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二氧化碳養(yǎng)護(hù)水泥技術(shù)，結(jié)合低場核磁共振（LF-NMR）這一無損監(jiān)測手段，為建筑領(lǐng)域節(jié)能減排提供了富有前景的解決方案。下面就來聊聊二氧化碳水泥養(yǎng)護(hù)技術(shù)如何吸收和封存碳，以及低場核磁共振技術(shù)在其中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。
二氧化碳養(yǎng)護(hù)與碳捕獲技術(shù)
二氧化碳養(yǎng)護(hù)是一種創(chuàng)新的建筑材料生產(chǎn)技術(shù)，它通過利用工業(yè)排放的二氧化碳對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
這背后的核心是碳化反應(yīng)：二氧化碳與水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣等組分反應(yīng)，生成碳酸鈣（CaCO3）和硅膠。
這個(gè)過程不僅固定了二氧化碳，也改變了材料的微觀結(jié)構(gòu)。
具體來說，這種技術(shù)主要通過兩種方式實(shí)現(xiàn)碳捕獲：
直接碳化：二氧化碳?xì)怏w在壓力下被強(qiáng)制送入混凝土內(nèi)部，與水泥中的鈣、鎂等陽離子直接反應(yīng)，形成穩(wěn)定的碳酸鹽礦物。
利用工業(yè)固廢：一些研究探索使用工業(yè)副產(chǎn)品作為原材料。例如，利用赤泥和粉煤灰制備的地聚物注漿材料，在CO?養(yǎng)護(hù)下也能發(fā)生碳化反應(yīng)，封存二氧化碳。
低場核磁共振技術(shù)的監(jiān)測作用
低場核磁共振（LF-NMR）技術(shù)，作為一種快速、無損、精確的分析方法，在材料科學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
它就像一雙“微觀眼"，讓我們能實(shí)時(shí)、無損地窺探水泥基材料在二氧化碳養(yǎng)護(hù)過程中內(nèi)部的細(xì)微變化。
1. 追蹤水分消耗與遷移
LF-NMR技術(shù)能夠準(zhǔn)確測定材料中的含水量及水分子的狀態(tài)變化。在二氧化碳養(yǎng)護(hù)過程中，水泥孔隙中的水分會(huì)參與反應(yīng)。通過監(jiān)測LF-NMR信號(hào)（主要是氫核信號(hào)）的弛豫時(shí)間和信號(hào)幅度變化，可以推斷水分的消耗、遷移以及反應(yīng)進(jìn)程。
2. 揭示孔隙結(jié)構(gòu)演變
二氧化碳養(yǎng)護(hù)會(huì)顯著影響水泥基材料的孔隙結(jié)構(gòu)。LF-NMR的弛豫時(shí)間分布與材料的孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。研究表明，在二氧化碳養(yǎng)護(hù)水泥過程中，LF-NMR的整體信號(hào)隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的變長呈現(xiàn)左移（弛豫時(shí)間變短）、且不斷降低的表現(xiàn)。這反映了材料內(nèi)部孔隙的細(xì)化以及水分狀態(tài)的改變。
3. 區(qū)分不同狀態(tài)的水分
通過先進(jìn)的信號(hào)反演模型（如APRIL模型），LF-NMR甚至可以將養(yǎng)護(hù)過程中水泥基材料內(nèi)部的層間水、凝膠水以及毛細(xì)水進(jìn)行有效劃分。這有助于研究者更精細(xì)地理解二氧化碳與不同組分水分的反應(yīng)過程。
應(yīng)用案例：定量表征水泥水化程度
實(shí)際應(yīng)用與未來展望
在實(shí)際操作中，研究人員會(huì)先將水泥試樣進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)，然后將其置于專用的核磁共振夾持器中，通入一定壓力和濃度的二氧化碳進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并同步進(jìn)行LF-NMR測試。這種方法集養(yǎng)護(hù)與實(shí)時(shí)在線監(jiān)測于一體，為優(yōu)化養(yǎng)護(hù)工藝（如確定最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)間、壓力、二氧化碳濃度）提供了直接的數(shù)據(jù)支持。
盡管二氧化碳養(yǎng)護(hù)水泥技術(shù)展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，仍面臨一些挑戰(zhàn)，例如需要進(jìn)一步研究二氧化碳對水泥水化過程及材料長期耐久性的影響。
低場核磁共振技術(shù)在此過程中，也將繼續(xù)作為強(qiáng)大的研究工具，幫助科學(xué)家們更深入地理解反應(yīng)機(jī)理，優(yōu)化工藝參數(shù)，推動(dòng)這項(xiàng)綠色技術(shù)走向成熟。
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