郑州地区是中华文明轴心区,是中国八大古都之一,分布着众多历史悠久的土遗址,并且这些土遗址多为粉土夯筑。目前郑州地区现存很多土遗址受损严重,亟待修复。本文以郑州地区典型土遗址——汉霸二王城为研究对象,选用土遗址周边土作为主要修复材料,分析筛选环保型无机材料对周边土进行单掺改性试验,根据试验结果选择效果较好的无机材料天然水硬性石灰作为主要改性材料,并在此基础上采用有机、无机混掺的方式,利用有机硅甲基硅酸钠防水剂对天然水硬性石灰土进行改良试验,并结合郑州地区土遗址主要病害、赋存环境以及遗址土工程特性,针对复合改性土的力学性能、耐久性能以及微观机理展开相应的研究,主要研究内容及成果如下:（1）本文通过无机材料单掺改性试验,对比分析了各无机材料改性土力学性能、收缩性能、压缩性能,分析结果表明天然水硬性石灰对周边土强度的提高最为显著,且天然水硬性石灰土收缩性能明显优于其它材料,6%天然水硬性石灰含量改性土压缩性最小与遗址土压缩性最为接近,与遗址的兼容性好,适合作为主要修复材料。（2）本文从耐久性能、力学性能两方面评价内掺甲基硅酸钠有机硅防水剂对天然水硬性石灰土的改良效果,探究不同材料配比对复合改性土性能的影响程度与规律,通过综合对比分析,确定天然水硬性石灰含量为6%～10%、甲基硅酸钠含量为0.3%～0.5%时,改性土修复材料既具有良好的耐水性、抗冲刷性和耐干湿循环性,同时也具有良好的抗压强度和抗剪强度。综合各试验结果,最终确定最终确定土+6%天然水硬性石灰+0.3%甲基硅酸钠为最佳材料配比。（3）通过对素土、天然水硬性石灰土以及复合改性土进行扫描电镜试验（SEM）、能谱分析试验（EDS）与压汞试验（MIP）,分析了甲基硅酸钠、天然水硬性石灰的改性机理。分析结果表明:天然水硬性石灰通过水化反应与碳化反应生成碳酸钙,碳酸钙填充孔隙及骨架颗粒间隙,使土体颗粒接触方式由点接触为主转变为面接触为主,使得单元体结构致密,土体强度提高,同时土体孔隙率上升,土体的密实度下降,吸水率增高。天然水硬性石灰土中掺入一定配比甲基硅酸钠防水剂,会在改性土颗粒表面及单元体之间形成一层防水膜,可以有效阻止水分进入达到防水效果,并且使得土体颗粒表面光滑,土体颗粒粗糙程度降低,内摩擦角减小,从而使得天然那水硬性石灰土剪切强度下降。并且掺加甲基硅酸钠会使改性土孔隙率下降,密实度增加,大孔占比减小,而中空与小孔占比增加,有效抑制土体毛细水上升。甲基硅酸钠在水与天然水硬性石灰之间形成了一道屏障,起到阻碍或者减缓水分进入土体的作用。从而减缓了水与天然水硬性石灰之间的碳化反应,使得改性土表面残留少量氢氧化钙,并使得改性土更加密实。