二十世纪末,在各国强烈呼吁环境保护的背景下,碱激发胶凝材料因其绿色环保的鲜明特征引起各国学者们的关注,将其视为胶凝材料发展的未来方向。目前,碱激发胶凝材料在一些发达国家的研究起步较早,已开展了一系列的实践应用。而我国碱激发胶凝材料的研究和应用还处在起步阶段,并无典型的实际工程应用。因此,开展关于碱激发胶凝材料的科学研究和推广应用具有十分重要的现实研究意义。为了更好的推进碱激发胶凝材料在我国的普及和应用,本文对碱激发胶凝材料的配合比设计和试验研究开展了大量工作,主要研究内容和成果如下:(1)基于正交试验法开展路基用碱激发胶凝材料的配合比设计,结果发现在碱激发剂作用下,偏高岭土和粉煤灰复掺的强度测试结果明显优于单掺。其中,偏高岭土/粉煤灰的比值与材料的抗折强度呈正相关。过度增大粉煤灰、石灰、石膏、碱激发剂的掺量,在减少水泥掺量的同时将会引起抗压强度的下降。建议路基用碱激发胶凝材料配合比为偏高岭土 15%、粉煤灰35%、石灰4%、石膏4%、水玻璃8%、氢氧化钠4%、42.5R普通硅酸盐水泥30%。(2)针对路面用碱激发胶凝材料的配合比设计开展了大量的试验研究,结果发现硫铝酸盐水泥作为一种具备优异早强性能的胶凝材料,对后期强度的贡献不大。产生早强性能的同时也产生副作用—材料变脆。仅由水泥加入石灰、石膏等碱激发剂后,并未产生碱激发作用,反而会由于石膏材料的微膨胀性导致整体强度体系的破坏。而偏高岭土得活性成分在碱激发的作用下能够形成稳定的晶格体系,从而产生一定的强度。配合比中具备早强性能的偏高岭土和硫铝酸盐水泥不宜复掺过多,否则会引起强度的下降;碱激发偏高岭土体系中,普通硅酸盐水泥相比硫铝酸盐水泥更适用于该体系中,与偏高岭土复掺能够产生更好的强度效果。建议路面用碱激发胶凝材料配合比为硫铝酸盐水泥20%,石灰10%,石膏10%,偏高岭土 20%,42.5R普通硅酸盐水泥40%。(3)针对油气田开采过程中产生的岩屑固化进行了强度和固化浸出试验,结果发现通过相应的水泥固化技术,使得岩屑中COD平均含量降低97.3%,悬浮物平均含量降低95.7%,色度平均含量降低98.3%,石油平均含量降低50.2%,六价铬平均含量降低61.5%。虽然四种固化方案浸出液处于明显的碱性,不过参考其强度测试结果,其碱性并未对固化体的抗折、抗压强度产生不利影响。综合分析强度测试结果、固化效果及原材料经济性等因素,建议建议给出碱激发胶凝材料固化配比,即偏高岭土 15%,粉煤灰35%,石灰4%,石膏4%,水玻璃8%,氢氧化钠4%,42.5R普通硅酸盐水泥30%。