针对我国复杂工业污染场地,研发了多种膨润土系柔性竖向阻隔材料。研究了系列材料的施工和易性,明确了在无机盐溶液、重金属污染物作用下改性膨润土滤饼、屏障材料的防渗性能与浓度的关联性,并结合 X 射线衍射、微观扫描电镜能谱、Zeta电位等系列微观测试结果,查明了改性膨润土防渗阻隔性能的提升机理。研制出针对工程屏障的土柱化学渗透试验系统,并获得授权发明专利,该装置能测定工程屏障和天然粘土针对无机盐、重金属、有机物的有效扩散系数、阻滞因子和化学渗透膜效率系数三参数。已采用该装置研究了土-改性膨润土竖向工程屏障材料针对重金属的化学渗透膜效应及扩散特性。研究了铅-锌复合污染地下水作用下改性膨润土的液限、膨胀指数、比重等土性基本参数的影响;明确了重金属污染地下水作用下的系列柔性阻隔材料的压缩固结特性及防渗性能,结合微观试验结果揭示了土-改性膨润土屏障渗透系数变化机制,并明确了膨胀指数、液限与渗透系数的内在关联。开发了针对农药污染场地长效阻隔、化学相容和抗地下水侵蚀性能的高效复合竖向阻隔技术;开展各类污染场地中各类阻控材料的击穿时间分析,揭示阻隔屏障服役寿命主控因素,优化关键设计参数。
研发了强度可控刚性阻隔材料,并研究其施工和易性(坍落度)、渗透系数、无侧限抗压强度等特性,查明其防渗阻隔重金属与有机污染物的机理和性能,更好面向长江经济带数量庞大的化工污染场地风险管控实施的重要需求,明确了重金属污染物浓度、膨润土掺量、养护时间对渗透系数和强度特性的影响规律,该材料对重金属与硫酸盐污染物具有高化学相容性,优于水泥基阻隔材料,同时具有更低的碳排放与良好的经济效益。并通过微观测试明确了其改良机理。研发的刚性阻隔材料已授权发明专利,广泛应用于对竖向工程屏障有一定抗剪切强度需要的场景,例如竖向屏障侧邻基坑开挖工程等。
上述成果已应用在数个污染场地的风险管控实体工程,具有良好的经济环境效益与应用前景。