地质聚合物是一种具有三维网络结构的硅铝酸盐胶凝材料,可利用工业固体废弃物进行制备并具有优异性能,被视作一种绿色环保材料。本课题以粉煤灰和矿粉为主要原料制备地质聚合物,针对地质聚合物体系中的各个影响因素进行了系统研究,并以工业化和实际应用为导向对地质聚合物轻质中空墙体的制备进行了初步研究。主要的研究内容和获得的成果包括以下几个方面:(1)研究了矿粉等富钙物质对粉煤灰地质聚合物凝结时间和力学性能的影响,并借助XRD研究了矿粉掺量对矿粉/粉煤灰地质聚合物物相结构的影响,利用IR和SEM-EDS分析了地质聚合物的反应过程和反应产物以及微观结构。(2)考察了激发剂、水灰比、细集料对矿粉/粉煤灰地质聚合物力学性能的影响,结果表明抗压强度受碱浓度和低聚体浓度影响,而抗折强度还受到微裂纹影响,地质聚合物对不同种类的细集料均有较好的粘结效果。养护方式对地质聚合物的力学性能和收缩率具有显著影响。(3)分析了聚乙烯醇添加量对地质聚合物韧性的影响,通过SEM等测试手段研究了地质聚合物复合材料的微观结构,对聚乙烯醇的增韧机理进行分析。研究结果表明聚乙烯醇纤维对地质聚合物的增韧效果主要是通过纤维的拔出和桥连等作用实现的,聚乙烯醇水溶性粉末对地质聚合物的增韧效果主要是通过干燥成膜,增加基体内部界面数量实现的。(4)利用自制模具成功制备了地质聚合物轻质中空墙体样品,其关键性能指标,抗压强度、软化系数和冻融性能均满足轻质隔条板的使用要求。在此基础上开发了规模化生产大尺寸轻质中空墙体的工艺方案,并针对成型过程中最为关键的抽芯机构进行了结构设计和运动仿真模拟分析。初步探索了地质聚合物的实际应用,为工业化生产提供技术支撑和理论指导。