钙质砂是一种松散的、无胶结或弱胶结的珊瑚礁碎屑沉积。其矿物成分主要有文石和高镁方解石,碳酸钙含量高达96%以上,因此得名钙质砂。从上世纪以来,我国就开始利用珊瑚礁和钙质砂在南海修建大型的、现代化的军事、医疗及其他民用工程。由于钙质砂具有多孔隙(含有内孔隙)、形状不规则、易破碎等特殊的岩土特性,现有工程经过多年的运行,已出现一些问题,如开裂、渗漏、腐蚀等。因此,对南海钙质砂进行改良的研究具有重要的意义。高聚物是一种力学性能优良、防水抗渗性能较好、环保耐久、粘结性高的材料,如今广泛应用于加固路基、堤防、边坡等工程,从而改善土体的不均匀沉降,提高承载力及抗渗性等问题。由于钙质砂特殊的岩土性质和高聚物优良的加固性能以及颗粒级配对钙质砂力学特性的影响,本文利用高聚物对南海某岛礁钙质砂进行改良,对钙质砂进行基本物理特性试验,对高聚物固化不同颗粒级配钙质砂试样进行电镜扫描试验、无侧限抗压强度试验、固结排水三轴试验及加州承载比(CBR)试验,研究了高聚物固化钙质砂的固化改良机理以及颗粒级配对高聚物固化钙质砂在静力荷载作用下的强度特性。相关工作与结论如下:(1)对钙质砂颗粒进行比重瓶试验,试验结果表明,钙质砂相对密度的范围为2.73~2.78。对三种颗粒级配的钙质砂进行分形分析,表明,钙质砂的颗粒分维数D随着细粒含量的增大而增大,天然级配钙质砂、钙质粗砂和钙质中砂的颗粒分维数D依次为2.109、2.233、2.338。(2)高聚物对钙质砂的加固机理可以从以下两个方面解释:一方面,起到填隙补强的作用。另一方面,充当网络支架。(3)对高聚物固化钙质砂试样开展无侧限抗压强度试验。试验结果表明,在高聚物含量相同的情况下,钙质砂固化试样的无侧限抗压强度随着颗粒分维数的增大而减小。(4)对高聚物固化钙质砂试样进行固结排水试验。试验结果表明,高聚物对提高天然级配钙质砂抗剪强度的效果最好,钙质粗砂次之,中砂最差。(5)开展高聚物固化钙质砂试样的加州承载比(CBR)试验。研究发现,对于相同高聚物含量的试样,钙质中砂的承载比值最大,但高聚物对于天然级配钙质砂承载能力的提升效果最好。考虑到改良效果和经济原因,对于天然级配钙质砂,高聚物掺量为7.5%最优;对于钙质粗砂,高聚物为6%最优;对于钙质中砂,高聚物为7.5%最佳。