普通硅酸盐水泥（OPC）一直以来是混凝土制备中常见的成分,但其熟料生产阶段产生大量的二氧化碳与工业废料,与当前节能减排的大趋势相悖,亟需寻找一种可接受的绿色胶凝材料替代品。地聚合物（Geopolymer）是一种由经碱激活后硅铝酸材料制备得具有三维网状微观结构的无机胶凝材料,具有制备简单、力学性能好、碳排放少等诸多优势,且为工业废料的处理提供了一条新的途径,然而,粉煤灰基地聚合物制备阶段往往需要热养护,影响其力学性能的因素繁多;实际使用过程中易发生突发性的脆性破坏且在恶劣环境下的耐久性不明确,这严重制约了粉煤灰基地聚合物的商业化。基于此,本文针对典型的粉煤灰基地聚合物砂浆材料,研究其在不同维度下的性能增强技术,并拓展其在恶劣环境中的应用,主要的工作及成果如下:（1）基于响应面法研究水胶比、砂胶比和碱激发剂模数等因素对常温养护粉煤灰基地聚合物砂浆力学性能的影响,利用Box-behnken模型建立二次多项式拟合公式并对砂浆配合比进行优化。结果表明,将3d与28d抗压强度最大值作为目标优化值,得出砂浆的最优配合比:胶砂比为3.193,水胶比为0.397,碱激发剂模数为1.215。预测值和试验值差异性较小,证实了响应面法的可靠性。且在不同养护龄期下,各因素的影响程度存在差异,3天时:砂胶比＞水胶比＞碱激发剂模数;28天时:砂胶比＞碱激发剂模数＞水胶比。（2）通过在前述优化体系中引入高钙产物,探究钙组分对粉煤灰基地聚合物砂浆性能的影响,扩展地聚合物在工业环境与酸雨条件下的应用,并提出抗硫酸/醋酸腐蚀调控设计方案。试验结果表明,将水泥添加到体系中会导致抗压强度显着增加（16.08～36.61%）,而对耐酸性影响相反。基于线性拟合和非线性人工神经网络方式对砂浆质量损失进行了评估,纯粉煤灰基地质聚合物表现出最大质量损失（5.61%）与样品离散性。而含钙粉煤灰基地聚合物在酸溶液中的腐蚀机理可归结于石膏沉积相沉淀、硅铝酸盐骨架的破坏、碱金属离子浸出及部分结晶相消失。（3）利用胶态纳米二氧化硅与混杂纤维（钢纤维和聚丙烯纤维）改善粉煤灰基地聚合物砂浆的孔隙结构,并提升其弯曲抗裂性能。结果表明,尽管纳米二氧化硅和混杂纤维对砂浆流动性产生负面影响,但两者在力学性能提升方面具有较好的协同作用。纳米二氧化硅改善了由纤维材料引起的孔隙率增加的问题,从而大大提高了砂浆的抗弯/抗折强度。掺纳米二氧化硅和混杂纤维砂浆的弯曲韧性比纯粉煤灰基地聚合物砂浆提高约200%,且在平板开裂试验中,仅能检测到约58.25mm2面积的微裂纹。纳米二氧化硅通过改变体系内晶相与非晶相的含量,前驱体的反应活性得到提高;而在X射线三维显微镜观察下,混杂纤维呈现出无序的支撑网络,有效提升了纤维/基体界面结合强度。（4）初步探究了废弃玻璃-粉煤灰基地聚合物复合再生材料的性能。研究利用废弃玻璃替代天然河砂细骨料,对制备粉煤灰基地聚合物砂浆的力学性能和耐酸性的影响;主要探究了浆体在1～56天内的反应进程,重点分析了骨料界面过渡区（ITZ）的发展及受硫酸侵蚀后的破坏情况。结果表明,玻璃和河砂骨料在养护龄期早期均延缓了地聚合反应的速度,河砂砂浆在28天时凝胶体系内的反应逐渐停止;而玻璃边缘在碱性环境下溶解出硅相,提高了体系内的硅/铝比,提高了基体的后期密实度。此外,玻璃在硫酸浸泡后与ITZ处的凝胶基体间仍具有更好的粘结效果,具有更低的抗压强度及质量损失。课题的实施与开展为粉煤灰基地聚合物性能的提升提供了新的思路,也为地聚合物在复杂恶劣环境应用的提供理论支持。