[发明专利]实现低场核磁共振实时观测水泥基材料水化过程的装置

说明书

本发明提供一种实现低场核磁共振实时观测水泥基材料水化过程的装置，属于水泥基材研究技术领域。该装置包括陶瓷螺旋管、导热管、内部隔热层、支撑环、外部隔热层、散热层、循环加热系统、循环冷却系统，陶瓷螺旋管外部敷设内部隔热层，内部隔热层通过支撑环连接外部隔热层，导热管缠绕在陶瓷螺旋管上，外部隔热层的外部覆盖散热层，外部隔热层上设置外部隔热层测温光纤，陶瓷螺纹管上设置陶瓷管测温光纤，陶瓷螺纹管开口一端的隔热层不封闭，预留盖子的通道。该装置结构简单、成本低、可拆卸、可重复应用、操作难度小，可在不改造或更换设备的条件下，实现了实时观测不同温度下水泥基材料的水化特性，降低试验成本。

技术领域

本发明涉及水泥基材研究技术领域，特别是指一种实现低场核磁共振实时观测水泥基材料水化过程的装置。

背景技术

水泥是目前最常用的工程材料之一，广泛应用于土木工程、矿业工程及隧道工程等领域中，因此其性质优劣直接关系到工程的结构安全与服役寿命。以水泥为基础，发展形成了多种多样的功能材料，可统称为水泥基材料，如混凝土、胶结充填体、各类胶凝材料等。水泥基材料主要通过与水发生水化反应，从而逐步凝结硬化，产生强度，因此，水化过程直接影响水泥基材料最终的性质，水泥基材料的水化特性研究一直是建筑材料领域的研究热点与难点。

水泥基材料水化的关键步骤之一是水的状态变化，包括水的位置与存在状态的变化，因此目前主要通过追踪水的变化来对水泥基材料进行研究。低场核磁共振的主要工作原理是通过观测水中氢原子状态变化，实现对水的状态及位置的观测，同时可得到物体的孔隙度，具有观测迅速、精度高、操作简单等特点，因此低场核磁共振设备在研究水泥基水化方面具有独一无二的优势，近些年得到了广泛的应用，取得了丰富的研究成果。

水泥基材料的水化是个复杂的过程，与多种因素有关，其中温度是影响水化的关键因素之一，因此温度对水泥基材料水化的影响是目前的研究重点与难点。由于试验复杂性和条件的限制，目前进行温度对水泥基材料水化影响研究时，首先将水泥基材料在不同温度下进行水化，水化一定时间后，再对此时的水泥基材料的水化状态进行研究，虽然可一定程度上获得温度对水化的影响，但由于中间水化过程的缺失，仍无法有效揭示温度对水泥基材料水化的影响机理，且由于需要挪动样品，导致样品温度发生较大变化，影响实验结果。因此，亟需研发一种可实现不同温度下水泥基材料水化的实时观测装置与方法，解决现有技术困难。

现阶段，虽然低场核磁共振设备在观测水化方面具有独特的优势，但由于其易受干扰，对受测物体内成分、温度变化等非常敏感，目前已成功研发了高温高压核磁共振设备，但不适合现有设备，需购买带有专门加持头的核磁共振设备，导致设备成本急剧升高，且现有的高温高压核磁共振设备并不适合研究水泥基材料的水化研究，需改造设备。

发明内容

本发明为解决现有低场核磁共振设备无法实时观测不同温度下水泥基材料的水化过程，且设备改造技术复杂、成本高等问题，提供一种实现低场核磁共振实时观测水泥基材料水化过程的装置。

该装置包括陶瓷螺旋管、导热管、内部隔热层、支撑环、外部隔热层、散热层、循环加热系统、循环冷却系统，陶瓷螺纹管为有内部空腔且外部带有螺纹的圆柱形容器，陶瓷螺旋管外部敷设内部隔热层，内部隔热层通过支撑环连接外部隔热层，导热管缠绕在陶瓷螺旋管上，外部隔热层的外部覆盖散热层，外部隔热层上设置外部隔热层测温光纤，循环加热系统包括进液口和出液口，进液口和出液口分别连接导热管的两个开口，循环冷却系统包括出水口和进水口，出水口和进水口分别连接散热层管道的两个开口，陶瓷螺纹管上设置陶瓷管测温光纤，陶瓷螺纹管开口一端的隔热层不封闭，预留盖子的通道。

其中，陶瓷螺旋管用于盛放水泥基材料，材料在内部空腔中进行反应；陶瓷螺旋管一端开口，一端封闭；螺纹牙距6～10mm，牙高3～5mm；内部空腔直径30～40mm，壁厚2～3mm，长度不超过50～60mm；盖子采用保温隔热材料制作；在陶瓷螺旋管底部安装陶瓷管测温光纤。

导热管缠绕在陶瓷螺旋管上，导热管采用柔性耐高温材料制成，导热管外径3～5mm，内径2～4mm，壁厚1～3mm。