? ? ??本文以內蒙古河套地區粉質粘土為原材料，利用水泥固化土技術原理，通過在水泥土中摻加粉煤灰，再利用強堿激發粉煤灰水泥土，配制具有高強度及耐久性良好的新型材料，以便應用于工程實際中。本文主要的研究工作有：
　　1、通過改變水泥土試驗條件、改變水泥土成分，研究原材料對水泥土無側限抗壓強度的影響及摻加劑對水泥土強度的影響程度，總結水泥土強度變化規律。通過對水泥土、粉煤灰水泥土、復合水泥土進行漸進式的研究，設計配合比方案。
　　2、通過改變摻加物質及摻加物的用量更新試驗方案，來改善水泥土性能。以水泥土中摻加粉煤灰為基礎，重點研究如何提高粉煤灰水泥土及激發粉煤灰活性以后的復合水泥土的抗壓強度及耐久性。對水泥土各摻加劑進行權重分析、各因素用量水平分析及試驗的誤差分析，得出粉煤灰水泥土及復合水泥土的組成成分對水泥土性質的影響權重，并對權重分析結果進行試驗驗證，使復合水泥土配合比得到進一步優化，設計出具有高強度的新型復合材料。
　　3、對三類水泥土進行滲透試驗、凍融循環試驗、抗沖刷試驗研究，通過對三類水泥土養護不同齡期進行試驗對比，得出不同水泥土，尤其是被激發后粉煤灰水泥土及改善后的復合水泥土的滲透性能及耐久性的變化規律。結合水泥土試驗過程中的外觀形態變化及對微觀電鏡照片進行分析，研究水泥土經過凍融破壞后，抗壓強度退化機理及內部結構的變化規律。由于水泥土屬于粘脆性材料，因此研究水泥土的滲透性及耐久性具有重要的工程實際意義。
　　4、宏觀上，對水泥土破壞的形態特征進行細致觀察；微觀上，利用掃描電鏡技術及能譜分析技術，結合水泥土固化機理，深入分析標準養護后不同水泥土的生成物成分、數量、形態及結構的不同，找出不同水泥土無側限抗壓強度不同的內在原因。
　　5、從力學機理分析復合水泥土的改良效果。對復合水泥土進行反復加卸載試驗，研究復合水泥土的應力應變變化規律、彈性模量的變化規律，通過研究損傷度計算方法，研究其損傷退化規律，建立單軸受壓狀態下復合水泥土的彈塑性損傷模型。
　　根據室內試驗并對試驗結果深入研究分析，得出如下成果：
　　1、在用強堿激發粉煤灰水泥土的基礎上，進行正交試驗，得到復合水泥土的最優配合比為：土壤：水：水泥：粉煤灰：氫氧化鈣：氫氧化鈉：表面活性劑=60.7%：12.3%：10%：7.50%：9%：0.40%：0.10%。此試驗方案得到標養28d水泥土無側限抗壓強度為11.04（MPa），結果非常理想，可用于實際工程中。各外摻劑因子的權重為：氫氧化鈉為2.64、粉煤灰為2.62、氫氧化鈣為1.47、表面活性劑為1.27，對試驗數據進行方差分析，得出試驗誤差為0.57，偏差較小，結果可信度高。
　　2、通過摻加石灰這種堿性物質，可以大大提高粉煤灰水泥土抗滲性能。以摻加15%的粉煤灰為例，加入石灰的粉煤灰水泥土的滲透系數為1.87310-8cm/s，是不加石灰的粉煤灰水泥土滲透系數的33%。由于粉煤灰、石灰是工程常見材料，從而得到一種針對河套地區粉質粘土抗滲性能良好的材料配比：水：水泥：粉煤灰：石灰：粉質粘土=12%：10%：15%：3.75%：59.3%。復合水泥土方案8的配比與加石灰粉煤灰水泥土相比，28d齡期的復合水泥土的抗滲性能提高了45%。
　　3、對復合水泥土不同試驗方案進行了大量地凍融循環試驗研究，得出不同凍融循環對水泥土抗壓強度破壞的機理：凍融循環12次以后，水泥土強度損傷達到30%以上，循環20次以后，水泥土基本被完全破壞。結合復合水泥土凍融破壞的變形特征，得出了復合水泥土凍融破壞過程強度損失和質量損失的變化規律，對凍融后水泥土強度的變化規律進行擬合，得出擬合曲線方程。
　　4、結合SEM試驗照片和能譜分析，觀察了粉煤灰水泥土及復合水泥土的微結構特點，分析了復合水泥材料的生成物類別和形態，進一步分析了粉煤灰水泥土及復合水泥土的固化機理，從本質上找出了復合水泥土抗壓強度性能、抗滲性、耐久性優于水泥土的內在原因。
　　5、通過對不同類別不同齡期的水泥土進行反復加卸載試驗，并對試驗數據進行采集，分析水泥土與復合水泥土的應力應變不同及變化規律，推導應力應變本構方程；根據試驗數據，分析復合水泥土的細觀損傷機制及其損傷演化規律，定義并得出復合水泥土這種新材料的損傷度，建立單軸壓縮條件下的彈塑性損傷模型。
? ? ?關鍵詞：摻合粉煤灰 ?復合水泥土 ?力學性能 ?耐久性試驗?