中文摘要：

在土体介质中掺入可压缩材料可有效吸纳水冻结成冰的体积膨胀，从而消除或者缓解季节性冻融作用给基础工程带来的冻胀或融沉破坏。课题研究了由废铸砂、粉煤灰和聚苯乙烯(EPS)颗粒混合，加适量水泥和水经搅拌、硬化后制成的复合轻质填料在冻融循环作用下的以强度和变形特性为主的关键工程性状及影响机制，研究了温度、水分相互作用下复合填料内部温度梯度分布和水分迁移规律，建立了描述温度和水分变化的水热耦合模型。主要发现包括1）复合填料不仅轻质，而且具有良好的抗冻融性能，与天然填土相比，具有孔隙率高、冻胀变形小、水分迁移量少、温度传导率低、融沉变形小等特点。EPS的含量应控制在1.0%左右。2）复合填料的抗冻融机理主要包括水泥、粉煤灰水化产物形成的粘聚力对冻胀力的抵抗作用，胶结物质和EPS颗粒对水分迁移通道的阻断作用，以及EPS颗粒促使冻胀力的主动释放作用，对冻胀量的容纳作用。3）提高EPS含量会增加填料热阻、减缓温度传导、降低冻结速率和减小冻结深度。EPS含量在0.6%时，水分入流补给量最低（冷温为-5、-10和-15 C）。4）可用推导的水热耦合模型描述在冷温和开放条件下，材料中水分、温度分布规律。