随着公路、桥梁、机场、建筑等建设规模的不断加大,水泥混凝土已成为我国用量最大的建筑材料,水泥消耗全球排名第一,严重破坏生态环境。地聚物作为一种新型的环保胶凝材料,在碱激发类胶凝材料中具有很大的优势及发展潜力。其最大的优点是制备工艺简单和生产能耗低,可降低基础设施建设造成的生态环境破坏。但在地聚物砂浆和地聚物混凝土的力学性能方面偏重于抗压强度研究,存在局限性,冻融损伤机理尚不明确,同时缺少地聚物混凝土在冻融与疲劳交替作用下的疲劳寿命及疲劳损伤度方面的研究。因此,地聚物砂浆和地聚物混凝土很少应用于季冻区路面维修及新建路面。为了使地聚物混凝土能够在季冻区工程中应用,对地聚物砂浆和地聚物混凝土的力学性能和抗冻性能进行系统性研究,分析冻融破坏机理,提出有效改善方法,对地聚物混凝土冻融疲劳使用寿命进行预测及损伤度进行评价具有重要的现实意义。本文结合“中央高校基本科研业务费专项资金项目（2572017BB05）”,结合季冻区路面材料的要求,对地聚物力学性能和强度形成机理开展研究、对纤维地聚物砂浆和纤维地聚物混凝土的力学性能、抗冻性能和冻融-疲劳性能开展试验研究及机理分析。旨在开发具有较好力学性能和耐久性的纤维地聚物砂浆修补材料和符合季冻区路面要求的纤维地聚物混凝土。本文的主要研究内容和研究结果如下:（1）以偏高岭土为硅铝质原料,采用水玻璃混合NaOH为碱激发剂制备地聚物,通过掺入粉煤灰和矿渣改善地聚物的力学性能。通过单因素试验,研究水玻璃模数、Na2O当量、粉煤灰和矿渣掺量对地聚物净浆的凝结时间和强度的影响;利用XRD、FTIR和SEM对地聚物的物相、分子结构和微观形貌进行表征,分析地聚物的微观结构及反应机理。研究结果表明:地聚物凝结时间随模数的增加而增加,随Na2O当量的增加而缩短,粉煤灰和矿渣起到缓凝剂和早强剂作用;地聚物的n（SiO2）/n（A12O3）是影响其强度的重要因素,偏高岭土（P100F0S0M1.4N16）、粉煤灰-偏高岭土（P60F40S0M1.2N12）、矿渣-偏高岭土和粉煤灰（P60F0S40M1.2N14）、粉煤灰、矿渣-偏高岭土（P60F20S20M1.2N12）分别在其摩尔比为2.97、3.34、3.31和3.27时力学性能最佳;通过XRD、FTIR和SEM分析地聚物反应机理,P60F20S20M1.2N12聚合反应最充分,生成无定形硅铝酸盐凝最多,凝胶体之间胶结作用最好,力学性能最佳。（2）以P100F0S0M1.4N16、P60F40S0M1.2N12、P60FOS40M1.2N14 和 P60F20S20M1.2N12 地聚物净浆为基础,研究聚丙烯纤维长度和掺配方式对地聚物砂浆抗折强度、抗压强度和韧性（折压比）的影响,最终确定纤维的最佳掺配方式,进行抗冻性能研究,分析纤维增强地聚物砂浆力学性能和抗冻性能机理。研究结果表明:单掺15mm纤维的地聚物砂浆抗折强度和韧性最佳,单掺12mm纤维的地聚物砂浆抗压强度最佳;混掺9mm和18mm纤维地聚物力学性能最佳,且优于单掺纤维的地聚物砂浆;P60F20S20M1.2N12地聚物砂浆结构密实,混掺9mm和18mm纤维抗冻性能最佳,抵抗冻融循环次数达到90次。（3）基于纤维地聚物砂浆配合比设计基础上,研究纤维地聚物混凝土的力学性能、抗冻性能和抗盐冻性能,通过孔结构分析地聚物混凝土抗冻性能机理。研究结果表明:P60F20S20M1.2N12地聚物混凝土混掺9mm和18mm聚丙烯纤维力学性能最佳,抗折和抗压强度分别达到6.5MPa和45.3MPa;地聚物混凝土抗冻性能随结构内部孔隙率和有害孔比例的增大而降低,P60F20S20M1.2N12>P60F0S40M1.2N14>P100F0S0M1.4N16>P60F40S0M1.2N12,掺入聚丙烯纤维抵抗冻融循环次数分别提高25次、25次、25次和50次;掺入聚丙烯纤维也可以有效改善地聚物混凝土的抗盐冻性能。基于Lemaitre效应变原理,采用最小二乘法线性回归的预测法建立了P60F20S20M1.2N12地聚物混凝土的冻融损伤方程。（4）以P60F20S20M1.2N12地聚物混凝土为研究对象,测试其在水和3.5%NaCl溶液两种冻融介质环境中冻融后的疲劳特性,研究纤维地聚物混凝土的冻融疲劳性能。基于疲劳力学理论基础和Weibull分布模型,建立了地聚物混凝土不同可靠性概率下的冻融疲劳方程和不同冻融循环作用下的的冻融疲劳损伤演化方程。研究结果表明:P60F20S20M1.2N12纤维地聚物混凝土具有较好的抗盐冻性能,可应用于季冻区路面维修或新建路面,所建立的不同可靠性概率下的冻融疲劳方程可以为地聚物混凝土路面疲劳设计提供参考和依据。