别加水后制成多个基准试样，同时记录各基准试样的含水量；

S2、利用低场核磁共振仪器，分别采集各基准试样数据；