摘要
以凹凸棒土为改良隔离墙材料，通过渗透试验分析凹凸棒土掺量、苯酚质量浓度和干湿/冻融循环作用对隔离墙渗透系数的影响，结合核磁共振试验研究隔离墙孔隙结构，讨论凹凸棒土的掺入对干湿/冻融循环作用下隔离墙防渗效果的影响.结果表明：隔离墙渗透系数随凹凸棒土掺量增大而减小，随干湿/冻融循环次数增加而增大，不随苯酚质量浓度变化而变化；凹凸棒土可使干湿/冻融循环作用下隔离墙的渗透系数降低，且随着干湿/冻融循环次数的增加，隔离墙中小孔隙分布减少，中孔隙增多；凹凸棒土可增强隔离墙的防渗效果，亦可抑制干湿/冻融循环作用对其产生的破坏；冻融循环作用对隔离墙渗透系数及孔隙结构的影响大于干湿循环作用.
随着煤化工企业的发展，产生了大量的煤化工废水或淤泥质废物，它们的堆积存放需隔离处理，否则会造成周围土体及水源污染.土-膨润土隔离墙常被用来阻隔污染物的运移，如何提高隔离墙对污染物的阻隔性能得到广泛关注.杜延军
凹凸棒土具有较好的阳离子交换性、吸水性，且比表面积大，黏结性好.以凹凸棒土为改良隔离墙材料，通过渗透试验及核磁共振试验研究改良后隔离墙渗透系数λ的变化，分析隔离墙孔隙结构，讨论掺加凹凸棒土对干湿/冻融循环作用下隔离墙防渗效果的影响，以期为有机污染场地的隔离、封闭提供理论依据与参数支持.
隔离墙材料为风积沙土和膨润土.风积沙土取自库布齐沙漠，其级配较差，粉黏粒含量少，无黏结性；膨润土为钙基膨润土，其吸附性及膨胀性良好，与水、细沙拌和后有较好的可塑性和黏结性，其中的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO含量（质量分数，文中涉及的含量、配合比等均为质量分数或质量比）分别为69.36%、15.53%、2.82%、1.89%.用有独特晶体结构且性能较好的凹凸棒土作为改良隔离墙材料，其中的SiO2、MgO、Al2O3、Fe2O3含量分别为60.12%、8.51%、8.45%、4.65%.经处理后的煤化工废水或淤泥质废物中含有包括酚类、多环芳香族化合物等在内的多种污染物，用苯酚溶液代替这些污染物作为渗透液，其质量浓度ρ=0、0.5、1.0、2.0、4.0 g/L.
美国环境保护署EPA规定污染场地隔离材料中水化膨润土马氏漏斗黏度应在36 s以上，坍落度在100~150 mm较为合适，因此选用配合比m（膨润土）∶m（水）∶m（风积沙）=1∶3∶9.凹凸棒土的掺量wa以风积沙与膨润土的总质量计，设定wa=0%、3%、5%、8%、10%，对应的隔离墙分别记为IW0、IW3、IW5、IW8、IW10.干湿循环制度为：将试样放入（45±3） ℃的烘箱中12 h，取出后在试样上下面覆盖透水石后，将其浸入水中，吸水3 h，此为1个干湿循环.冻融循环制度为：将试样放入-20 ℃的工业冰箱中，12 h后取出放入标准养护室中养护4 h，此为1个冻融循环.设定干湿/冻融循环次数n=0、1、2、3.
凹凸棒土对隔离墙渗透系数的影响见
图1 凹凸棒土对隔离墙渗透系数的影响
Fig.1 Influence of attapulgite on permeability coefficient of isolation walls
t=20 min时，干湿循环作用下隔离墙渗透系数的变化曲线见
图2 干湿循环作用下隔离墙渗透系数的变化曲线
Fig.2 Variation curves of permeability coefficient of isolation walls under dry‑wet cycles（t=20 min）
干湿循环作用下渗透时间对隔离墙渗透系数的影响见
冻融循环作用下隔离墙渗透系数的变化曲线见
图3 冻融循环作用下隔离墙渗透系数的变化曲线
Fig.3 Variation curves of permeability coefficient of isolation wall under freeze‑thaw cycles
由于膨润土中蒙脱石含量较高，晶粒较小，比表面积较大，且层间作用力较弱，在溶剂中易剥离、膨胀、分离而形成更薄的单晶片，使蒙脱石具有更大的内表面积，因此膨润土具有较高的吸附能
凹凸棒土掺量对隔离墙孔隙分布的影响见
图4 凹凸棒土掺量对隔离墙孔隙分布的影响
Fig.4 Effects of wa on the pore size distribution of isolation walls
干湿循环作用下隔离墙孔隙分布见
图5 干湿循环作用下隔离墙孔隙分布
Fig.5 Pore size distribution of isolation wall under dry‑wet cycles
冻融循环作用下隔离墙孔隙分布见
图6 冻融循环作用下隔离墙孔隙分布
Fig.6 Pore size distribution of isolation wall under freeze‑thaw cycles
（1）凹凸棒土的掺入可使隔离墙渗透系数大幅降低，随着其掺量的增大，隔离墙渗透系数的降低趋势逐渐减缓；隔离墙渗透系数随干湿/冻融循环次数增加而增大，不随苯酚质量浓度变化而变化.
（2）未进行冻融/干湿循环时，随着凹凸棒土掺量的增大，隔离墙内部孔隙半径减小，且有极少的大孔隙；随着干湿、冻融循环次数的增加，隔离墙内部结构破坏加剧，小孔隙分布减少，中孔隙增加.
（3）凹凸棒土颗粒具有较好的吸附性与黏结性，可填充土体孔隙，增大其掺量可降低隔离墙的孔隙率，减轻干湿、冻融循环作用对隔离墙的破坏作用，使隔离墙渗透系数减小.
（4）冻融循环作用对隔离墙渗透系数及孔隙结构的影响大于干湿循环作用.
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