《碳纳米管改性黏土力学性能及微观机制研究》

技术简介：

研究多壁碳纳米管(MWCNTs)改性黏土力学性能，旨在将其应用于垃圾填埋场衬垫材料的设计和施工中。通过三轴压缩试验和扫描电子显微镜(SEM)试验，分析了不同MWCNTs掺量(质量分数，下同)对黏土抗剪强度的影响规律，并从微观结构演化规律方面揭示了宏观力学特性变化机理。三轴试验结果表明，抗剪强度随MWCNTs掺量增加，表现为先增加后减小，0.5%MWCNTs掺量抗剪强度值最大，且掺加多壁碳纳米管试样的抗剪强度均大于未掺入试样；随MWCNTs掺量增加，黏聚力的发展规律与抗剪强度一致，最大值出现在0.5%～1.0%;内摩擦角则随MWCNTs掺量增加表现为先减小后增大，在1%左右MWCNTs掺量处最小。掺入0.5%～1.0%的MWCNTs可以有效提高黏土的抗剪强度。掺加MWCNTs改变土体微观结构是引起其宏观力学特性变化的根本原因。分析SEM结果表明，无MWCNTs掺量的试样中黏土颗粒间接触较为紧密，大、小孔隙分布较为均匀；掺入MWCNTs之后，土样孔隙的数量和尺寸均发生了明显改变。掺量较低时(0.5%),MWCNTs附着在土颗粒表面，填充孔隙使得孔隙尺寸减小，增加了土样的密实性，从而使得抗剪强度增大；随着MWCNTs掺量增加(1%和2%)可以观察到试样孔隙数量增多，但均少于无MWCNTs掺量试样中的孔隙数量，这种现象归因于MWCNTs自身的润滑作用减弱了其对黏土颗粒的吸附胶结作用，导致抗剪强度减小。

研发人员：陈正发;陈振飞;刘健鹏;刘桂凤;李岩;