地质聚合物材料简称地聚物，是近年来发展起来的一种硅铝质无机胶凝材料，即含有多种非晶质至半晶质的类沸石三维铝硅酸盐矿物聚合物。其原材料丰富，以工业废渣钢渣、粉煤灰、矿渣、煤矸石等为原料，在常温或低温下制备和养护而成。一方面它可以充分利用钢渣等工业废弃物，为这些废弃物的资源化利用提供一条有效的途径；另一方面，其制备工艺简单，能耗低、污染少，而且地质聚合物材料的性能优异，符合我国的绿色可持续发展战略。利用工业固体废弃物采用压制成型制备地质聚合物砌块节能、节地、利废、环保因而有望替代或部分替代传统的粘土砖，是一项经济效益、环境效益和社会效益都十分好的新兴产业。本文以工业废渣钢渣、粉煤灰、矿渣和砂子为原料，在碱激发剂的作用下，采用压制成型制备了地质聚合物材料。通过性能比较，选择出了最优的制备体系为钢渣-粉煤灰-矿渣-砂子体系。然后对地质聚合物材料的制备工艺参数进行优化，用最优工艺参数制备一批地质聚合物试样，并对其进行酸、碱、硫酸盐侵蚀、冻融等耐久性试验，并采用SEM和XRD对材料的微观形貌和矿物组成进行分析。主要研究结果和结论如下：分别制备了钢渣-粉煤灰体系、钢渣-粉煤灰-矿渣体系和钢渣-粉煤灰-矿渣-砂子三种体系的地质聚合物材料。以强度、体积密度、吸水率等作为考察指标对三种体系进行性能比较，选择出了最优的制备体系为钢渣-粉煤灰-矿渣-砂子体系。钢渣-粉煤灰-矿渣-砂子体系的最优原料配比为：30%钢渣、30%矿渣、10%粉煤灰、30%砂子，材料28天抗压强度为78.8MPa，吸水率为8.30%。地质聚合物材料水化产物中凝胶组分是C-S-H凝胶和N-A-S-H凝胶的共存体，晶体为类沸石物质，其化学式可能是(Mg,Ca)n(Si-O-Al-O-Si)。实验表明制备地质聚合物材料的最佳用水量为10%。此外，养护制度、成型压力、激发剂的种类及掺量等对地质聚合物材料的性能也有很大的影响：最优养护制度为在空气中洒水养护，养护龄期为28天；最佳成型压力为30MPa，再增大成型压力，地质聚合物材料的性能得不到显著的提高，且对模具的损伤较大；最合适的激发剂为氢氧化钠，随着氢氧化钠掺量的增加，地质聚合物材料的强度呈现出增大的趋势，但氢氧化钠掺量超过5%以后，试样表面泛碱现象比较严重，影响材料的性能和外观；加入聚丙烯纤维地质聚合物材料的后期抗折强度得到一定改善，但材料的抗压强度和体积密度无明显改善，材料的吸水率下降；加入稻谷壳地质聚合物材料的性能没有得到明显的改善。参照GB/T2542-2012《砌墙砖试验方法》对地质聚合物材料进行耐久性试验，结果表明：地质聚合物材料在水中浸泡4天的吸水率仅为1.44%，其软化系数为0.89，远远超过JC/T422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》的标准；在不同浓度的酸溶液和硫酸盐溶液中浸泡60天，随着浸泡龄期的延长，虽然出现了一定的质量损失和强度损失，但浸泡60天后，地质聚合物试样的外观形貌除了表面少量掉皮之外，基本保持完好；在不同浓度的碱溶液中，随着浸泡时间的延长强度没有降低反而有增长的趋势，说明地质聚合物材料具有优异的耐碱性能；地质聚合物材料能承受30次的冻融循环；在1000oC煅烧2h后，试样的抗折强度为1.38MPa，抗压强度为26.2MPa，说明地质聚合物材料具有良好的抗冻融性和耐高温性；随着碳化时间的延长，试样的增重率变化不是很大。实验结果表明，地质聚合物材料具有良好的抵抗恶劣环境的能力。