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我国城市地下水土污染严重，威胁居民健康和生态环境，制约城市土地再利用，亟需有效控制和治理。矿渣-水泥-膨润土是一种渗透性低、峰值应变小、具有一定抗剪强度的竖向防污隔离墙材料，可将污染土体围封，使其与外界环境隔绝，达到防止污染物扩散的效果，在污染场地防治和修复工程中有广阔的应用前景。但矿渣-水泥-膨润土材料在国内使用较少，基本性能方面的研究不足，鲜有对其材料性能随配比、龄期变化的系统研究。
针对上述研究现状，本文采用国内本土生产的山东潍坊膨润土、强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、高炉矿渣细粉配制试样，在研究上述材料及矿渣-水泥-膨润土基本特性的基础上，通过试验针对18种矿渣-水泥-膨润土配比试样的渗透性能及力学性能进行系统研究。
（1)分别测定了膨润土、矿渣、水泥、矿渣-水泥-膨润土的粘度、比重、矿物成分、粒径、密度、含水量等基本特性，介绍了矿渣-水泥-膨润土试验材料试样制备与养护方法。测试结果表明:本文所用膨润土为钠基膨润土。矿渣颗粒比重为2.22，比普通土颗粒的比重小。矿渣-水泥-膨润土试样含水量范围为250％～480％，显著高于水泥土的含水量，孔隙比范围为86％～91.4％，可见所研究的矿渣-水泥-膨润土是一种高含水量、高孔隙比的土质材料。矿渣-水泥-膨润土含水量随复合胶凝材料含量和龄期增加而降低，但矿渣替代率对含水量的影响不明显。矿渣-水泥-膨润土材料28天密度范围为1.12g/cm3～1.25g/cm3，相比于一般土密度较小，且变化范围较小。矿渣-水泥-膨润土材料密度随复合胶凝材料含量的增加、矿渣替代率的减小而增大。
(2)采用无侧限抗压强度试验研究了配比、龄期对矿渣-水泥-膨润土材料强度的影响。研究结果表明:90天龄期内的矿渣-水泥-膨润土无侧限抗压强度范围为3.31kPa～167.1kPa，明显低于同龄期水泥土和塑性混凝土;龄期28天的无侧限抗压强度均低于100kPa。90天龄期内的不同配比矿渣-水泥-膨润土无侧限抗压试验的峰值应变接近，范围为2.1～3.6％;相比塑性混凝土矿渣-水泥-膨润土峰值应变较大，表明其抗变形能力较好。矿渣-水泥-膨润土的无侧限抗压强度随龄期的增长而增长，但增长速度随龄期的增长而减缓。无侧限抗压强度在前28天增长较快，约为90天强度的60％～80％;无侧限抗压强度基本在60天左右稳定，约为90天强度的90％。矿渣-水泥-膨润土随矿渣替代率增大，水泥掺量减小，无侧限抗压强度减小明显;同时，矿渣替代率越低的矿渣-水泥-膨润土，长期无侧限抗压强度与28天龄期强度的比值越大（相对增幅越大）。但是，相同矿渣替代率矿渣-水泥-膨润土，长期无侧限抗压强度与28天龄期强度的比值相近。
(3)采用柔性壁渗透仪测试不同配比矿渣-水泥-膨润土材料的渗透系数，研究了复合胶凝材料含量、矿渣替代率、龄期对渗透系数的影响规律，结合试样的体积应变及环境扫描电镜图像分析了试验结果的合理性。研究结果表明:本文测试中的大部分矿渣.水泥.膨润土渗透系数在1×10-6cm/s数量级，高于一般防污隔离墙的渗透系数要求;渗透系数测试前在100kPa的等向固结压力下，大部分龄期、配比的矿渣-水泥-膨润土试样水化形成的结构性被破坏，体积应变大于0.15;本文测试中，矿渣-水泥-膨润土随着龄期增长，水化程度增高，压缩性减小，在相同固结压力下体积应变减小，造成渗透系数随龄期增长而增大，但增大速率随龄期增长而减缓，渗透系数增大期间主要集中于前60天;随着矿渣替代率增大或者复合胶凝材料含量减小，固结时体积应变增大、孔隙率减小，因此矿渣-水泥-膨润土的渗透系数随矿渣替代率增大或者复合胶凝材料含量减小而减小。
(4)采用压电陶瓷弯曲元测试矿渣-水泥-膨润土试样剪切波速的方法，研究了复合胶凝材料含量、矿渣替代率、龄期对剪切波速与剪切模量的影响规律。试验结果表明，矿渣-水泥-膨润土的剪切波速随龄期的增长、矿渣替代率的减小、复合胶凝材料含量的增大而增大;本文试验中，矿渣-水泥-膨润土的剪切波速明显低于同龄期水泥土的剪切波速，这主要由于矿渣-水泥-膨润土含水量显著高于水泥土;发现矿渣-水泥-膨润土的硬化发展规律与矿渣替代率紧密相关，与复合胶凝材料掺入量相关性不明显，基于试验结果提出了矿渣-水泥-膨润土的剪切模量随龄期的预测公式。
针对上述研究现状，本文采用国内本土生产的山东潍坊膨润土、强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥、高炉矿渣细粉配制试样，在研究上述材料及矿渣-水泥-膨润土基本特性的基础上，通过试验针对18种矿渣-水泥-膨润土配比试样的渗透性能及力学性能进行系统研究。
（1)分别测定了膨润土、矿渣、水泥、矿渣-水泥-膨润土的粘度、比重、矿物成分、粒径、密度、含水量等基本特性，介绍了矿渣-水泥-膨润土试验材料试样制备与养护方法。测试结果表明:本文所用膨润土为钠基膨润土。矿渣颗粒比重为2.22，比普通土颗粒的比重小。矿渣-水泥-膨润土试样含水量范围为250％～480％，显著高于水泥土的含水量，孔隙比范围为86％～91.4％，可见所研究的矿渣-水泥-膨润土是一种高含水量、高孔隙比的土质材料。矿渣-水泥-膨润土含水量随复合胶凝材料含量和龄期增加而降低，但矿渣替代率对含水量的影响不明显。矿渣-水泥-膨润土材料28天密度范围为1.12g/cm3～1.25g/cm3，相比于一般土密度较小，且变化范围较小。矿渣-水泥-膨润土材料密度随复合胶凝材料含量的增加、矿渣替代率的减小而增大。
(2)采用无侧限抗压强度试验研究了配比、龄期对矿渣-水泥-膨润土材料强度的影响。研究结果表明:90天龄期内的矿渣-水泥-膨润土无侧限抗压强度范围为3.31kPa～167.1kPa，明显低于同龄期水泥土和塑性混凝土;龄期28天的无侧限抗压强度均低于100kPa。90天龄期内的不同配比矿渣-水泥-膨润土无侧限抗压试验的峰值应变接近，范围为2.1～3.6％;相比塑性混凝土矿渣-水泥-膨润土峰值应变较大，表明其抗变形能力较好。矿渣-水泥-膨润土的无侧限抗压强度随龄期的增长而增长，但增长速度随龄期的增长而减缓。无侧限抗压强度在前28天增长较快，约为90天强度的60％～80％;无侧限抗压强度基本在60天左右稳定，约为90天强度的90％。矿渣-水泥-膨润土随矿渣替代率增大，水泥掺量减小，无侧限抗压强度减小明显;同时，矿渣替代率越低的矿渣-水泥-膨润土，长期无侧限抗压强度与28天龄期强度的比值越大（相对增幅越大）。但是，相同矿渣替代率矿渣-水泥-膨润土，长期无侧限抗压强度与28天龄期强度的比值相近。
(3)采用柔性壁渗透仪测试不同配比矿渣-水泥-膨润土材料的渗透系数，研究了复合胶凝材料含量、矿渣替代率、龄期对渗透系数的影响规律，结合试样的体积应变及环境扫描电镜图像分析了试验结果的合理性。研究结果表明:本文测试中的大部分矿渣.水泥.膨润土渗透系数在1×10-6cm/s数量级，高于一般防污隔离墙的渗透系数要求;渗透系数测试前在100kPa的等向固结压力下，大部分龄期、配比的矿渣-水泥-膨润土试样水化形成的结构性被破坏，体积应变大于0.15;本文测试中，矿渣-水泥-膨润土随着龄期增长，水化程度增高，压缩性减小，在相同固结压力下体积应变减小，造成渗透系数随龄期增长而增大，但增大速率随龄期增长而减缓，渗透系数增大期间主要集中于前60天;随着矿渣替代率增大或者复合胶凝材料含量减小，固结时体积应变增大、孔隙率减小，因此矿渣-水泥-膨润土的渗透系数随矿渣替代率增大或者复合胶凝材料含量减小而减小。
(4)采用压电陶瓷弯曲元测试矿渣-水泥-膨润土试样剪切波速的方法，研究了复合胶凝材料含量、矿渣替代率、龄期对剪切波速与剪切模量的影响规律。试验结果表明，矿渣-水泥-膨润土的剪切波速随龄期的增长、矿渣替代率的减小、复合胶凝材料含量的增大而增大;本文试验中，矿渣-水泥-膨润土的剪切波速明显低于同龄期水泥土的剪切波速，这主要由于矿渣-水泥-膨润土含水量显著高于水泥土;发现矿渣-水泥-膨润土的硬化发展规律与矿渣替代率紧密相关，与复合胶凝材料掺入量相关性不明显，基于试验结果提出了矿渣-水泥-膨润土的剪切模量随龄期的预测公式。