地质聚合物是一种具有非晶态到半晶态三维硅铝酸盐结构的新型胶凝材料,通过富含硅（Si）和铝（Al）的原材料经碱性溶液激发反应,得到具有铝硅酸盐结构的三维网络,也属于碱激发胶凝材料的一种。地质聚合物具有高强度、耐腐蚀、耐高温等特点,同时其生产能耗和碳排放量均远低于普通硅酸盐水泥,实现了一种新型可替代绿色环保材料的研究。本论文以工业废弃物（煤矸石和高炉矿渣）为硅铝酸盐原材料经混合碱性溶液（电石渣、水玻璃、氢氧化钠）激发,通过一系列工艺过程,制备地质聚合物。并对其力学性能（抗压强度）进行分析,结合X射线衍射（XRD）、STA449 F5同步（综合）热分析（TG-DSC）、压汞仪（MIP）、红外光谱（FTIR）、29Si和27Al固体核磁共振（29Si和27Al NMR）、扫描电镜（SEM）配备的X射线能谱（EDS）对其相结构演变、孔结构、化学键配位、微观结构及形貌以及水化特性进行较系统的研究,取得的主要结论如下:（1）通过力学性能（抗压强度）试验,并对不同水胶比（0.3、0.32、0.34）、不同的电石渣掺量（0%、5%、10%、15%）,在不同龄期（1d、3d、7d、14d、28d、90d）下进行了试验研究;试验结果显示,在不同水胶比条件下,抗压强度随电石渣掺量的增加呈现先增加后降低的趋势,而在5%的电石渣掺量中,抗压强度达到最大值;水胶比随电石渣用量的增大而增大,而在5%时,其抗压强度最大;随着龄期的增加,抗压强度均呈增加趋势。（2）通过XRD、TG-DSC对电石渣基地质聚合物水化过程中的矿物物相和氢氧化钙（CH）含量变化进行分析,结果表明:电石渣基地质聚合物的水化产物主要包括石英和新形成的无定型凝胶,CH质量损失呈先增加后降低再增加的现象,表明地质聚合物在水化过程中,反应体系之间形成了胶结作用,CH在整个过程既是生成物也是被消耗物,这也体现了水化反应的充分性,而水化产物所形成的无定形凝胶相所占比例越大,其力学性能越高。（3）电石渣基地质聚合物的水化产物中,几乎观察不到针状钙矾石和片状CH,整体结构被大量无定型凝胶材料覆盖,另外,不同电石渣掺量的累积孔隙体积和增量孔隙体积的变化几乎相近,这可能因为在28d时,水化产物大量生成,凝胶产物大量填充到毛细孔隙中,对抗压强度的发展也起到重要作用。（4）通过高温灼烧法测试的水化程度不太适合普通水泥基材料的水化理论,电石渣基地质聚合物的水化程度随龄期的增加,在28d出现降低的趋势,随后又继续增加,出现这种情况的原因可能是因为水化过程中CH含量被大量的消耗,形成矿物成分融合在胶凝材料中,而后期水化继续的发展,CH的形成进行了二次反应,继续参与水化反应,另外,碱溶液中含有的Na+,在某种程度上,也起到碱激发的作用。（5）采用傅里叶红外（FTIR）对电石渣基地质聚合物的分子结构中化学键的变化,进行定性分析,结果表明:不同电石渣掺量,红外光谱中显示出类似的吸收带,水化缩聚过程中,硅、铝、氧键也发生了新的结构形式;在970cm-1-1004 cm-1区域的峰为Si-O-Si（或者Al）键的不对称伸缩振动,表明地质聚合物的聚合过程形成了无定型C-S-H和C-A-S-H凝胶。（6）29Si和27Al NMR结果表明:样品D-2-5在不同龄期（1d,3d,7d,14d,28d,90d）,大多数硅酸盐四面体是链中间成员,并且硅被Al取代发生在硅酸盐链中,此外,地质聚合中表现出高度聚合的结构铝硅酸盐框架,而且,电石渣基地质聚合物相中的结合不会引起任何显着的结构变化,除了轻微的骨架解聚。（7）采用生命周期评价体系,对电石渣基地质聚合物中环境性能（CO2排放量、原材料成本）进行量化评估,在满足力学性能的条件下,评估其生命周期过程中对环境的影响。