干法制备凝灰岩机制砂会产生约20%的凝灰岩石粉固体废弃物,处理该固体废弃物会造成大气、土壤、水源等环境污染,目前尚缺少有效的再利用方法。研发一种以凝灰岩粉末作为原料的地聚合物制备方法,不仅可以解决污染环境的问题,还可以减少碳排放以及能源的消耗。目前,国内外对地聚合物的研究主要集中在粉煤灰、高炉矿渣和偏高岭土等以无定形硅铝酸盐玻璃体为主的工业固废和人工硅铝化合物上,而对于凝灰岩这一天然矿物胶凝材料的研究相对较少。为了促进凝灰岩石粉固体废弃物的二次利用,本文对凝灰岩基地聚合物的制备、物理力学性能及反应机理进行了研究,主要研究成果如下:（1）研究了凝灰岩基地聚合物材料的制备方法。以凝灰岩石粉为原材料,5种不同浓度的氢氧化钠溶液和2 wt%的硅酸钠溶液为激发剂,制备凝灰岩基地聚合物,确定最佳激发浓度为7.5 M。另外,以7.5 M的氢氧化钠溶液和2 wt%的硅酸钠溶液为激发剂,以不同掺量的高炉矿渣（BFS）和凝灰岩石粉为原材料,制备凝灰岩基复合地聚合物,确定了高炉矿渣的最佳掺量为20%。（2）基于原材料微观表征研究了凝灰岩和BFS的激发潜力。对凝灰岩和BFS的比表面积、粒径分布、微观形貌、化学组成、成键特征、热稳定性进行了表征,发现凝灰岩和BFS都具有较大的激发潜力,但由于凝灰岩石粉其自身主要由晶体组成,性质较为稳定,而BFS主要由无定形硅铝酸盐玻璃体组成,两者的激发机理存在差异。（3）研究了氢氧化钠溶液浓度和BFS掺量对凝灰岩基地聚合物力学性能的影响规律。通过抗压和抗弯试验,发现氢氧化钠浓度为7.5 M,BFS掺量为20%时,综合性能最优。凝灰岩基地聚合物的28天抗压强度随着氢氧化钠溶液浓度的升高先增大后减小,浓度为7.5 M和10 M时最大为69.33 MPa和71.33 MPa;28天抗弯强度随着氢氧化钠溶液浓度的升高先减小后增大,浓度为5 M时最小为6.7 MPa。凝灰岩基复合地聚合物的28天抗压强度随着高炉矿渣掺量的增加先增大后减小,掺量为20%时最大为73.33 MPa;28天抗弯强度随着高炉矿渣掺量的增加逐渐增大,掺量为30%时最大,为15.57 MPa。（4）研究了氢氧化钠溶液浓度和BFS掺量对凝灰岩基地聚合物物理性能的影响规律。通过对试样质量和体积的测量,发现氢氧化钠浓度为10 M时,凝灰岩基地聚合物密度最大,氢氧化钠浓度为7.5 M时,体积收缩率最大。掺加BFS可以降低凝灰岩基复合地聚合物的体积收缩率,BFS掺量为30%时,密度最大,体积收缩率也最大。（5）研究了氢氧化钠溶液浓度对凝灰岩基地聚合物溶解特性的影响规律。通过ICP-OES对不同氢氧化钠浓度下试样的溶解程度进行了表征,结果表明,凝灰岩石粉的溶解程度随着氢氧化钠溶液浓度的增加而增加。（6）研究了BFS掺量对凝灰岩基地聚合物凝结时间的影响规律。采用维卡仪对不同BFS掺量下试样的凝结时间进行了测试,发现随着BFS掺量的增加,试样的初凝和终凝时间减小,初凝到终凝的时间减少,当掺量大于20%后基本保持不变。（7）研究了氢氧化钠溶液浓度和BFS掺量对凝灰岩基地聚合物微观形貌的影响规律。通过SEM-EDS对试样的微观形貌表征,发现生成的胶凝物数量随着氢氧化钠溶液浓度和BFS掺量的增加而逐渐增多,未掺BFS的试样中浆体主要成分为N-A-S-H,掺加BFS的试样中浆体的主要成分为N-A-S-H和C-A-S-H的交联物质,其中C-A-S-H的比例随BFS掺量的增加而增加。（8）研究了氢氧化钠溶液浓度和BFS掺量对凝灰岩基地聚合物反应产物的影响规律。通过XRD、FTIR和TG/DTG对试样的反应产物进行研究,发现氢氧化钠浓度变化不会影响生成物的种类,只会影响原材料中晶体溶解的数量和胶凝物质生成的数量。BFS的掺加会使试样中新生成C-（A）-S-H、Ca（OH）2、钠沸石和Ca CO3,且4种新的生成物的数量随BFS掺量的增加而增加,同时试样中的水分子数量增加。（9）研究了氢氧化钠溶液浓度和BFS掺量对凝灰岩基地聚合物反应环境的影响规律。通过检测试样浸出液的p H值,发现浸出液的p H值随氢氧化钠溶液浓度和BFS掺量的增加而增大。试样浸出液的p H随龄期的变化规律与强度有较好的对应关系。p H值最低,对应龄期的强度达到最大值。过多的OH-,使生成物重新解聚,以及片层颗粒间一端静电斥力增加引起颗粒以点-面接触为主,从而使材料的强度降低。随着高炉矿渣掺量的增加,越来越多的钠离子和钙离子沉淀以及越来越多的C-（A）-S-H和N-A-S-H发生水解,体系中游离的OH-增多,所以浸出液的p H上升。