粉煤灰和矿渣的处理成为中国工业生产的一大问题,近年来许多科学研究人员开展了将粉煤灰等地聚物作为胶凝材料的研究,以粉煤灰和矿渣为主要成分,在碱激发的作用下,能充分发挥矿渣和粉煤灰的活性,与水混合之后经过一系列物理化学作用,能从可塑性浆体发展成坚硬的石状体。并且能将散粒状材料粘结起来形成坚固的整体,具有较高的强度和较好的耐久性。因此,研究利用地聚物水泥配制混凝土,并解决工程使用技术难题,是地聚混凝土研究的关键问题。本文首先研究矿渣和粉煤灰在9:1、8.5:1.5、8:2、7:2.5、7:3时,在不同的碱激发条件下地聚物胶凝材料的性能。研究表明地聚物胶凝材料的矿渣粉煤灰最佳比例为8:2。对不同激发条件下的样品XRD分析,实验结果表明,石英在碱激发过程中活性较低,从而导致地聚物浆体中存有大量石英,在胶凝材料中有一系列的C-S-H,C-(A)-S-H,N-(C)-A-S-H和N-A-S-H共同存在;胶凝材料红外实验结果表明,地聚合物的产物凝胶中均存在化学结合水,水玻璃中的活性硅基团参与了聚合反应,并且地聚物胶凝材料在制备和测试过程中可能发生的两个碳化反应,生成了 CaCO3和Na2CO3;胶凝材料核磁共振实验结果分析可知影响强度的孔隙应该大于0.1 μm,且强度随着较大孔孔隙率的增加而降低。依据前期的实验结果进行地聚物混凝土的配合比设计,以水胶比、水玻璃模数、碱掺量为因素,进行正交实验,研究地聚物混凝土的强度、耐久性和变形性能。实验结果表明,当水胶比、碱掺量、水玻璃模数分别为0.4、6%和1.0时,地聚物混凝土的强度达到最大值75.3MPa,且碱掺量对其影响最显著。由压汞试验可知,对地聚物混凝土强度影响最大的是多害孔,高水胶比混凝土多害孔约占50%,随着多害孔的增多,地聚物混凝土强度降低,而与其他三种孔的影响较小。在水胶比为0.45,碱掺量 6%,水玻璃模数1.0时抗冻性最佳,同样碱掺量对其响最显著。对气孔结构分析可知,当混凝土中小气泡(0～100μm)含量较高,且分布均匀时,混凝土会表现出良好的抗冻性。水胶比、碱掺量、水玻璃模数为0.4、5%和1.0时,地聚物混凝土的抗氯离子渗透性能最佳,且水胶比对其影响最大。地聚物混凝土棱柱体与立方体强度比值α随水胶比的增加而逐渐降低;随碱产量的增加先升高后降低;随水玻璃模数的增加逐渐降低。地聚物混凝土弹性模量在水胶比0.45、碱掺量6%、水玻璃模数1时达到最大值为6.3。通过极差分析可知,各因素对地聚物混凝土弹性模量的影响程度为水玻璃模数>碱掺量>水胶比。地聚物混凝土的弹性模量比普通混凝土弹性模量较高,但不同配比地聚物混凝土弹性模量与普通混凝土弹性模量比值不同。且地聚物混凝土变形与普通混凝土基本相同。