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在 “雙碳" 目標(biāo)引-領(lǐng)下，水泥行業(yè)作為碳排放大戶（占全球人為碳排放的 7%~8%），碳減排壓力日益凸顯。而二氧化碳水泥養(yǎng)護(hù)技術(shù)，既能實(shí)現(xiàn)水泥制品強(qiáng)度提升，又能將 CO?永-久封存于水泥基體中，成為行業(yè)碳減排的關(guān)鍵方向。但如何精準(zhǔn)捕捉養(yǎng)護(hù)過(guò)程中碳吸收、碳封存的動(dòng)態(tài)規(guī)律？低場(chǎng)核磁共振技術(shù)以其無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，正成為該領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)研究的 “核心工具"。
一、水泥行業(yè)碳減排痛點(diǎn)：CO?養(yǎng)護(hù)的 “看不見(jiàn)" 難題
傳統(tǒng)水泥養(yǎng)護(hù)多采用水養(yǎng)方式，不僅耗水量大，還無(wú)法實(shí)現(xiàn)碳減排。而二氧化碳養(yǎng)護(hù)技術(shù)，是通過(guò)將 CO?通入水泥制品，使其與水泥中的硅酸三鈣、硅酸二鈣等礦物發(fā)生碳化反應(yīng)，生成碳酸鈣等物質(zhì) —— 既填充水泥內(nèi)部孔隙、提升制品強(qiáng)度，又能將 CO?固定下來(lái)，實(shí)現(xiàn) “碳封存"。
但實(shí)驗(yàn)研究中，核心難題始終存在：碳吸收量如何精準(zhǔn)量化？碳封存的微觀機(jī)理（如孔隙結(jié)構(gòu)變化、碳化產(chǎn)物分布）如何實(shí)時(shí)追蹤？傳統(tǒng)檢測(cè)方法（如稱重法、電鏡觀察）要么無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，要么會(huì)對(duì)樣品造成破壞，難以全面捕捉養(yǎng)護(hù)過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化。而低場(chǎng)核磁共振技術(shù)的出現(xiàn)，恰好破解了這一 “看不見(jiàn)、測(cè)不準(zhǔn)" 的困境。
二、低場(chǎng)核磁共振技術(shù)：為何適配 CO?水泥養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)？
低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）技術(shù)基于原子核磁共振現(xiàn)象，通過(guò)檢測(cè)水泥樣品中氫核（H）的弛豫信號(hào)，就能反推樣品內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)變化 —— 這與 CO?水泥養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)的需求高度契合：
無(wú)創(chuàng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：無(wú)需破壞樣品，可全程追蹤養(yǎng)護(hù)過(guò)程中水泥內(nèi)部孔隙、水分、碳化產(chǎn)物的動(dòng)態(tài)變化，避免傳統(tǒng)方法 “一測(cè)即毀" 的弊端；
精準(zhǔn)量化分析：通過(guò) T?弛豫時(shí)間譜、孔隙度分布等數(shù)據(jù)，能精準(zhǔn)計(jì)算碳吸收量、碳封存效率，以及水泥孔隙的細(xì)化程度；
操作便捷高效：實(shí)驗(yàn)設(shè)備成本相對(duì)較低、測(cè)試速度快，適合批量樣品檢測(cè)和長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，大幅提升研究效率。
三、低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在 CO?水泥養(yǎng)護(hù)碳吸收碳封存實(shí)驗(yàn)中的實(shí)操應(yīng)用
1. 實(shí)驗(yàn)樣品與養(yǎng)護(hù)方案設(shè)計(jì)
選取普通硅酸鹽水泥制備標(biāo)準(zhǔn)試件（如 40mm×40mm×160mm 棱柱體），分為兩組：對(duì)照組采用標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)組采用 CO?養(yǎng)護(hù)（控制 CO?濃度 20%~100%、溫度 20~60℃、濕度 50%~90%）。實(shí)驗(yàn)核心是用低場(chǎng)核磁共振設(shè)備，全程監(jiān)測(cè)兩組樣品的微觀變化。
2. 低場(chǎng)核磁檢測(cè)指標(biāo)與數(shù)據(jù)分析
孔隙結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)：水泥中的水分存在于不同尺寸孔隙中（大孔、中孔、小孔），氫核弛豫信號(hào)與孔隙尺寸正相關(guān)。CO?養(yǎng)護(hù)時(shí)，碳化產(chǎn)物填充孔隙，大孔減少、小孔增多，T?弛豫時(shí)間譜會(huì)向短弛豫時(shí)間方向偏移 —— 通過(guò)譜圖變化可精準(zhǔn)分析孔隙細(xì)化程度，間接反映碳封存效果；
碳吸收量量化：碳化反應(yīng)會(huì)消耗水泥中的結(jié)合水，結(jié)合水的氫核信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨碳吸收量增加而降低。通過(guò)對(duì)比養(yǎng)護(hù)前后氫核信號(hào)強(qiáng)度變化，可建立 “信號(hào)強(qiáng)度 - 碳吸收量" 關(guān)聯(lián)模型，實(shí)現(xiàn)碳吸收量的實(shí)時(shí)量化；
碳化深度追蹤：隨著 CO?向水泥內(nèi)部滲透，碳化區(qū)域的氫核信號(hào)會(huì)發(fā)生特征變化。通過(guò)分析不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間下的核磁信號(hào)分布，可精準(zhǔn)追蹤碳化深度，判斷碳封存的均勻性。
四、實(shí)驗(yàn)價(jià)值：低場(chǎng)核磁助力水泥碳封存技術(shù)落地
通過(guò)低場(chǎng)核磁共振技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，可明確 CO?養(yǎng)護(hù)參數(shù)（濃度、溫度、時(shí)間）與碳吸收量、水泥強(qiáng)度、孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)規(guī)律 —— 比如找到 “碳封存效率-最-高 + 水泥強(qiáng)度最-優(yōu)" 的養(yǎng)護(hù)參數(shù)組合，為工業(yè)化應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。
例如，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在 CO?濃度 70%、溫度 40℃、養(yǎng)護(hù) 24h 條件下，水泥試件碳吸收量可達(dá) 25kg/m3，抗壓強(qiáng)度較水養(yǎng)提升 30%，且孔隙率降低 15%。這些數(shù)據(jù)通過(guò)低場(chǎng)核磁技術(shù)精準(zhǔn)獲取，為水泥行業(yè)碳減排提供了可落地的技術(shù)路徑。
五、展望：低場(chǎng)核磁開(kāi)啟水泥碳封存研究新賽道
隨著 “雙碳" 目標(biāo)推進(jìn)，二氧化碳水泥養(yǎng)護(hù)技術(shù)將迎來(lái)規(guī)?；瘧?yīng)用，而低場(chǎng)核磁共振技術(shù)作為 “微觀探測(cè)利器"，未來(lái)將在更多場(chǎng)景發(fā)揮作用：比如研究不同水泥品種（低熱水泥、硫鋁酸鹽水泥）的碳封存特性，優(yōu)化工業(yè)級(jí) CO?養(yǎng)護(hù)設(shè)備參數(shù)，甚至監(jiān)測(cè)服役期水泥制品的碳封存穩(wěn)定性。
低場(chǎng)核磁共振技術(shù)與二氧化碳水泥養(yǎng)護(hù)的結(jié)合，不僅解決了碳吸收碳封存實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)難題，更推動(dòng)了水泥行業(yè)從 “高碳生產(chǎn)" 向 “低碳養(yǎng)護(hù)" 的轉(zhuǎn)型，為實(shí)現(xiàn) “雙碳" 目標(biāo)注入強(qiáng)勁動(dòng)力。
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