微胶囊相变材料改良粉质黏土的冻胀特性研究

作者：饶有致; 刘建坤^*; 常丹

来源：冰川冻土, 2023, 45(01): 186-200.

• 微胶囊相变材料
• 冻融过程
• 冻胀
• 水分迁移

微胶囊相变材料(microencapsulated phase change material, mPCM)具有出色的储热能力，可以减轻季节冻土在冻结和融化过程中的温度波动。使用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和热分析等研究手段，全面评估2种分别以硬脂酸丁酯和石蜡为芯材，SiO2为壳材的mPCM(B-PCM, P-PCM)的物化表征，再以兰州地区粉质黏土为研究对象，通过冻融过程和冻胀试验研究4%、8%、10%掺量的mPCM对粉质黏土冻胀特性的影响。试验结果表明：mPCM在相变过程中释放的潜热为土体提供了保温效果，10%添加量的mPCM复合土试样从10℃下降至-10℃所需的时间较于素土试样延长约70%。土体的冻胀变形、冻结深度和含水率变化率随mPCM掺量的提高而降低；B-PCM和P-PCM核壳比的差异导致其冻胀后的水分迁移幅度表现出不同的趋势。总体而言，mPCM对土体的正面影响表现为提升保温性能、抑制冻胀变形等，但其添加量超多8%后会引起土体浅表层的冻胀加剧，这与SiO2壳材的吸水性有关。

• 单位
  中山大学; 土木工程学院