膨润土吸湿过程中膨胀力演化及水分分布特征

压实膨润土被广泛地用作密封阻隔材料，其膨胀力变化对于工程设计十分重要。采用蒸汽平衡法控制吸力，研究增湿过程中的膨胀力变化规律，并采用核磁共振（NMR）和X射线衍射（XRD）技术，分析吸湿过程中土体水分分布状态与宏观膨胀行为的关联机制。结果表明，在控制湿度条件下，随着吸力降低，膨胀力先线性增加后稍稍降低；当吸力超过21.8 MPa后，不同干密度试样的含水率基本一致，在低吸力段，含水率随干密度降低而增加；吸湿过程中膨润土矿物晶层间逐层吸水，形成不超过2层水分子厚度吸附水；利用T2分布曲线计算了不同干密度试样的吸附水和毛细水含量，发现膨润土中主要为吸附水，存在少量毛细水（<5%）。分析认为，在吸湿过程中，水分首先吸附到层间区域，膨胀力线性增加，当形成少量毛细水后，颗粒滑移导致膨胀力降低。即，膨胀力的演化在高吸力下受层间水合作用控制，在低吸力下受孔隙结构变化影响。