水泥基材料幾乎所有性能均與孔和水密切相關(guān)，對其孔結構和含水量影響的相關(guān)認知是體積穩定性與耐久性相關(guān)理論研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)的重要基礎。哈爾濱工業(yè)大學(xué)周春圣教授新著(zhù)《水泥基材料水分敏感性理論——低場(chǎng)磁共振技術(shù)創(chuàng )新應用》剛面市不久，備受關(guān)注和稱(chēng)贊。

自19世紀上半葉硅酸鹽水泥和鋼筋混凝土結構被發(fā)明以來(lái)，水泥混凝土迅速成為基礎設施建設最重要的結構材料，在可預見(jiàn)的未來(lái)依然不可替代。雖然混凝土材料科學(xué)技術(shù)已取得重要發(fā)展與進(jìn)步，為我國基礎設施建設和社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展做出了卓越貢獻，但在混凝土抗裂性和耐久性的保障提升方面依然面臨嚴峻的挑戰。該書(shū)作者近年利用低場(chǎng)磁共振等技術(shù)進(jìn)行研究發(fā)現，水泥基材料具有孔結構隨含水率顯著(zhù)動(dòng)態(tài)變化的水敏性，這打破了將混凝土視作與巖石類(lèi)似剛性多孔介質(zhì)的傳統觀(guān)念，動(dòng)搖了水泥基材料經(jīng)典理論的基礎。

冠力科技磁共振微結構分析系統

水泥基材料幾乎所有性能均與孔和水密切相關(guān)，對其孔結構和含水量影響的相關(guān)認知是體積穩定性與耐久性相關(guān)理論研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)的重要基礎。然而，現有經(jīng)典理論無(wú)法解釋多個(gè)與孔和水有關(guān)的異常行為，如理論上應該相等的水分滲透率為何比其他流體低2～3個(gè)數量級？水蒸氣吸附比表面積為何比氮氣等大10倍左右？受與水有關(guān)異常性能及孔結構測試技術(shù)局限性的啟發(fā)，考慮到低場(chǎng)磁共振技術(shù)具有原狀、無(wú)損、快速、準確表征含水多孔介質(zhì)的能力，借鑒該技術(shù)在油氣儲層巖石分析領(lǐng)域的成功經(jīng)驗，作者嘗試建立適用于水泥基材料的低場(chǎng)磁共振測孔理論與方法，技術(shù)優(yōu)勢獨特。

更重要的是，利用低場(chǎng)磁共振技術(shù)進(jìn)行測試分析發(fā)現，C—S—H凝膠具有干縮濕脹特性，導致納米尺度孔結構隨含水率的變化而動(dòng)態(tài)變化，呈現出顯著(zhù)的水敏性。盡管C—S—H凝膠的微結構非常脆弱，但通常依然認為水泥基材料與巖石類(lèi)似，干燥時(shí)從大孔到小孔依次失水且孔結構保持不變，在干燥狀態(tài)下測量所得孔結構具有足夠的代表性。然而，水敏性的發(fā)現推翻了該公理假設，不但能定性地解釋水泥基材料與水有關(guān)性能存在的多個(gè)異?，F象，還能定量地解釋水分與氣體滲透率相差2～3個(gè)數量級的異?，F象，同時(shí)準確地描述偏離根號時(shí)間線(xiàn)性規律的長(cháng)期毛細吸水過(guò)程和等溫干燥過(guò)程。水敏性理論將為水泥基材料科學(xué)研究提供新視角與新思路，而低場(chǎng)磁共振測試技術(shù)也將為水泥基材料測試分析提供技術(shù)支撐。