传统水泥基灌浆材料界面粘结强度低、空隙率高、流动性差,与之相比,地聚合物拥有耐高温、高早强、耐腐蚀以及低反应热的优点。目前工程应用的地聚合物流动性较低及价格较高限制了它的推广。鉴于此,本文选用粉煤灰、偏高岭土及矿渣为原材料进行地聚合物的配制,分析其微观性能和宏观性能以此选定原材料及配合比,以期在满足力学强度要求的前提下改善地聚合物流动性及降低造价,同时以偏高岭土/粉煤灰基地聚合物进行灌浆材料和半柔性沥青混合料的配制,具体工作与成果如下:通过对地聚合物的流动性、凝结时间以及力学强度等指标来研究水胶比、碱激发剂模数、养护时间以及温度对其物理性能的影响。同时分别利用粉煤灰和矿渣部分替代偏高岭土研究地聚合物的物理性能。研究显示,水胶比是影响地聚合物流动度、凝结时间的最主要因素,宜控制在0.35-0.40。碱激发剂模数是影响地聚合物力学强度的最主要因素,碱激发剂模数越小,力学强度越强。粉煤灰和矿渣的掺入,偏高岭土基地聚合物的流动性提高4.0%-10.7%,凝结时间提高8.3%-200%,7d抗压强度下降5.0%-41.0%,抗折强度下降4.8%-24.2%。为找寻不同材料组分地聚合物宏观性能优劣的证据、了解二者的关联机制和优化配方措施,本文针对性选用五种不同基材制备的地聚合物,进行微观性能研究。通过对地聚合物的分子结构、物相组成、热稳定性、微观形貌及晶体结构分析,观察凝胶量、吸/放热温度和微观孔隙,得出不同材料组分地聚合物宏观性能优劣的证据及二者关联机制。研究显示,偏高岭土基地聚合物生成的凝胶量最多,热稳定性最强,微观空间网状结构最为致密,孔隙率最低,故其力学性能最优;掺入粉煤灰略微降低了凝胶量的含量和热稳定性,但可提高偏高岭土基地聚合物的流动性和凝结时间,故选用偏高岭土与粉煤灰作为地聚合物的原材料并开发其路用性能。利用以偏高岭土和粉煤灰为原材料的灌浆材料的流动性、凝结时间、泌水率和膨胀率、力学强度等指标来研究砂胶比、减水剂用量和膨胀剂用量对灌浆材料的性能影响。研究显示,砂胶比是影响地聚合物灌浆材料的流动性、力学强度的最主要因素,砂胶比越大,灌浆材料力学强度越大,流动性降低,优选0.5。膨胀剂用量是影响其膨胀率的最主要因素,用量优选1.5%。利用地聚合物制备的灌浆材料抗压强度相较水泥基可以提高66%,抗折强度可以提高49%。通过设计不同空隙率和不同级配类型的基体沥青混合料,并灌入地聚合物净浆和胶浆制备半柔性路面材料,研究不同空隙率对胶浆的灌入率、半柔性路面材料的水稳定性和高温稳定性,评价地聚合物制备半柔性沥青混合料的路用性能。研究显示,随着设计空隙率的增大,基体沥青混合料的连通空隙率增大,封闭空隙率减小,沥青混合料的稳定度、流值减小,胶浆灌入率增大,灌入效果更好。地聚合物半柔性路面材料较水泥基半柔性路面材料的马歇尔稳定度提高38%-91%,动稳定度提高40%-129%。综合以上研究,针对地聚合物流动性较低和价格较高的问题,利用价格较低的粉煤灰部分替代偏高岭土制备地聚合物可以在满足力学强度的情况下提高其流动性,同时降低地聚合物的开发成本。地聚合物灌浆半柔性沥青混合料性能优于水泥基灌浆半柔性沥青混合料。为进一步降低成本,建议开发性价比高的碱激发剂及深化地聚合物路用性能的研究。