相变材料改良膨胀土冻融性能试验研究及微观机理分析

作者：黄英豪; 陈永; 朱洵; 吴志强; 朱锐; 王硕; 吴敏

来源：岩土工程学报, 2021, 43(11): 1994-2002.

• 冻融循环
• 膨胀土
• 相变材料
• 体积变形
• 无侧限抗压强度
• 差示扫描量热法
• 电镜扫描

季冻区膨胀土经历的复杂冻融过程会造成土体冻融性能的劣化。相变材料在相变过程中能够以潜热的形式储存和释放大量能量,可用于改良土体的冻融性能。以北疆高寒地区渠基膨胀土为研究对象,室内模拟渠道沿线实际气候条件的冻融循环试验,选用石蜡基液体相变材料(pPCM)和石蜡基微胶囊相变材料(mPCM),对经历冻融循环后不同相变材料掺入量的改良膨胀土进行体积变形试验、无侧限抗压强度试验、DSC热循环试验和SEM电镜扫描试验,结果表明:pPCM在一定程度提高了土体破坏时的韧性;在改善渠基土内部温度场,提升土体的热稳定性方面性能要略优于mPCM。mPCM可以降低土体的胀缩变形;有效抑制了土体强度的衰减,以8%的掺量最为显著;mPCM减小了冻融对土体微观孔隙损伤的影响,宏观上减弱了冻融循环对土体强度的衰减作用。试验研究表明,mPCM改良膨胀土在抵抗反复冻融循环问题上具有明显的优势,可为实际工程设计提供参考。

• 单位
  南京水利科学研究院