随着我国城镇化比例逐年提高,越来越多的基础设施工程开始建设,由此带来一些问题:如地下开挖产生的大量工程渣土、水泥大量消耗带来的碳排放等。目前,现有工程渣土大多以外运、填埋的方式处理,少部分通过综合利用的方式再利用。但目前工程渣土再利用的方法存在利用率低、产生二次废料、应用范围狭小等缺陷。本文通过对工程渣土进行机械和煅烧活化处理,并采用碱激发的方式制备地质聚合物。该方法制备工艺简单,无需额外掺入水泥,可以大掺量地应用。制备出的地聚物胶凝材料不仅具有良好的力学性能和工作性能,并且具有节约成本和降低碳排放的优势。本文的主要研究内容如下:本研究采用机械手段,将工程渣土颗粒粒度处理至0.03 mm以下,并将处理后的渣土在600-900℃的温度下煅烧。通过XRD、TG-DSC、FTIR等微观手段对煅烧渣土的物质构成和微观形貌进行分析,探究机械处理和煅烧活化处理工程渣土的作用机理。并通过比较对应煅烧温度下的地聚物抗压强度选择出工程渣土的最适煅烧温度。研究表明,煅烧会使渣土中的高岭土通过脱羟基的方式转化为具有活性的偏高岭土。偏高岭土与碱溶液发生缩聚反应,形成三维网状结构,是渣土地聚物强度的主要贡献。当煅烧温度为800℃时,工程渣土的活化效果最佳,制备的地聚物强度最高,28 d抗压强度能达到44.3 MPa。本研究探讨了不同水固比、碱含量、水玻璃模数对渣土地聚物力学性能及环境和经济效益的影响。本研究以经最适煅烧温度活化后的工程渣土为原料,首先测试了不同水固比、碱含量、水玻璃模数下渣土地聚物的力学性能、凝结时间、流动度,并对其进行LCA分析,分析其全寿命周期下能源消耗、制备成本、CO2排放。然后基于上述六项指标对渣土地聚物进行综合了性能及效益的评价,确定了渣土地聚物的最佳设计配合比区间。这部分研究成果对后续砂浆及混凝土的配合比设计实验提供基础,为渣土地聚物的实际应用提供理论依据。在渣土地聚物最佳配合比区间的基础上,本研究对利用渣土地聚物作为胶凝材料制备的砂浆、混凝土进行了研究。首先研究了不同水固比、固砂比对渣土地聚物砂浆力学性能和流动性的影响。然后,在砂浆的基础上确定了混凝土水固比的选取范围,研究了不同水固比和单位用水量对渣土地聚物混凝土抗压强度和工作性的影响。最后参照硅酸盐水泥混凝土的设计方法建立了渣土地聚物混凝土的水固比与抗压强度、单位用水量与塌落度的线性回归关系式,并围绕该计算式提出了一套基于强度和塌落度的渣土地聚物混凝土配合比设计方法,为渣土地聚物混凝土的应用提供基础。