水泥-膨润土材料作为一种渗透系数极低的人工合成材料,在欧洲和美国广泛用于浇筑垂直防渗墙。目前,该材料在国内尚未大面积运用,但随着国内生态文明建设的不断深入,对土壤环境保护的重视,垂直防渗墙技术因其造价低,施工方便,技术成熟等优点,展现出极大的发展潜力。因此,针对水泥-膨润土材料物理力学性质的研究有助于我国发展相关技术,为工程实践提供理论基础。本文以水泥-膨润土材料为研究对象,在总结国内外相关研究现状的基础上,对四种不同配比的改性水泥-膨润土材料进行了抗压强度和改变环境变量(外部湿度和环境温度)对其物理力学性质影响的室内试验。粒化高炉矿渣粉(GGBS)和粉煤灰(PFA)材料作为胶结材料被用于部分替代水泥-膨润土材料中的水泥成分,形成改性水泥-膨润土材料。通过对不同配比,不同龄期的水泥-膨润土材料进行无侧限抗压强度试验和三轴抗压试验并进行理论分析,得到不同配比和龄期对材料强度指标变化的影响规律;通过模拟不同湿度环境并测定材料含水率的方法获得配比对材料保水能力的影响规律,为优化水泥-膨润土材料工程性质提供了依据。通过进行冻融循环测试,了解材料配比对其抗冻融能力的影响。本研究获得的主要结论和成果包含以下几个方面:(1)对不同配比,不同龄期的改性水泥-膨润土材料进行无侧限抗压强度试验和三轴抗压试验,分析了材料的应力-应变关系,失效机制,影响材料极限应力和极限应变的因素。研究发现,材料随龄期增加表现出由非敏感材料向敏感材料转变的过程,其破坏方式由单侧斜向剪切破坏(典型剪切破坏)向双向剪切破坏(楔形破坏,劈裂破坏)过渡。在28d的时间内,材料的极限应力随龄期增加出现明显增大,使用GGBS部分置换水泥能够明显提高材料的极限应力。在考虑材料极限应变的影响因素方面,材料极限应变随时间降低,GGBS和PFA对材料极限应变的影响尚不明确。GGBS的掺加有助于增加强度提升后期(60天龄期)材料的黏聚力,但材料的内摩擦角与本文设计的四种配合比之间的相关性差。(2)通过模拟不同湿度环境下,水泥-膨润土材料含水量随时间的变化关系,获得了不同龄期和配比对材料保水能力的影响规律。研究发现,材料保水能力随龄期增加而提高;GGBS能够明显提升材料保水性能的作用,而PFA对提高材料保水能力并不帮助。(3)GGBS显著降低了材料的抗冻融循环能力,但不含GGBS的实验组在经过10次冻融循环后,其强度未见明显降低,说明该材料具有一定的抗冻融能力。