干旱缺水成为制约内蒙古河套灌区农业发展的主要因素之一，一方面农业缺水，另一方面用水浪费现象又普遍存在，渠系水利用系数仅为0.5，近一半引黄灌溉水因渠道渗漏在输水过程中损失，尽管有部分补给了地下水，但总体输水效率很低。内蒙古河套灌区寒冷干燥，土壤盐渍化严重，防渗材料的选择有一定局限性。膨润土防水毯是一种新兴的防渗材料，本文对其在北方干旱寒冷盐渍化地区的适用性进行了实验研究。针对3种膨润土防水毯(1#、2#、3#)进行了实验，探讨了膨润土防水毯的基本特性及防水机理，主要进行了不同离子、浓度、冻融循环对膨润土防水毯渗透系数及膨润土自由膨胀体积的影响，建立了膨润土自由膨胀体积计算模型。该研究为膨润土防水毯在干旱寒冷盐渍化地区渠道防渗中的推广应用提供了理论基础。

    研究取得的主要结论如下：

    (1)分析了膨润土的主要成分、结构特性及防水机理。得出3#膨润土自由膨胀系数最大，下沉速度为1#的15倍，不符合粘土在水中的沉降特征，系在生产过程中添加了粘合剂所致，不影响膨润土在短期内的膨胀性。1#、2#、3#膨润土含水率分别为7.84％、9.32％、9.14％，自由吸湿主要在100h前，300h后含水率趋于稳定。

    (2)膨润土防水毯有较强的自愈能力，被刺破后1#产品自由愈合最慢、3撑产品自由愈合最快，穿孔直径对膨润土防水毯渗透系数影响显著，孔径小于10mm时100h愈合后渗漏达到稳定，能达到防渗效果。建议穿孔孔径大于10mm时做修补处理。

    (3)溶液中阳离子浓度及化合价对膨润土防水毯渗透系数影响显著，溶液阳离子浓度越高，渗透系数越大；阳离子化合价越高，渗透系数越大。溶液浓度较低(小于3.0g／L)时，实验时间长短对实验结果有较大的影响。溶液中阳离子化合价及浓度对膨润土的自由膨胀体积有明显的影响，自由膨胀体积随溶液中阳离子浓度的增加而逐渐降低并趋于稳定。Ca~(2+)对自由膨胀体积影响较明显，而K~++Na~+对其影响相对较小。

    (4)-40℃40次冻融循环对膨润土的自由膨胀体积影响较小，即冻融循环对膨润土膨胀性能影响较小。低浓度溶液预先水化后渗透系数减小两个数量级，建议工程应用中用低矿化度(＜0.5g／L)溶液预先水化，可提高防渗效果。

    建立了以Stern-Gouy模型为基础的膨润土自由膨胀体积及渗透系数计算模型，为研究膨润土防渗提供了依据。 (5)2#、3#膨润土防水毯不宜用于盐渍化地区渠道防渗，使用3年后Ca~(2+)、Mg~(2+)置换出膨润土中Na~+，含量增加，防渗效果明显降低；1#膨润土防水毯可用于盐渍化地区渠道防渗，该产品结构及成份特殊，有两层聚乙烯保护膜阻止了膨润土与溶液的充分接触，且在矿化度小于1.0g／L时，1#膨润土的自由膨胀体积随离子浓度的增加有增大趋势即有利于提高防渗效果。