專利名稱：核磁共振混凝土分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固化(curing)多孔材料時(shí)測量和預(yù)測其性能的裝置和方法。
我們必須分析用于建筑的混凝土以決定它的結(jié)構(gòu)特性，特別是固化后的混凝土的強(qiáng)度，潛在的收縮可能性，以及結(jié)合覆蓋物(比如貼磚)的能力。
混凝土主要是一種水、水泥、沙子和碎石的混合物。我們知道在這種混合物的準(zhǔn)備過程中，水的份額是決定最后混凝土強(qiáng)度的最重要的參數(shù)。
在固化混凝土的過程中水呈以下三種狀態(tài)化學(xué)結(jié)合水、毛細(xì)結(jié)合水和自由水。三種狀態(tài)下的水的份額隨著固化過程發(fā)生變化，一些水從混凝土的表面蒸發(fā)了。
我們知道最終化學(xué)結(jié)合后水的多少與混凝土的壓縮強(qiáng)度有很大關(guān)系。而且，毛細(xì)結(jié)合后水的多少與混凝土的潛在收縮度有關(guān)。毛細(xì)結(jié)合水和自由水則都與混凝土結(jié)構(gòu)接受覆蓋物的準(zhǔn)備狀態(tài)有關(guān)。
現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的測定混凝土強(qiáng)度的方法需要28天完成。建筑公司通?；蛘卟荒芡七t建筑28天來等待測定結(jié)果。而且，建筑通常是希望用可靠的混凝土連續(xù)工作。如果最后的分析表明混凝土不符合標(biāo)準(zhǔn)，建筑公司將不得不重新加固，甚至推倒，也許將導(dǎo)致更多的額外花銷。所以，一種能快速分析混凝土特性，即能夠原位預(yù)測它的最后強(qiáng)度或測量它的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度將是非常必要的。
另外，當(dāng)混凝土被用來作為強(qiáng)度承受件時(shí)，能夠知道混凝土的“收縮”什么時(shí)候完成，以至于不會過早地使之承擔(dān)負(fù)荷將是非常有用的。我們已經(jīng)知道潛在的收縮度與混凝土中毛細(xì)結(jié)合水的體積有關(guān)。過早的使之承擔(dān)負(fù)荷將導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。
而且，混凝土表層什么時(shí)候接受貼磚或其他覆蓋物，取決于混凝土中水的含量和水中自由水和毛細(xì)結(jié)合水的份額。
目前在工業(yè)中并沒有直接的測量方法來解決前面的兩個(gè)問題。因?yàn)楣袒^程在很大程度上取決于混凝土的成分和周圍的環(huán)境(比如濕度和溫度)，這些因素會給測量帶來代價(jià)很大的誤差。
人們已經(jīng)開發(fā)了利用核磁共振(NMR)對混凝土原位采樣的一種方法，來決定混凝土的強(qiáng)度、潛在的收縮度和接受覆蓋物(比如貼磚)的準(zhǔn)備狀態(tài)。為了理解這些方法的基礎(chǔ)，下面簡要介紹一下核磁共振的原理。
核磁共振技術(shù)就是將樣品置于順磁場中，受射頻輻射脈沖的作用，樣品中的帶電粒子服從拉摩回旋(Larmor procession)，即通過磁場，一種共旋轉(zhuǎn)作用被疊加到了帶電粒子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)上，所有的帶電粒子的荷質(zhì)比相同。
樣品對能量的吸收幾乎是瞬時(shí)的。但是，能量的損失，即核衰減(nuclearrelaxation)是一種有時(shí)間常數(shù)的指數(shù)衰減過程。當(dāng)調(diào)節(jié)局部磁場使之具有拉摩頻率，即拉摩回旋的角頻率時(shí)，發(fā)生衰減。(其中回旋和頻率是以英國物理學(xué)家，JosephLarmor爵士命名的，他死于1942年。)有兩種不同的核衰減自旋-晶格衰減(spin-lattice relaxation)和自旋-自旋衰減(spin-spin relaxation)。
自旋晶格衰減具有一個(gè)能量效應(yīng)，是由刺激脈沖對周圍環(huán)境，或者晶格作為熱能產(chǎn)生的多余能量的衰減。與自旋-晶格衰減相關(guān)的時(shí)間常數(shù)稱為T1。
自旋-自旋衰減具有一個(gè)熵效應(yīng)，與刺激脈沖導(dǎo)致的相收縮(phase conherence)的損失有關(guān)。與自旋旋轉(zhuǎn)衰減相關(guān)的時(shí)間常數(shù)稱為T2。
現(xiàn)在有各種不同的成象方法利用自旋-晶格衰減或者自旋-自旋衰減。其中之一是固定時(shí)間成象(constant time imaging，CTI)方法，它由單點(diǎn)成象(single-point imaging，SPI)方法變化而來。另一種方法稱為自旋-回應(yīng)(spin-echo)方法，將射頻磁場應(yīng)用到兩種脈沖序列中，兩個(gè)脈沖間隔時(shí)間te′，每個(gè)脈沖后，觀察滯后序列的回應(yīng)。
美國專利4,769,601描述了這樣一種方法和裝置，當(dāng)用脈沖核磁共振譜儀測定水泥時(shí)，用來決定它的測定范圍和強(qiáng)度。當(dāng)攪拌水泥以模擬運(yùn)輸和放置時(shí)，可以得出T1的測量結(jié)果。
目前科學(xué)文獻(xiàn)中描述利用核磁共振來研究水泥水合的化學(xué)動(dòng)力學(xué)的文章有M.Bogdan等人的“部分干燥的水合卜特蘭白水泥的單點(diǎn)成象(Single-Point Imaging ofPartially Dried，Hydrated White Portland Cement)”，J.of MagneticResonance，Series A，，116卷，266-269頁，討論了利用SPI方法。這篇文章談到“幾個(gè)組已經(jīng)試圖利用自旋-回應(yīng)成象方法得出水對處理后的混凝土樣品侵入的成象。”這些嘗試工作已被J.Link等人在Magn.Reson.Imaging，12卷203頁和F.Papavassillou等人在J.Am.Ceram.Soc.，76卷2109頁上報(bào)道過。關(guān)于這些工作，Bogdan等人認(rèn)為“在這些重水合實(shí)驗(yàn)中，自旋-自旋衰減只需要幾個(gè)毫秒，所以傳統(tǒng)的自旋-回應(yīng)成象的質(zhì)量是不能令人滿意的?！盉ogdan等人在他們的研究中也認(rèn)為“濕的固化后的白水泥漿柱體的短的回應(yīng)時(shí)間，及一維的自旋-回應(yīng)截面顯示出低的信噪比，與理想的幾何截面相比顯示出幾何扭曲。
其他的科學(xué)文章描述了利用核磁共振來研究水泥水合的化學(xué)動(dòng)力學(xué)，它們都不利用自旋-回應(yīng)方法或者沒能成功地利用自旋-回應(yīng)方法，這些文章包括E.Laganas etal.“開發(fā)多孔結(jié)構(gòu)中的復(fù)合H-1 NMR衰減測定的分析--水泥水合的研究(Analysisof Complex H-1 NMR Relaxation Measurements in Developing Porous Structures-A Study in Hydrating Cement”，J.Applied Physics，773343-3348；H.C.Gran的“熒光液體置換技術(shù)，一種高強(qiáng)度混凝土裂縫檢測和水/結(jié)合比率測定的方法(Fluorescent Liquid Replacement Technique，A Means of Crack Detection andWater/Binder Ratio Determination in High-Strength Concretes)”，Cement &Concrete Res.，251063-1074；J.Kaufmann et at.，“在混凝土中的一維水傳遞(One-Dimensional Water Transport in Concrete)”，Materials & Structrues，28115-124；S.Kwan et al.，“Stratlingite的Si-29和A1-27 MASNMR研究(Si-29and A1-27 MASNMR Study of Stratlingite)”，J.Amer.Ceram.Soc.，781921-1926；R.A.Hanna et al.，“含有工業(yè)廢料和有機(jī)物的水泥漿的固態(tài)Si-29和A1-27NMR和FTIR研究(Solid state Si-29 and A1-27 NMR and FTIR Study of CementPastes Containing Industrial Wastes and Organics)”，Cement & ConcreteRes.，251435-1444；X.D.Cong et al.，“溫度和相對濕度對C-S-H凝膠結(jié)構(gòu)的影響(Effects of the Temperature and Relative Humidity on the Structure ofC-S-H Ge1)”，Cement & Concrete Res.，251237-1245； S.U.Aldulaijan etal.，“用或不用硅石霧制備的水合混凝土漿和灰泥的Si-29 MASNMR研究(Si-29MASNMR Study of Hydrated Cement Paste and Mortar Made With and WithoutSilica Fume)”，J.Amer.Ceram.Soc.，78342-346；A.R.Brough et al.，“用選擇性的同位素富集通過固態(tài)Si-29 NMR進(jìn)行硬凝反應(yīng)的研究(A Study of thePozzolanic Reaction By Solid State Si-29 NMR Using Selective IsotopicEnrichment)”，J.Materials Sci.，301671-1678；Y.Okada et at.，“起始物對1.1-NM-Tobermorite形成的影響(Influence of Starting Materials on theFormation of 1.1-NM-Tobermorite”，J.Ceram.Soc.of Japan，1021148-1153；L.J.Schreiner et al.，“卜特蘭水泥水合的NMR線形自選-晶格衰減相關(guān)研究(NMR Line Shape-Spin-Lattice Relaxation Correlation Study of PortlandCement Hydration)”，J.Am.Ceram.Soc.，68[1]10-16；R.Blinc et al.，“水泥和硅酸三鈣漿中吸附水的NMR衰減研究(NMR Relaxation Study of Adsorbed Waterin Cement and Tricalcium Silicate Pastes)”，J.Am.Ceram.Soc.，61[1]35-39；and L.Barbic et al.，“水泥漿表面形成的NMR檢測(The Determination ofSurface Development in Cement Pastes by NMR)”，J.Am.Ceram.Soc.，65[1]25-30。
所以，雖然已知可以利用T1測量檢測在固化過程中混凝土的特性，但是利用自旋-回應(yīng)方法進(jìn)行T2測量并沒有成功。就象上面提到的，進(jìn)行T2測量沒有成功的主要原因之一是短的衰減時(shí)間。但是，同樣相同短的T2衰減時(shí)間使得發(fā)展一種利用T2測量而不是T1測量的方法成為可能，因?yàn)榛炷恋亩嗫仔畔⒖梢院芸斓孬@得。本發(fā)明提供了這種方法。
本發(fā)明探索提供一種在固化的同時(shí)對多孔材料的特性進(jìn)行測量和預(yù)測的、比以往大大改進(jìn)了的裝置和方法。
特別的是，這個(gè)發(fā)明提供了一種在原位用核磁共振(NMR)來檢測混凝土強(qiáng)度，潛在的收縮性，以及混凝土樣品接受表面覆蓋物(如貼磚)的準(zhǔn)備狀態(tài)的方法。用本發(fā)明的這種方法對混凝土進(jìn)行分析，只需要花幾個(gè)小時(shí)，而在現(xiàn)有技術(shù)中，則要花費(fèi)28天，因此，這個(gè)發(fā)明能快速而可靠地為建筑者提供信息，事實(shí)上避免了任何財(cái)政上的冒險(xiǎn)。
本發(fā)明的實(shí)施方案將參考混凝土的固化在下面的文章中進(jìn)行描述。但首先要說明的是，這個(gè)方法不僅可以用于混凝土的固化，而且對任何多孔材料，只要材料中包含液體，且在固化過程中該液體經(jīng)歷變性作用(metamorphosis)，該方法都可以使用，且在固化的同時(shí)，自旋-回應(yīng)NMR測量能對液體不同相的作出。
本發(fā)明采用低頻(約1兆赫茲)核磁共振，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)用它能提供所需質(zhì)量的自旋-回應(yīng)測量。
本發(fā)明采用核磁共振自旋-回應(yīng)方法來分析混凝土。通過分析從新鮮混凝土混合物獲得的核磁共振信號，根據(jù)T2分布，建筑人員能夠通過測量密封在混凝土混合物中的水的隨時(shí)間的形態(tài)變化，來評價(jià)最終固化的混凝土的性能，例如強(qiáng)度，潛在的收縮性，以及接受表面覆蓋物的準(zhǔn)備狀態(tài)。
混凝土中的水有三種不同的相a.自由水-T2弛豫時(shí)間為50-200ms.
b.毛細(xì)結(jié)合水-T2弛豫時(shí)間為15-30ms.
c.化學(xué)結(jié)合水-T2弛豫時(shí)間小于0.2ms.
每一種混凝土混合物都有其獨(dú)特的每種水相的T2分布，以及每種相的水的量的獨(dú)特比例。以時(shí)間為變量的T2分布的不同暗示著混凝土的最終強(qiáng)度或其他特性的不同。對于一些特定類型的混凝土，T2分布和其特性，如強(qiáng)度的關(guān)系，已建立一些表格，通過把新混凝土樣品的測量結(jié)果與表格進(jìn)行比較，可以測量或預(yù)測新混凝土樣品的強(qiáng)度或其他性質(zhì)。
正如前面所述，現(xiàn)有技術(shù)沒有成功地采用自旋-回應(yīng)方法。本發(fā)明使用一個(gè)低頻(大約1MHz)弱場核磁共振儀，例如CoreSpec-1000，目前可以從NUMALOG LTD.或NUMAR CORPORATON買到。CoreSpec-1000譜儀測量在兩個(gè)不同溫度下的T2分布的變化，能測出混凝土混合物的擴(kuò)散系數(shù)。測量擴(kuò)散系數(shù)和溫度對水的相變的影響提高了對混凝土特性測量和預(yù)測的準(zhǔn)確度。
使用CoreSpec-1000譜儀，對水的測量變得十分容易，只需幾個(gè)小時(shí)，不需目前傳統(tǒng)測量手段(也是目前唯一被接受的方法)的28小時(shí)。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括一個(gè)探針，它能測量混凝土表面下一塊敏感區(qū)域的核磁共振T2分布，其優(yōu)越性在于可以對實(shí)際的結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)的不同的點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量，從而允許施工者監(jiān)控混凝土的質(zhì)量。這可以避免以后可能不得不破壞和重建該混凝土結(jié)構(gòu)。測量一些點(diǎn)就可以極大地保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
由此，本發(fā)明提供了對固化過程中多孔材料特性進(jìn)行測量，以及在固化過程只能個(gè)對多孔材料中液體各相的變化進(jìn)行測量的方法的優(yōu)選實(shí)施方案，該方法包括以下步驟對液體每一相進(jìn)行低頻自旋-回應(yīng)核磁共振測量；并將該NMR測量與預(yù)先確定的特性和核磁共振測量之間的關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明還提供了對骨灰過程中多孔材料的特性進(jìn)行預(yù)測，以及在固化過程中對多孔材料中液體各相的變化進(jìn)行預(yù)測的方法的優(yōu)選實(shí)施方案，該方法包括以下步驟對液體每一相進(jìn)行低頻自旋-回應(yīng)核磁共振測量；并根據(jù)預(yù)先確定的特性和核磁共振測量的關(guān)系外推該特性。
本發(fā)明還提供了對用混凝土建造的結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行測量的方法的優(yōu)選實(shí)施方案，混凝土中包含自由水，毛細(xì)結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水，該方法包括以下步驟對自由水，毛細(xì)結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水進(jìn)行原位的、低頻、自旋-回應(yīng)核磁共振測量；并將該NMR測量與預(yù)先確定的特性和核磁共振測量之間的關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明還提供了對用混凝土建造的結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行預(yù)測的方法的優(yōu)選實(shí)施方案，混凝土中包含自由水，毛細(xì)結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水，該方法包括以下步驟對自由水，毛細(xì)結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水進(jìn)行原位的、低頻、自旋-回應(yīng)核磁共振測量；并根據(jù)預(yù)先確定的特性和核磁共振測量之間的關(guān)系外推該性能。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案，還使用了射頻(RF)屏蔽，從而隔絕了環(huán)境噪聲對核磁共振測量的影響。
優(yōu)選的低頻頻率為1兆赫茲左右。
可以對樣品進(jìn)行測量的特性包括強(qiáng)度，潛在的收縮性，或接受表面覆蓋物的準(zhǔn)備狀態(tài)。
本發(fā)明還提供了用于對混凝土建造的結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行測量的裝置的優(yōu)選實(shí)施方案，混凝土中包含自由水，毛細(xì)結(jié)合水，化學(xué)結(jié)合水，該裝置包括至少一個(gè)磁體，用于產(chǎn)生一個(gè)磁場；一個(gè)射頻(RF)發(fā)射器；一個(gè)蝶形表面線圈與射頻(RF)發(fā)射器連接以產(chǎn)生射頻信號；以及一個(gè)至少實(shí)際上把一個(gè)磁體和線圈與環(huán)境噪聲隔絕的射頻(RF)屏蔽物，其中，該裝置可以對混凝土結(jié)構(gòu)的某一塊敏感區(qū)域的混凝土中的自由水，毛細(xì)結(jié)合水，化學(xué)結(jié)合水進(jìn)行原位的、低頻、自旋-回應(yīng)核磁共振(NMR)測量。
結(jié)合以下的詳細(xì)描述，將會對本發(fā)明有進(jìn)一步的了解和理解，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案預(yù)測混凝土特性的方法的一個(gè)簡化的流程圖；圖2和圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案測量的混凝土的T2衰減時(shí)間的光譜曲線圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案測量的混凝土的T2衰減時(shí)間的累積曲線圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案用來測量或預(yù)測混凝土的特性的譜儀的簡單示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案用來測量或預(yù)測混凝土的特性的探針的簡單示意圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案用來測量建筑結(jié)構(gòu)中的混凝土特性的裝置的簡單示意圖；圖7B是圖7A中所用裝置的蝶形表面線圈沿圖7A中箭頭7B的簡要前視圖。
現(xiàn)在參照圖1，圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案預(yù)測混凝土特性的方法的簡要流程圖。
在拌和工場將混凝土混合物裝入卡車后，記錄混凝土混合時(shí)間并定義為參照時(shí)間零。記錄周圍空氣的溫度和濕度，以決定水的蒸發(fā)條件。其后，混凝土在運(yùn)至建筑工地的途中拌和，并做第一次自旋-回應(yīng)NMR測量?；炷恋奶匦?，如強(qiáng)度、潛在的收縮性或接收覆蓋物的準(zhǔn)備狀態(tài)，都可以通過關(guān)聯(lián)的NMR測量和預(yù)先確定的混凝土特性與NMR測量之間的相互關(guān)系得到。
如果NMR測量所測得的混凝土特性不遵循預(yù)知的標(biāo)準(zhǔn)，那么水泥是不合格的。如果混凝土特性遵循該標(biāo)準(zhǔn)，那它可以用于澆筑形成的結(jié)構(gòu)。幾個(gè)小時(shí)后進(jìn)行第二次自旋-回應(yīng)NMR測量。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案，混凝土的特性，如強(qiáng)度、潛在的收縮性或接收覆蓋物的準(zhǔn)備狀態(tài)，可以通過預(yù)先確定的特性與NMR測量之間的關(guān)系進(jìn)行推斷。
自旋-回應(yīng)NMR方法利用混凝土中的水?；炷林械乃憩F(xiàn)為三種不同的相自由水，毛細(xì)結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水。存在著自由水向毛細(xì)結(jié)合水，然后向化學(xué)結(jié)合水轉(zhuǎn)化的過程。自由水、毛細(xì)結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水的T2衰減時(shí)間是不同的，其差異如下a、自由水-50-200毫秒；b、毛細(xì)結(jié)合水-15-30毫秒；c、化學(xué)結(jié)合水-低于0.2毫秒。
每一種混凝土混合物有著各種水相的特征T2分布，以及各水相中水量的特征比例。取決于T2分布的不同時(shí)間性能導(dǎo)致混凝土的不同最終強(qiáng)度或其它特性。對每一種特定型號的水泥，可以制出一張表，將T2分布與混凝土特性如強(qiáng)度等關(guān)聯(lián)起來。通過將一種新混凝土樣品的測量結(jié)果與已知的表相比，可以測量或預(yù)測新混凝土樣品的強(qiáng)度或其它特性。水相中變化的實(shí)例如下文中圖2到圖4所示。
本發(fā)明采用低頻(約1兆赫茲)，弱場NMR譜儀，如CoreSpec-1000，目前可以從NUMALOG LTD.或NUMAR CORPORATION購買。CoreSpec-1000譜儀有一個(gè)特點(diǎn)，它可以測量在兩個(gè)不同溫度下的T2分布的改變，這一點(diǎn)可以用來決定混凝土混合物的擴(kuò)散系數(shù)。考慮擴(kuò)散系數(shù)和溫度對水相變的影響提高了測量和預(yù)測混凝土特性的精確度。
通過使用CoreSpec-1000譜儀，能夠在幾小時(shí)內(nèi)進(jìn)行水的測量，而不是目前傳統(tǒng)方法的28天，這種方法還是目前唯一可以接受的標(biāo)準(zhǔn)方法。
參考圖2和圖3，這是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案測得的混凝土T2衰減時(shí)間的譜曲線圖。圖中方形、圓形和加號分別代表在第一次自旋-回應(yīng)測量之后24、144和244小時(shí)所做測量。高幅值出現(xiàn)在有孔單元中。
參考圖4，這是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案測得的混凝土T2衰減時(shí)間的累積曲線圖。曲線1、2、3和4分別代表在第一次自旋-回應(yīng)測量之后0、24、144、288小時(shí)的測量。圖中百分值是所測樣品與含100％水的樣品之比。
參考圖5，這是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的譜儀10的簡單示意圖，該譜儀可以用來測量或預(yù)測多空材料樣品的特性。
在同類譜儀中優(yōu)選譜儀10如CoreSpec-1000，目前可從NUMALOG LTD.和NUMARCORPORATION獲得。譜儀10包括一個(gè)磁體11，其具有南極12，北極13。一個(gè)RF線圈放置在南極12和北極13中間?；炷翗悠房梢苑旁赗F線圈14中的容器15中。譜儀10可以用來測量樣品的T2分布，如上文中參照圖1所描述的那樣。
參考圖6，這是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的簡化的探針16的示意圖，探針可以插入多孔材料以便測量或預(yù)測該材料的特性。
在同類探針中優(yōu)選探針16如NUMALOG LTD.和NUMAR CORPORATION的MRIL系統(tǒng)。探針16包括一個(gè)放置在絕緣外殼18內(nèi)的磁體17。磁體17的南北極在圖6中用字母N和S標(biāo)出。一個(gè)兩片組成的RF天線19環(huán)繞磁體17。探針16可以插入混凝土樣品測量樣品的T2分布，如上文中參照圖1所述。
參考圖7A，這是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的裝置20簡單的示意圖，該裝置用來測量建筑結(jié)構(gòu)中的混凝土特性。
除了別的以外，裝置20優(yōu)選包括最少一個(gè)，優(yōu)選三個(gè)永磁體22以產(chǎn)生磁場，和一個(gè)蝶形表面線圈24。線圈24，也表示在圖7B的前視圖中，并與一射頻發(fā)送裝置26電連接產(chǎn)生射頻信號。磁體22優(yōu)選附著在磁軛28上。裝置20中最好提供RF屏蔽物30，以將磁體22和線圈24從環(huán)境噪聲中隔離出來。
在圖7A中，裝置20與混凝土結(jié)構(gòu)32對合。磁體22和蝶形線圈24，由發(fā)射裝置26供能，在混凝土結(jié)構(gòu)32中產(chǎn)生一塊敏感體積34。敏感體積位于永磁場磁力線36和RF場力線38中，正如本領(lǐng)域人員所知道的那樣。敏感體積34中的T2分布的變化可以被監(jiān)視，以測量或預(yù)測結(jié)構(gòu)30中的混凝土特性，正如上文中參照圖1所描述的那樣。
本領(lǐng)域的熟練人員能夠理解，本發(fā)明不限于上文所特別表示和描述的那些應(yīng)用。但本發(fā)明的范圍將限制在所附權(quán)利要求之中。
權(quán)利要求
1.測量在固化時(shí)多孔材料特性的方法，所述多孔性材料包含液體，且在固化過程中，所述液體經(jīng)歷變性作用并且在所述多孔材料的中以不同相存在，所述的方法包括如下步驟對所述液體的各相進(jìn)行低頻、自旋-回應(yīng)核磁共振(NMR)測量；并將所述的NMR測量與預(yù)先確定的所述特性和所述核磁共振測量之間的關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
2.預(yù)測在固化時(shí)多孔材料特性的方法，所述多孔性材料包含液體，且在固化過程中，所述液體經(jīng)歷變性作用并且在所述多孔材料的中以不同相存在，所述的方法包括如下步驟對所述液體的各相進(jìn)行低頻、自旋-回應(yīng)核磁共振(NMR)測量；并根據(jù)預(yù)先確定的所述特性和所述核磁共振測量之間的關(guān)系外推所述特性。
3.測量混凝土制成的結(jié)構(gòu)之性能的方法，該混凝土中包含自由水，毛細(xì)結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水，所述的方法包括如下步驟對所述的自由水，所述的毛細(xì)結(jié)合水和所述的化學(xué)結(jié)合水進(jìn)行原位的、低頻、自旋-回應(yīng)核磁共振(NMR)測量；并將所述的NMR測量與預(yù)先確定的所述特性和所述核磁共振測量之間的關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
4.預(yù)測混凝土制成的結(jié)構(gòu)之性能的方法，該混凝土中包含自由水，毛細(xì)結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水，所述方法包括如下步驟對所述的自由水，所述的毛細(xì)結(jié)合水和所述的化學(xué)結(jié)合水進(jìn)行原位的、低頻、自旋-回應(yīng)核磁共振(NMR)測量；并根據(jù)預(yù)先確定的所述特性和所述核磁共振測量之間的關(guān)系外推所述性能。
5.如權(quán)利要求1方法，其特征在于，RF屏蔽物實(shí)質(zhì)上用于隔絕環(huán)境噪聲和所述核磁共振測量。
6.如權(quán)利要求1方法，其特征在于，所述的低頻頻率為約1MHz。
7.如權(quán)利要求1方法，其特征在于，所述的特性是指以下特性中至少一種強(qiáng)度，潛在的收縮性，接受表面覆蓋物的準(zhǔn)備狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求2方法，其特征在于，RF屏蔽物實(shí)質(zhì)上用于隔絕環(huán)境噪聲和所述核磁共振測量。
9.如權(quán)利要求2方法，其特征在于，所述的低頻頻率為約1MHz。
10.如權(quán)利要求2方法，其特征在于，所述的特性是指以下特性中至少一種強(qiáng)度，潛在的收縮性，接受表面覆蓋物的準(zhǔn)備狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求3方法，其特征在于，RF屏蔽物實(shí)質(zhì)上用于隔絕環(huán)境噪聲和所述核磁共振測量。
12.如權(quán)利要求3方法，其特征在于，所述的低頻頻率為約1MHz。
13.如權(quán)利要求3方法，其特征在于，所述的特性是指以下特性中至少一種強(qiáng)度，潛在的收縮性，接受表面覆蓋物的準(zhǔn)備狀態(tài)。
14.如權(quán)利要求4方法，其特征在于，RF屏蔽物實(shí)質(zhì)上用于隔絕環(huán)境噪聲和所述核磁共振測量。
15.如權(quán)利要求4方法，其特征在于，所述的低頻頻率為約1MHz。
16.如權(quán)利要求4方法，其特征在于，所述的特性是指以下特性中至少一種強(qiáng)度，潛在的收縮性，接受表面覆蓋物的準(zhǔn)備狀態(tài)。
17.用于測量對混凝土制成的結(jié)構(gòu)之性能的裝置，該混凝土中包含自由水，毛細(xì)結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水，所述的裝置包括至少一個(gè)磁體，用于產(chǎn)生一個(gè)磁場；一個(gè)射頻(RF)發(fā)射器；一個(gè)蝶形表面線圈，它與與RF發(fā)射器電連接以產(chǎn)生RF信號；以及一個(gè)RF屏蔽物，至少用于實(shí)質(zhì)上把一個(gè)所述磁場和所述線圈與環(huán)境噪聲隔絕，其中，所述裝置在所述混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一塊敏感區(qū)域，用來對所述自由水、所述毛細(xì)結(jié)合水和所述化學(xué)結(jié)合水進(jìn)行原位的、低頻、自旋-回應(yīng)核磁共振(NMR)測量。
全文摘要
一種測量固化時(shí)多孔材料性能的方法，該多孔材料在其中包含液體，在固化過程中，所述的液體經(jīng)歷變性作用并且在多孔材料中以不同的相存在，這種方法包括以下幾步對水的每個(gè)相進(jìn)行低頻、自旋-回應(yīng)核磁共振(NMR)測量，根據(jù)預(yù)先確定的混凝土特性和NMR測量之間的關(guān)系，關(guān)聯(lián)該NMR測量或外推該性能。
文檔編號G01R33/44GK1165294SQ97100830
公開日1997年11月19日 申請日期1997年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月11日
發(fā)明者梅爾文·N·米勒, 曼弗雷德·G·普萊默, 穆提·休伯 申請人:努瑪洛格公司