地质聚合物是由粉煤灰等含硅铝相的材料在碱激发剂作用下发生聚合反应,生成的一种新型无机胶凝材料,简称地聚物。粉煤灰作为国内最为普遍的工业废弃物,其大量排放已经严重影响到我国的生态环境,由此,本文以粉煤灰作为主要原材料制备粉煤灰地聚物混凝土,对其力学性能及抗冻性进行了深入研究,为粉煤灰的有效处理和地质聚合物的发展提供理论依据。主要研究内容和研究成果包括:1.分析并优化了粉煤灰地聚物混凝土的制备工艺,同时,设置烘箱养护、包裹养护及水中养护三种养护制度,每种养护制度下,以激发剂模数为变量,测试混凝土 7d、28d和56d龄期的抗压强度。结果表明:烘箱养护对粉煤灰地聚物混凝土早期强度的提升效果最为明显,但当激发剂模数较低时,其后期强度有所下降;包裹养护条件下,随着龄期的延长,混凝土强度稳定增长,当激发剂模数较高时,其后期强度不亚于烘箱养护;水中养护不适用于粉煤灰地聚物混凝土,且随着激发剂模数的降低,混凝土表面会出现严重的泛碱现象。2.采用最佳养护制度,通过强度及SEM电镜试验分析了粉煤灰品质、矿渣掺量、激发剂用量及模数等主要调控因素对粉煤灰地聚物混凝土力学性能的影响。结果表明:Ⅰ级粉煤灰在制备地聚物混凝土时,与Ⅲ级粉煤灰相比所需激发剂用量更少,力学性能更好;随着矿渣掺量的增加,Ⅰ级粉煤灰地聚物混凝土的抗压强度逐渐降低,Ⅲ级粉煤灰地聚物混凝土抗压强度逐渐增大;随着激发剂用量的增多,可以提高粉煤灰地聚物混凝土早期的工作性能,但用量过多时会在后期的养护过程中影响结构内部的稳定性,不利于强度的稳定发展;激发剂模数代表激发剂的碱性强弱,模数越低,碱性越强,混凝土成型时的聚合反应程度越高,有利于粉煤灰地聚物混凝土的充分形成,提升其抗压强度,微观结构也更为致密。3.通过对比分析不同激发剂模数条件下粉煤灰地聚物混凝土在冻融循环作用下的质量损失率、相对动弹性模量和相对抗压强度,得出使得混凝土抗冻性最优的激发剂模数,在此基础上,分析粉煤灰品质,矿渣掺量及粉煤灰细骨料替代率对粉煤灰地聚物混凝土抗冻性能的影响规律。结果表明,激发剂模数为1.0时,粉煤灰地聚物混凝土的动弹性模量损失最小,抗冻性能最优;以Ⅲ级粉煤灰制备地聚混凝土时,其抗冻性与Ⅰ级粉煤灰相差较小,矿渣掺量对粉煤灰地聚物混凝土的抗冻性能提升效果不大;当以粉煤灰部分替代细骨料时有助于提升粉煤灰地聚物混凝土的抗冻性,并得出其最优替代率为25%,建立了冻融循环作用对不同粉煤灰细骨料替代率下混凝土相对动弹性模量与冻融循环次数的损伤模型,并得到了粉煤灰地聚物混凝土冻融损伤演化方程。