Evaluation of the durability and performance of bentonite – sand barrier under varied exposure conditions

Abstract

Containment barriers are essential in the management of waste in engineered landfills, ensuring sealing and environmental protection. Their performance relies on very low hydraulic permeability (k ≤ 10⁻⁹ m/s) and good shear strength. This study evaluates the durability of a barrier composed of sand-bentonite (85%, 15%) subjected to freeze-thaw cycles and landfill leachate. The tests include direct shear measurements, variable head permeability, and suction, with comparisons between demineralized water and leachate. The results show that, despite moderate mechanical degradation, the mixture maintains a permeability ≤ 10⁻⁹ m/s, confirming its effectiveness as a sealing barrier under harsh environmental conditions. ----------------------------------------------------------------------- تُعد الحواجز العازلة ضرورية في إدارة النفايات في مراكز الطمر الصحي الهندسية، حيث تضمن العزل وحماية البيئة. وتعتمد كفاءتها على نفاذية هيدروليكية منخفضة جدًا (k ≤ 10⁻⁹ م/ث) ومقاومة جيدة للقص. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم متانة حاجز مكوّن من خليط الرمل والبنتونيت (85%، 15%)، تعرض لدورات تجمّد وذوبان ولراشح النفايات. تشمل الاختبارات قياسات القص المباشر، النفاذية بطريقة الحمل المتغير، والشفط، مع مقارنة بين الماء منزوع المعادن والراشح. أظهرت النتائج أنه، رغم التدهور الميكانيكي المعتدل، حافظ الخليط على نفاذية ≤ 10⁻⁹ م/ث، مما يؤكد فعاليته كحاجز مانع تحت ظروف بيئية قاسية ---------------------------------------------------------------------- Les barrières de confinement sont essentielles dans la gestion des déchets en centres d’enfouissement technique, assurant l’étanchéité et la protection de l’environnement. Leur performance repose sur une perméabilité hydraulique très faible (k ≤ 10⁻⁹ m/s) et une bonne résistance au cisaillement. Cette étude évalue la durabilité d’une barrière composée de sable-bentonite (85 % , 15 %), soumise à des cycles gel-dégel et à des lixiviats de décharge. Les essais incluent des mesures de cisaillement direct, perméabilité à charge variable et succion, avec comparaison entre eau déminéralisée et lixiviats. Les résultats montrent que, malgré une dégradation mécanique modérée, le mélange conserve une perméabilité ≤ 10⁻⁹ m/s, confirmant son efficacité comme barrière étanche en conditions environnementales sévères.