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高温热处理对红砂岩孔隙度的影响:核磁共振分析( Effects of high-temperature thermal treatment on the porosity of red sandstone: an NMR analysis )
H Zhang Q Sun H Jia Z Dong T Luo
高温严重影响红砂岩的物性,尤其是孔隙。了解其机理对于地下气化后的煤炭开采、地热能利用、核废料的深埋等具有重要意义。利用核磁共振(NMR)检测孔结构特征,扫描电镜(SEM)和偏振光显微镜(PLM)研究其变化机理。利用核磁共振技术观察了不同温度处理后红砂岩的横向弛豫时间(T2)和信号强度,从而得到了红砂岩的孔隙状况,最后得到了温度对红砂岩孔隙结构的影响。利用SEM和PLM对红砂岩的孔隙进行了显微照片,以帮助解释红砂岩的微观结构变化过程,特别是温度对孔隙特征、颗粒形态和分布的影响。研究表明,红砂岩经25~1300°C热处理后,孔隙和强度特征发生了明显的阶段性变化。在500°C前,孔隙率和内部晶粒结构变化不大,孔径和分布范围增大。500-1000°C时,红砂岩微孔收缩,中孔和大孔发育,强度下降。1000°C以后,组成砂岩的颗粒融化并填充许多孔隙,降低孔隙度。微孔比例下降,中孔和大孔增加。此外,砂岩内部和上面出现了大量气泡孔,推测是CO2等气体和脱水颗粒产生的水蒸气造成的。孔隙和胶结状态随温度的变化是影响红砂岩抗拉强度的主要因素。
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