我国乃至世界各地都产生了大量的固体废弃物,如:粒化高炉矿渣粉(文中简称矿渣粉)、粉煤灰、副产品石膏和钢渣粉等。随着经济发展,固体废弃物的量迅速增加,放置这些固体废弃物不仅会占用大量土地面积,且会对生态环境造成破坏。矿渣粉、粉煤灰和钢渣粉等固体废弃物有一定的潜在活性,可使用碱激发剂激发其活性,制备碱激发胶凝材料(英文缩写为AACM)。试验以矿渣粉、粉煤灰和碱激发剂为主要原材料,基于胶砂和混凝土试验,通过控制变量的试验方法,讨论激发剂种类和掺量、矿渣粉与粉煤灰的比例和水胶比等参数对性能的影响规律,结合泛霜规律,优选泛霜量少的碱激发胶凝材料配比方案;通过碱激发胶凝材料与减水剂适应性研究,优选减水剂;以优选碱激发胶凝材料配比方案为基础,制备混凝土,测试其力学性能和耐久性能,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等技术分析碱激发胶凝材料的水化产物物相组成和微观形貌;运用价值工程理论,对不同配比方案制备的混凝土进行价值分析,最终优选出价值高,即性价比高的碱激发胶凝材料配比方案。得出以下结论:(1)基于胶砂和混凝土强度试验,较优碱激发方案为P·O52.5水泥10%+副产品石膏15%;P·O52.5水泥10%+氯盐4%;氢氧化物4%+碳酸盐4%。(2)碱激发体系为氢氧化物+无机盐,进行泛霜试验,在充分养护后,除个别方案外,其他均不发生明显泛霜现象,且强度损失较小,一般强度损失在10%以内。(3)碱激发体系为P·O52.5水泥+无机盐时,聚羧酸高性能减水剂的减水效果最好,能大幅提高流动性;三聚氰胺型减水剂的减水效果次之;碱激发体系为氢氧化物+无机盐时,萘系减水剂的减水效果最佳。(4)碱激发方案为P·O52.5水泥10%+副产品石膏15%和氢氧化物4%+碳酸盐4%时,制备的碱激发胶凝材料混凝土整体性能较优,可用于制备强度等级较高的混凝土;碱激发方案为P·O52.5水泥10%+氯盐4%时,整体性能稍差,可用于制备强度等级相对较低的混凝土。(5)碱激发方案为P·O52.5水泥10%+副产品石膏15%和氢氧化物4%+碳酸盐4%,碱激发胶凝材料水化反应后均产生大量凝胶,而凝胶的存在是强度产生的主要原因,且XRD图谱中的晶体衍射峰主要对应碳酸钙和沸石类等矿物。(6)碱激发方案为氢氧化物4%+碳酸盐4%、矿渣粉:粉煤灰=7:3、水胶比为0.34、减水剂取矿渣粉与粉煤灰总用量的1.2%时,此方案下制备的碱激发胶凝材料混凝土的价值最高,性价比最优,此方案为最终确定的碱激发胶凝材料配比方案;碱激发方案为P·O52.5水泥10%+副产品石膏15%、矿渣粉/粉煤灰=8:2、水胶比为0.3、减水剂取矿渣粉与粉煤灰总用量的3.0%的次之。