20世纪30年代，Kuhl观察碱和炼铁高炉磨细灰放入波兰特水泥中是否发生固化。1940年Purdon用碱和矿渣微粉生成一种特殊的三维网状胶凝材料，并提出“碱激活理论”，此后前苏联、法国等研究人员对碱激活材料进行相关研究，直至1978年，J.Davidovits首先提出地质聚合物概念，并创办地质聚合物研究所，对材料内部进行研究，为地质聚合物的研究奠定基础。

　　 近年来，我国学者对地质聚合物混凝土进行研究，张书政等总结地质聚合物原料生产工艺具有节能、低废气排放的优点，并在理化性能方面具有强度高、耐高温、快凝、可调节热膨胀系数、耐酸等特点，借鉴陶瓷、水泥的改性方法，采用玻璃纤维、碳化硅纤维、碳纤维作为地质聚合物改性材料。翁履谦等将地质聚合物归类为胶凝材料，介绍其研究起源、材料结构、材料合成机理和材料性能，论述地质聚合物胶粘性、防火性、抗环境侵蚀性及优异的力学性能，同时叙述耐酸性和耐热性。苏达根等介绍铝硅磷质矿物键合材料，该材料在中性及酸性条件下可合成矿物键合材料，通过磷酸和热变高岭石在常温下反应生成较高的强度。李海红等主要讨论地质聚合物与陶瓷、水泥、有机聚合物相比，其力学性能、理化性能及应用。陈潇等研究偏高岭土、粉煤灰和矿渣微粉3种原料，碱激发剂种类、碱当量和模数，养护时间和温度对地质聚合物力学性能的影响。张大旺等从原材料组成、外加剂、配合比设计、力学性能及耐久性等方面进行综述，强调在耐久性方面关注碳化、抗冻性、碱-集料反应等问题，指出地质聚合物发展所面临的问题。到目前为止，地质聚合物越来越多的性能得到研究，但作为一种建筑材料，研究者更关注其力学性能。

　　 国内外学者通过试验对地质聚合物力学性能进行研究，为提高力学性能，从原材料选择、碱激发剂种类、配合比优化、掺加纤维等方面不断探索，取得一定成果，主要对原材料进行分类，总结地质聚合物力学性能研究进展。

　　 粉煤灰、高岭土、矿渣微粉等常用作地质聚合物的原料，这些硅酸铝源的反应活性与其化学组成、矿物组成、形态、细度和玻璃含量有关。为保证地质聚合物的稳定性，要求原材料为较高的非晶态，具有足够反应活性的玻璃含量、低需水量、易于释放铝等特点。

　　 使用粉煤灰作为原材料，配合比、溶液浓度等不同时，制备出的地质聚合物混凝土力学性能也不同，粉煤灰基不同条件下的最优力学性能如表1所示。D.Panias等研究水、氢氧化钠及硅酸钠溶液对粉煤灰基地质聚合物混凝土抗压强度的影响，当液固比由0.75降低时，抗压强度提高，降至0.49时，抗压强度最高;保持液固比不变，氢氧化钠浓度由4.47mol/L升至6.6mol/L时，抗压强度一直增加;保持液固比不变，氢氧化钠浓度为6.5～7.5mol/L时，随着二氧化硅含量的增加，混凝土抗压强度增大，当浓度为2.31mol/L时抗压强度最高。刘春原等考虑氢氧化钠掺量、养护条件、养护龄期和碱渣掺量4个影响因素，研究粉煤灰基地质聚合物混凝土抗压和抗折强度，研究结果表明，增大碱溶液浓度、液固比，混凝土抗压和抗折强度均减小;当液固比为0.75，氢氧化钠溶液浓度为8mol/L时，体系中碱过剩，与D.Panias等的结论吻合。总的来说，当液固比为0.5，氢氧化钠浓度为6.6mol/L时，粉煤灰基地质聚合物混凝土力学性能较好。

　　 P.K.Sarker采用拉拔试验测量粉煤灰基地质聚合物混凝土和预埋钢筋间的黏结强度，混凝土抗压强度为25～89MPa时，抗拉强度约为3～7.5MPa，相同抗压强度下，粉煤灰基地质聚合物混凝土抗拉强度虽显著高于普通混凝土，但破坏时为脆性破坏，须通过掺加纤维改善。T.Alomayri等评估高温下纤维增强粉煤灰基地质聚合物混凝土的力学性能，在800,1 000℃下加热的试件，由于纤维降解和大量孔隙的形成，其强度损失严重，与水泥基混凝土高温条件下性能一致。A.B.A.M.Mustafa等在木纤维中观察到类似情况。

　　 T.Phoo-ngernkham等研究氢氧化钠溶液和水玻璃溶液对粉煤灰-矿粉基地质聚合物混凝土性能的影响。对粉煤灰浆体、粉煤灰加矿粉和矿粉浆体进行试验研究，由试验结果可知混凝土抗压强度均随着矿渣微粉的增加显著提高，一方面游离钙离子与硅、氧化铝反应生成与地质聚合物凝胶共存的C(A)SH凝胶，另一方面粉煤灰加矿粉与碱溶液反应会放出大量热量，进而促进地质聚合物的聚合。黏结强度除氢氧化钠系列随着矿渣微粉的增加而增大外，其余系列随着粉煤灰加矿粉的增加先增大后减小。通过与环氧A、环氧B对比可知，地质聚合物混凝土基与普通混凝土基间具有良好的黏结性能。综上所述，钙含量增加使得地质聚合物混凝土抗压强度提高，虽然矿粉与粉煤灰相比形状不规则，但其化学成分中的氧化钙能提高胶凝材料的强度。

　　 相比粉煤灰和矿粉，硅灰颗粒尺寸非常小，平均粒径约0.1～0.2μm，可提高粉煤灰基地质聚合物混凝土的密实度，F.N.Okoye等通过掺加不同含量硅灰制备粉煤灰基地质聚合物混凝土，研究结果表明，掺加硅灰会显著提高地质聚合物混凝土抗压强度，与普通硅酸盐水泥混凝土结果相同，但考虑成本影响，为提高力学性能而掺加硅灰并不经济。

　　 L.Assi等发现室温养护条件下，在普通硅酸盐水泥中掺加粉煤灰基地质聚合物混凝土既能提高浆体总钙含量，使混凝土得到较高的早期抗压强度，也能减少收缩引起的裂缝。

　　 J.G.S.V.Jaarsveld等研究粉煤灰与高岭土混合组分对地质聚合物混凝土物理、化学性质的影响，研究结果表明，掺加21%高岭土时，水含量、固化和煅烧条件对混凝土最终性能的影响不大，但因表面反应，高岭土含量对混凝土性能的影响较大;相比快速固化或高温下固化，温和养护对提高混凝土抗压强度更有利。

　　 综上所述，影响粉煤灰基地聚合物混凝土的因素主要有液固比、氢氧化钠浓度和养护条件，由于单粉煤灰作为胶凝材料时力学性能较差，通过掺加矿渣微粉、硅灰、水泥等材料，增加浆体钙含量，从而提高其力学性能。

　　 偏高岭土是高岭土煅烧、研磨制成的粉末，高岭土煅烧温度将直接影响偏高岭土的组成和结构，M.R.Wang等和M.Meftah等分别对500,800,900℃煅烧温度下得到的偏高岭土基地质聚合物混凝土进行研究，研究结果表明，900℃下煅烧的高岭土更有利于发生聚合反应。H.Wang等通过改变氢氧化钠溶液浓度，研究偏高岭土基地质聚合物混凝土的力学性能和化学性能，提高氢氧化钠溶液浓度时混凝土抗压强度和抗弯强度均增大，35d时分别达65,50MPa左右。粉煤灰基地质聚合物混凝土通常比偏高岭土基地质聚合物混凝土更耐用、强度更高。

　　 为进一步提高偏高岭土基地质聚合物混凝土的力学性能，罗新春等掺入矿渣，研究矿渣-偏高岭土基地质聚合物混凝土抗压强度和高温力学性能，制备液固比为0.8、水玻璃溶液浓度为25%的试样。研究结果显示，矿渣掺量(相对偏高岭土)增加时，混凝土抗压强度先增大后减小，当矿渣掺量为15%时，抗压强度最大;对于高温力学性能而言，煅烧温度≤600℃时，无新相生成。

　　 总之，通过研究影响偏高岭土基地聚合物混凝土力学性能的因素，得出粉煤灰基地质聚合物混凝土力学性能更优的结论。

　　 与偏高岭土基地质聚合物混凝土相比，由于矿粉基使用硅酸钠溶液较少，对环境的影响较小。M.J.Nadoushan等使用矿粉作为被激发材料，从碱溶液类型、浓度、硅酸钠模数及硅酸钠与碱溶液的比例等方面研究混凝土力学性能。以抗压强度为例，对比不同浓度氢氧化钠、氢氧化钾溶液，研究结果表明，氢氧化钾溶液加硅酸钠作为激发剂效果最好，硅酸钠模数宜取2.33，硅酸钠与碱溶液的质量比为0.4;当使用沸石粉替代矿粉时，混凝土流动性下降，替换率为5%时，混凝土抗压强度最大。沸石粉与粉煤灰、矿粉、硅灰等玻璃态工业废渣不同，是一种天然火山灰质硅铝酸盐微晶矿物。D.Bondar等研究碱性溶液对天然沸石粉基地质聚合物混凝土强度的影响，得出氢氧化钾溶液浓度为5～7.5mol/L时混凝土抗压强度最高的结论，且60℃为最佳养护温度。与粉煤灰和偏高岭土体系相比，矿粉基地质聚合物混凝土具有较高的早期强度和较强的耐酸性。

　　 许金余等研究冲击荷载作用下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的变形特性，当掺加25%粉煤灰，玄武岩纤维体积掺量为0.2%时提高变形的能力最好。范飞林等以矿粉为原料，掺加约30%粉煤灰，研究水胶比对混凝土和易性及抗压强度的影响，随着水胶比的增大，混凝土抗压强度先增大后减小，最优水胶比为0.26。在此基础上，范飞林等研究纤维对地质聚合物绿色高性能混凝土的增强效应，分析纤维种类、纤维体积掺量和基体配合比等因素的影响，当掺加3%玄武岩纤维时，混凝土抗压强度提高不明显，当掺加0.3%碳纤维时，混凝土抗压强度为基体强度的1.33倍。同时，范飞林等对矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土进行霍普金森压杆试验，研究冲击荷载作用下混凝土的力学性能，研究结果表明，随着平均应变率的增大，地质聚合物混凝土抗压强度、变形和韧性增加，28d静态抗压强度为56.4 MPa的材料在76.4 s^{- [1]}平均应变率下可达到98.1 MPa，提高1.72倍。与普通硅酸盐水泥混凝土相比，冲击荷载作用下地质聚合物混凝土抗压强度相对较小，韧性相对较低。

　　 综上，矿粉基地质聚合物混凝土由于矿粉活性较高，抗压强度提高较快，且具有一定耐酸性，对环境的影响较低，是一种性能优异的绿色混凝土材料，可进一步研究其抗爆、抗冲击性能，充分发挥材料特性。

　　 M.B.Karako9等研究铬渣基地质聚合物混凝土的抗压强度。F.Pacheco-torgal等研究普通混凝土与3种修复材料的黏结强度，通过采用金属模板浇筑法、木模板浇筑法、锯切法和酸蚀法4种混凝土衬底表面处理方法可知，地质聚合物混凝土具有较高的黏结强度，且不受衬底表面处理粗糙程度的影响，其中原材料钨矿废泥是在950℃热处理2h后制备的，由于前期反应较快，混凝土7d抗压强度可达整体强度的77%,7d抗拉强度达到峰值，之后不随时间增大。

　　 总的来说，地质聚合物混凝土原材料不局限于粉煤灰、偏高岭土、矿粉等常见材料，具有较大的研究及应用潜力。

　　 以粉煤灰基地质聚合物混凝土力学性能为基础，从提高力学性能方面分析总结偏高岭土、矿粉及其他原材料基地质聚合物混凝土研究现状，得出以下结论。

　　 1)对于粉煤灰基地质聚合物混凝土而言，当液固比约为0.5、氢氧化钠溶液浓度为6.6mol/L时的力学性能较好;通过掺加矿粉、硅灰、普通硅酸盐水泥、高岭土等提高混凝土力学性能，发现掺加矿粉更有效，且最经济。

　　 2)高岭土煅烧温度对偏高岭土基地质聚合物混凝土的影响较大。

　　 3)与偏高岭土和粉煤灰体系相比，矿粉基地质聚合物混凝土性能较好，具有较高的早期强度和较强的耐酸性。

　　 4)铬渣、钨矿废泥等可制备地质聚合物混凝土，说明地质聚合物混凝土原材料来源十分丰富，是一种具有潜力的材料。