resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)resar-823Research ArticleНауки о ЗемлеEarth sciencesСканирующая калориметрия фазовых переходов поровых растворов NaCl и CaCl2 в грунтах при отрицательных температурахResearch of Phase Transitions Pore Solutions of NaCl and CaCl2 on a Differential Scanning Calorimeter DSCСтаростинЕгор ГаврильевичStarostinEgor Gavrilievich

СТАРОСТИН Егор Гаврильевич – д.т.н., директор, e.g.starostin@iptpn.ysn.ru;

e.g.starostin@iptpn.ysn.ruПетровЕгор ЕгоровичPetrovEgor Egorovich

ПЕТРОВ Егор Егорович – д.т.н., проф., тел. (4112)49-69-65;

e.g.starostin@iptpn.ysn.ruЛаптеваОльга ИвановнаLaptevaOlga Ivanovna

ЛАПТЕВА Ольга Ивановна – ст. преподаватель, аспирант, laptevaoi06@mail.ru;

laptevaoi06@mail.ruТаппыроваНадежда ИвановнаTappyrovaNadezhda Ivanovna

ТАППЫРОВА Надежда Ивановна – вед. инженер, nadejda.tappyrova@yandex.ru.

nadejda.tappyrova@yandex.ruИнститут физико-технических проблем Севера СО РАНРоссияInstitute of Physical and Technical Problems of the North SB RASRussian FederationИнститут математики и информатики Северо-Восточного федерального университетаРоссияInstitute of Mathematics and Informatics North-Eastern Federal UniversityRussian FederationФизико-технический институт Северо-Восточного федерального университетаРоссияPhysics and Technology Institute North-Eastern Federal UniversityRussian Federation2015120520252045357Copyright © Старостин Е.Г., Петров Е.Е., Лаптева О.И., Таппырова Н.И., 20252025Старостин Е.Г., Петров Е.Е., Лаптева О.И., Таппырова Н.И.Starostin E.G., Petrov E.E., Lapteva O.I., Tappyrova N.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/823

При отрицательных температурах фазовый состав поровой воды определяет весь спектр свойств горных пород и строительных материалов, играет доминирующую роль в происходящих в них физико-химических и механических процессах. Представлены результаты исследования фазовых переходов поровых растворов в различных видах грунтов в широком интервале отрицательной температуры. Исследования фазовых переходов поровых растворов NaCl, CaCl2 в песке, суглинке и глине проведены на дифференциальном сканирующем калориметре DSC L63. Концентрация растворов NaCl и CaCl2 варьировалась в интервале от 5 до 20 %. Образцы охлаждались от комнатной температуры до начальной температуры –100°C со скоростью 5 °C/мин. После выстойки при начальной температуре в течение 30 мин образцы нагревали до 10 °C со скоростью 2 °C/мин. Исследования подтверждают сложный характер влияния твердого скелета горных пород на условия фазового равновесия порового раствора и показывают необходимость подробных исследований фазового состава засоленных грунтов в каждом конкретном случае. Показано, что под воздействием твердого скелета горных пород и растворенных веществ происходит сдвиг эвтектических температур, который зависит от дисперсности твердого скелета и концентрации порового раствора.

At negative Celsius temperatures the phase composition of pore water determines the whole spectrum of rocks’ and construction materials’ properties. It has a dominant role in the physical, chemical and mechanical processes which take place in them. The paper presents some results of the phase transitions study of pore solutions in a variety of soils over a wide range of negative temperatures. The studies of NaCl, CaCl2 pore solutions phase transitions in sand, loam and clay were carried out using a differential scanning calorimeter DSC L63. The concentration of NaCl and CaCl2 solutions varied from 5 to 20%. The samples were cooled down from a room temperature to an initial temperature of -100°C at the rate of 5 °C/min. After being kept at an initial temperature for 30 min, the samples were heated to 10°C at the rate of 2°C/min. The studies confirm the complex nature of the influence of rock’s hard skeleton onto the phase equilibrium conditions of the pore solution, and show the need for detailed studies of the saline soils phase composition in each particular case. It is shown that rock’s hard skeleton and solutes are the factors influencing the shift of the eutectic temperatures, which depends on the dispersion of the hard skeleton and pore solution concentration.

дифференциальный сканирующий калориметрфазовый составфазовые переходыкриолитозонаэндотермический эффектнезамерзшая водапоровый растворэвтектикадисперсная средавысокодисперсный грунтdifferential scanning calorimeterphase compositionphase transitionspermafrostendothermic effectunfrozen waterpore solutioneutecticdispersion mediumfinely groundРабота выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 14-05-00328).ReferencesЕршов Э.Д., Акимов Ю.П., Чеверев В.Г. и др. Фазовый состав влаги в мерзлых породах. – М.: Издво МГУ, 1979. – 190 с.Ершов Э.Д., Акимов Ю.П., Чеверев В.Г. и др. Фазовый состав влаги в мерзлых породах. – М.: Издво МГУ, 1979. – 190 с.Старостин Е.Г., Лебедев М.П. Свойства связанной воды в дисперсных породах. Часть I. Вязкость, диэлектрическая проницаемость, плотность, поверхностное натяжение // Криосфера Земли. – 2014. – № 3. – С. 46–54.Старостин Е.Г., Лебедев М.П. Свойства связанной воды в дисперсных породах. Часть I. Вязкость, диэлектрическая проницаемость, плотность, поверхностное натяжение // Криосфера Земли. – 2014. – № 3. – С. 46–54.Старостин Е.Г., Лебедев М.П. Свойства связанной воды в дисперсных породах. Часть II. Теплота кристаллизации // Криосфера Земли. – 2014. – № 4. – С. 39–46.Старостин Е.Г., Лебедев М.П. Свойства связанной воды в дисперсных породах. Часть II. Теплота кристаллизации // Криосфера Земли. – 2014. – № 4. – С. 39–46.A DSC study of thermal transitions of apple systems at several water contents // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2000. – Vol. 61. – P. 351–362.A DSC study of thermal transitions of apple systems at several water contents // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2000. – Vol. 61. – P. 351–362.Lee K.Y., Ha W.S. DSC studies on bound water in silk fibroin/S-carboxymethyl kerateine blend films // Polymer. – 1999. – Vol. 40.– P. 4131–4134.Lee K.Y., Ha W.S. DSC studies on bound water in silk fibroin/S-carboxymethyl kerateine blend films // Polymer. – 1999. – Vol. 40.– P. 4131–4134.Liesebach J., Lim M., Rades T. Determination of unfrozen matrix concentrations at low temperatures using stepwise DSC // Thermochimica Acta. – 2004. – Vol.Liesebach J., Lim M., Rades T. Determination of unfrozen matrix concentrations at low temperatures using stepwise DSC // Thermochimica Acta. – 2004. – Vol.– P. 43–51.– P. 43–51.Степанов А.В. Влияние растворенных солей на теплофизические свойства глинистого грунта // Разработка методов тепловой защиты для инженерных сооружений на Крайнем Севере. – Якутск: изд. ЯГУ, 1983. – С. 68–78.Степанов А.В. Влияние растворенных солей на теплофизические свойства глинистого грунта // Разработка методов тепловой защиты для инженерных сооружений на Крайнем Севере. – Якутск: изд. ЯГУ, 1983. – С. 68–78.Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. – М.: Наука, 1976. – 504 с.Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. – М.: Наука, 1976. – 504 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.