在高放废物地下处置库中,膨润土缓冲屏障外部包裹的混凝土衬砌在地下水侵蚀以及内部废物罐散发的辐射热双重胁迫下会释放出强碱溶液。强碱溶液随地下水迁移沿着膨润土缓冲屏障砌块接缝及屏障微孔隙进入屏障内部。高温与强碱溶液共同作用于膨润土,加剧膨润土碱化,造成屏障性能退化,影响处置库安全。本文以GMZ膨润土为研究对象,从膨润土与强碱溶液的相互作用出发,重点关注膨润土的碱缓冲过程和机理,揭示膨润土与强碱溶液反应的变化规律,评价膨润土缓冲屏障自身具备的抵抗碱性劣化的能力。本文采用化学试验、理论分析和模型预测的方法开展研究。化学试验包括:膨润土与KOH溶液配制的悬液静态反应批式试验;膨润土与地下水溶液配制的悬液碱滴定试验。批式试验查明试验条件对膨润土悬液体系的酸碱性、氧化还原性和膨润土化学成分的影响。碱滴定试验揭示膨润土悬液体系碱缓冲能力与试验条件的关系。通过理论分析,评估膨润土碱缓冲容量的大小和碱缓冲机理。根据酸碱中和原理和达西定律,建立膨润土缓冲屏障一维碱溶液扩散模型,评估碱溶液前锋在膨润土缓冲屏障中的扩散过程。主要研究结论如下:（1）GMZ膨润土具有一定碱缓冲能力。温度升高、反应时间延长和固液比增大都会使膨润土悬液体系p H和Eh降低幅度增大。膨润土悬液体系p H-Eh存在良好的线性关系。（2）在强碱溶液中膨润土内硅酸盐矿物溶解。高温和较长反应时间,增大硅酸盐矿物溶解量。（3）在不同p H区间GMZ膨润土的碱缓冲能力有所不同。外加碱使膨润土悬液体系p H上升存在限度。当达到一定反应时间,初始固液比大、含盐量高和反应时间短的膨润土悬液体系碱缓冲能力强。（4）膨润土悬液体系理想碱缓冲过程分为四个阶段:碳酸盐缓冲阶段、离子交换缓冲阶段、硅酸盐缓冲阶段和氢氧化物沉淀缓冲阶段。其中硅酸盐溶解是膨润土悬液体系中最主要的碱缓冲反应,该反应发生在反应动力学层面,不可逆、速度慢但缓冲效果强。（5）建立膨润土缓冲屏障一维碱溶液扩散模型,基于模型计算出膨润土缓冲屏障开始失效时被碱溶液击穿的厚度,并将此厚度定义为“屏障碱缓冲保护层”厚度。在碱溶液水头高度0.10m的情况下,膨润土缓冲屏障103a需要的碱缓冲保护层厚度为20cm。