碱激发矿渣基地聚物材料具有能耗低、CO2排放量小以及成本低等优势,是一种新型环保胶凝材料。本课题主要研究了激发剂和矿渣比表面积对矿渣水化性能的影响。另外,以矿渣和粉煤灰为原料制备出了高强度地聚物材料,并考察了地聚物材料的耐久性能。NaOH和水玻璃是最常用的激发剂,能够有效地激发矿渣的水化反应活性。抗压强度测试结果表明,NaOH的最佳用量为矿渣质量的6%,砂浆试样养护1天和28天的抗压强度分别为16.5MPa和42.5MPa。与NaOH激发矿渣相比,在水玻璃激发矿渣体系中,试样可以获得更高的抗压强度,水玻璃的最佳用量为矿渣质量的15%,砂浆试样养护1天和28天的抗压强度分别为27.8MPa和83.0MPa。XRD和TGA测试结果表明,无论是NaOH激发矿渣体系还是水玻璃激发体系,水化试样最主要的水化产物均为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,并且激发剂用量的增加促使水化试样中生成了更大量的C-S-H凝胶。29Si NMR和SEM测试结果表明,虽然激发剂用量的增加会提高矿渣的水化反应程度,但是当激发剂用量过大时(NaOH用量超过6%,水玻璃用量超过15%),会降低C-S-H凝胶的聚合程度(NaOH和水玻璃激发矿渣试样的聚合程度分别由7.61和11.55降低至6.08和9.78),造成试样微观结构致密程度的下降,导致试样抗压强度的降低。水玻璃模数对矿渣的水化性能影响显著,其最佳模数为1.5左右,试样养护1天和28天的抗压强度分别达到30.5MPa和81.0MPa,其主要水化产物均为C-S-H凝胶。29Si NMR和SEM测试结果表明,水玻璃模数的降低会提高矿渣的水化反应程度,但是过低的模数会降低C-S-H凝胶的聚合程度(试样的聚合程度由12.06降低至8.93),不利于试样微观结构的发展,导致试样抗压强度降低。矿渣比表面积对矿渣水化性能也有显著的影响。矿渣比表面积的增大提高了体系中小于5μm和20μm矿渣颗粒的含量,加快了矿渣的水化反应速率。抗压强度测试结果表明,在一定范围内,矿渣比表面积的增加可以明显提高试样的抗压强度,在水玻璃用量为15%,矿渣比表面积为451m2/kg时,砂浆试样养护1天和28天的抗压强度能够达到40.9MPa和83.9MPa。以矿渣和粉煤灰为主要原料,以水玻璃为激发剂,制备出了强度高、耐久性能好的地聚物材料。抗压强度测试结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,砂浆试样的抗压强度不断下降,这与粉煤灰的水化活性较低有关。但是粉煤灰掺量为40%时,试样养护1天和28天的抗压强度仍然可以达到27.1MPa和68.0MP。另外,地聚物材料的抗冻性能、抗硫酸盐侵蚀性能、抗酸侵蚀性能以及抗碱侵蚀性能全面优于52.5普通硅酸盐水泥,可代替普通硅酸盐水泥应用于道路补修材料领域。