我国北方寒旱区广泛分布的季节性冻红粘土属于一种特殊土体,其在工程应用中存在一定缺陷与不足,往往需要进行人为加固与改性方能满足工程的正常需求。水泥复合红粘土是一种相对绿色、环保的新型材料,能够广泛被水利、道路、岩土及建筑等工程推广应用,但水泥掺量较大往往伴随工程造价较高等问题。若降低水泥复合红粘土的水泥掺量则将很大程度上节约成本,但同时会引起一些材料产生易开裂、脆性大及耐久性差等缺陷,故研究其在减少水泥掺量的前提依然保持其工程特性非常有必要。通过工业废料粉煤灰和有机材料聚丙烯酰胺(简称PAM)改良低掺量水泥复合红粘土的力学特性及耐久性能,能够为工程应用提供一定的理论基础。首先,配制单掺PAM和复掺PAM及粉煤灰低掺量水泥复合红粘土,进行无侧限抗压强度试验研究其力学特性。通过室内试验表明,不同配合比均会对低掺量水泥复合红粘土的力学特性产生影响,伴随着PAM掺量的增加,其强度均呈现先增加后降低的趋势,这说明PAM掺量存在一个相对最佳值。试验表明复掺6%oPAM和8%粉煤灰的低掺量水泥复合红粘土强度明显优于其他试验组。其次,进一步研究低掺量水泥复合红粘土抗冻耐久性。室内试验表明,复掺PAM及粉煤灰低掺量水泥复合红粘土在适当的掺量下,能够极大程度地减少其质量损失及强度损失。试验组内相对最佳掺量复掺6%oPAM及8%粉煤灰低掺量水泥复合红粘土冻融循环前后质量损失仅为0.70%,且不同程度优于其他试验组,表明该配合比可以显著改善其抗冻耐久性。最后,从细观和微观角度探讨其固化机理及耐久性机理。通过室内试验结果与理论分析,从微观层面对结构的整体致密性、孔隙分布及裂纹发育情况进行判定,并构建“团粒-链杆”微观结构模型。在一定模型假设前提下,利用该模型对低掺量水泥复合红粘土力学特性予以解释,即在外界作用及不利环境下,“团粒”结构本身并不容易发生破坏,而“链杆”结构往往更容易发生破坏,最终得到了低掺量水泥复合红粘土的固化及耐久性机理。