Sự phát triển hạ tầng mạnh mẽ như hiện nay ở các thành phố lớn đòi hỏi việc tận dụng tối đa diện tích không gian ngầm được sử dụng rất nhiều trong các công trình xây dựng từ các công trình nhà dân dụng, cũng như các công trình ngầm như tàu điện ngầm. Kết cấu bê tông được sử dụng chủ yếu cho các công trình này, do đó các kết cấu bê tông thường phải đối mặt với vấn đề thấm nước từ dưới đất. Để chống thấm cho các kết cấu bê tông, màng chống thấm bentonite thường được sử dụng làm lớp đệm chống thấm cho kết cấu bê tông. Tuy nhiên, dung dịch lỗ rỗng bê tông xi măng có tính kiềm cao (pH ~ 13.5) gây ra các phản ứng phong hóa màng chống thấm bentonite. Bê tông khi tiếp xúc với môi trường có pH thấp như trong betonite gây ra việc xuống cấp lớp bê tông. Hai cơ chế chính xảy ra khi phá hủy lớp bê tông là: rửa trôi ion Ca+2 và phản ứng với dung dịch bên ngoài xâm nhập tạo ra 1 chuỗi các phản ứng hòa tan các khoáng thủy hóa xi măng. Đối với hệ thống rào cản nhiều lớp: bê tông/lớp màng chống thấm betonite, giai đoạn đầu tiên của sự phá hủy gây ra bởi tính kiềm pH cao của bê tông đặc trưng bởi sự hòa tan montmorillonite trong lớp màng chống thấm bentonite. Trong dài hạn các khoáng porlandite trong bê tông sẽ bị hòa tan kéo theo việc rửa trôi ion Ca2+. Việc phá hủy bê tông và màng chống thấm về lâu dài sẽ gây ảnh hưởng đến khả năng chống thấm và làm việc của công trình, do đó nghiên cứu tương tác giữa bê tông và lớp màng chống thấm bentonite giúp lựa chọn các điều kiện vật liệu thiết kế bê tông, từ đó cải thiện khả năng làm việc của hệ thống bê tông và lớp màng chống thấm bentonite.

Tương tác giữa bê tông và màn chống thấm betonite đã được thực hiện bằng các mô hình số trong một số nghiên cứu. Tuy nhiên, các mô hình này đã không tính đến sự tương tác các ion với bề mặt khoáng C-S-H là khoáng chủ yếu của xi măng thủy hóa, có thể ảnh hưởng đến kết quả số của mô hình. Tương tác giữa các ion và bề mặt khoáng C-S-H đã được giới thiệu thành công trong các nghiên cứu trước đó. Do đó, trong nghiên cứu này mô hình địa hóa học sẽ được phát triển từ các mô hình trước đó bằng việc kết hợp mô hình tạo phức bề mặt để mô phỏng quá trình phản ứng giữa các ion và bề mặt khoáng C-S-H. Cơ sở lý thuyết của mô hình bao gồm: cơ sở dữ liệu nhiệt động, thông số động học, khả năng trao đổi cation và mô hình tạo phức ion bề mặt C-S-H sẽ được trình bày trong các phần đầu tiên. Đồng thời các tương tác bê tông/bentonite ở 2 nhiệt độ 25^oC và 50^oC trong một năm và ảnh hưởng của thay đổi hệ số rỗng đến quá trình tương tác bê tông/bentonite sẽ được trình bày trong bài báo này.

Mô hình địa hóa được áp dụng thành công trong các nghiên cứu khác nhau về độ bền bê tông. Bài toán tương tác bê tông/bentonite được mô phỏng dựa vào phần mềm Toughreact. Đây là bài toán 1 chiều và trong điều kiện bão hòa nước. Chỉ có sự khuếch tán được tính đến việc vận chuyển các ion.

Một mô hình địa hóa bao gồm mô hình phức tạp bề mặt được phát triển để nghiên cứu về tương tác bê tông/bentonite, vấn đề phổ biến ảnh hưởng đến độ bền của hệ thống chống thấm trong xây dựng dân dụng, giao thông (hầm metro). Sự thay đổi các thành phần khoáng của bê tông/bentonite xảy ra mạnh hơn ở nhiệt độ 25^oC so với nhiệt độ 50^oC. Phần tiếp xúc bê tông/bentonite bị ảnh hưởng lớn nhất bởi dung dịch có trong lớp màng bentonite. Điều này dẫn đến việc hình thành Ettringite gây ra sự trương nở, sự hòa tan lớn của các khoáng Monosulfoaluminate, phong hóa Jennite với tỷ lệ Ca/Si=1,6 thành C-S-H với tỷ lệ Ca/Si=1,2 từ đó làm giảm độ rỗng. Tuy nhiên với việc hình thành Ettringite sẽ làm xuất hiện các vi nứt trong lớp vỏ bê tông gây ảnh hưởng độ bền hệ thống chống thấm. Do vậy, để hạn chế hình thành Ettringite thứ cấp gây phá hủy kết cấu bê tông việc sử dụng bê tông bền sunphat với lượng C₃A thấp có thể làm giảm hình thành Ettringite thứ cấp, tăng độ bền cho hệ thống chống thấm bê tông/bentonite.