大部分固废是经过高温煅烧之后的产物,具有潜在的活性,因此对这类固体废弃物较好的处置方式是用来代替普通硅酸盐水泥,制备绿色低碳胶凝材料。固废制备胶凝材料的制作过程简单,最重要的是可以降低能耗和减少排放。赤泥作为铝工业生产过程中的副产品,将其用于制备低碳胶凝材料既可以对其进行大规模利用,又可以减少其本身带来的各种环境和经济问题。纳米材料比表面积和表面能大,可以作为水泥基胶凝材料水化过程中的成核剂,促进水化产物的生成,其次部分纳米材料也可参与到水泥的水化过程,对水泥基胶凝材料改性有着较大的优势。氧化石墨烯和纳米二氧化硅近年来广泛用于水泥基胶凝材料的改性,二者均可改善其综合性能。本文将氧化石墨烯和纳米二氧化硅运用到赤泥基胶凝材料中,改善赤泥基胶凝材料的力学性能和泛碱现象,制备出一种高强度,低泛碱的赤泥基胶凝材料。其次结合当下对该方面内容研究较少的现状,故将氧化石墨烯和纳米二氧化硅对赤泥基胶凝材料的影响作为主要研究方向,具体研究过程和结论如下:首先氧化石墨烯掺入到赤泥基胶凝材料中,通过电子的转移会加速赤泥基胶凝材料内部的地聚合反应。氧化石墨烯通过传递电子促进赤泥基胶凝材料内部非晶态的溶解,从而加速铝氧四面体和硅氧四面体的构建。同时氧化石墨烯由于表面带有负电荷的官能团与赤泥表面带有正电荷的碱性金属离子相结合,使得地聚合物凝胶获得高能电子的能力增加,生成更多的类沸石结构,获得较好的强度支撑。此外氧化石墨烯还利用自身的纳米尺度优势填充赤泥基胶凝材料内部的大尺寸孔隙从而降低孔隙率。其次研究不同浓度和种类的碱激发剂对GO-赤泥基胶凝材料性能的影响。结果表明,当碱激发剂为氢氧化钠时,随着氢氧化钠浓度的提升,赤泥基胶凝材料的抗压强度并不会呈现一直上升的趋势,这是由于氢氧化钠浓度的提升会导致赤泥基胶凝材料早期反应剧烈,大量的赤泥与矿粉粉末尚未与碱激发剂接触就被包裹在水化产物中,并未对强度发展起到促进作用。实验结果表明较优掺量为:氢氧化钠浓度为3mol/L,氧化石墨烯的掺量为0.03%,此时养护一天后抗压强度较未掺加氧化石墨烯的增加了27.9%,随着养护时间的增加,7d抗压强度依旧增加了15%以上。当碱激发剂改为水玻璃后,同等钠离子浓度下,氧化石墨烯的最优掺量为0.01%,这是由于水玻璃粘度较大,氧化石墨烯分散更为困难。其次氧化石墨烯加入到赤泥基胶凝材料中,会对其工作性造成损伤,流动性下降较为明显。最后纳米二氧化硅加入到赤泥基胶凝材料中,会增加赤泥基胶凝材料内部硅的浓度,促进Si-O-T（T=Si/Al）键的形成,在水化过程中形成较多的地聚物凝胶,从而对赤泥基胶凝材料的力学性能起到较好的促进作用。研究结果表明纳米二氧化硅对赤泥基胶凝材料力学性能增强效应的最优掺量为1%,过量的纳米二氧化硅会导致反应体系中硅铝比和内应力的增加,反而降低了赤泥基胶凝材料的力学性能。此外针对赤泥基胶凝材料出现的泛碱现象,通过对掺入纳米二氧化硅前后赤泥基胶凝材料的吸水性、孔隙分布和浸出液钠离子浓度的测试,结果表明纳米二氧化硅的掺入可以有效改善赤泥基胶凝材料的泛碱现象。该论文有图47幅,表8个,参考文献92。