地聚合物也叫地质聚合物、土聚水泥，是一种新型无机胶凝材料 ^[1,2]。近年来，多位学者对地聚合物展开研究，如洪景南等 ^[3]以粉煤灰、高炉矿渣为原材料，以水玻璃为激发剂，采用振动成型方法，制备矿物聚合材料，发现在养护温度为192℃的蒸压釜中养护9h，试件饱水抗压强度达72.1MPa;翟牧楠等 ^[4]研究改性粉煤灰对镍渣基地聚合物力学性能的影响，发现改性粉煤灰的掺入能有效提高镍渣基地聚合物的力学性能，当改性粉煤灰掺量达20%时，试件7d抗折强度和抗压强度分别达9.9,32.7MPa;吴怡婷等 ^[5]研究影响制备土聚水泥的若干因素，并研究激发剂用量、碱性激发剂种类、用水量及外加剂与地聚合物强度的关系。对地聚合物配合比、制备工艺进行研究不仅具有较高的学术价值，且有利于我国经济建设 ^[6,7,8,9,10]。

　　 借助微机控制电子万能试验机，研究矿渣粉煤灰含量、水灰比、搅拌时间、养护温度对矿渣粉煤灰基地聚合物无侧限抗压强度的影响。

　　 矿渣为灰白色粉体，主要成分为CaO,Si O₂，分别占总量的53.0%,37.3%，属于粒化高炉矿渣，X射线衍射如图1所示，图中1表示硅酸钙。

　　 粉煤灰为黑色粉体，主要成分为SiO₂,Al₂O₃，分别占总量的56.4%,29.4%。其中CaO含量为2.8%，属于低钙粉煤灰，X射线衍射如图2所示，图中1表示石英，2表示硅线石，3表示莫来石，4表示磁铁矿。碱性激发剂为纯度99%的NaOH片状固体颗粒。

　　 矿渣粉煤灰基地聚合物由矿渣、粉煤灰与碱性激发剂干料混合后加水制备而成 ^[11]，分别按原材料配合比100%矿渣、90%矿渣+10%粉煤灰、80%矿渣+20%粉煤灰。碱性激发剂NaOH占硅铝原材料质量的15%。水灰比分别为0.5,0.6,0.7。首先将水倒入原材料与激发剂的混合物中;然后使用搅拌机均匀搅拌，搅拌时间分别为1,2min;再将搅拌完成的地聚合物浆液填入40×80模具中，边填入边压实，保证孔隙尽量填满，减小试验误差;最后将地聚合物试件分别置于常温环境和85℃烤箱中，待初凝后小心取出，用保鲜袋包裹后继续置于常温环境和85℃烤箱中进行养护，得到养护3,7d的试件。根据水泥砂浆强度检验方法，通过WDW-100GE型微机控制电子万能试验机测试地聚合物无侧限抗压强度。试验方案如表1所示。

　　 不同组号下矿渣粉煤灰基地聚合物无侧限抗压强度如表2所示，由表2可知，II-2组7d无侧限抗压强度最大，为7.70MPa。

　　 在矿渣粉煤灰基地聚合物反应过程中，矿渣、粉煤灰在碱性激发剂的激发作用下，矿渣中的玻璃体发生结构分离，由于粉煤灰具有“活性效应”，为矿渣玻璃体中富钙相解离出来的钙离子提供大量活性SiO₂,Al₂O₃，产生大量胶絮状产物，促进产物生成。同时，在100%矿渣原材料地聚合物中，富硅相在碱性激发作用下，产生大量硅酸根离子，这些离子与钙离子在电荷作用下快速聚合，使材料快速凝结，缩短初凝时间，在搅拌过程中发生固化剂浆料抱团现象。而由于粉煤灰球形玻璃体在固化剂浆料中起到滚动、润滑作用，进而保留胶凝材料中的水分，大大提高其流动性，使浆料扩散地更加均匀，不仅起到缓凝作用，同时提高地聚合物的和易性。因此，粉煤灰有助于矿渣粉煤灰基地聚合物强度的提高。

　　 当粉煤灰掺量进一步增加时，矿渣粉煤灰基地聚合物强度逐渐降低，由此可知，过量的粉煤灰不利于强度的增长。主要由于粉煤灰属于惰性材料，不易被碱性激发剂激发。

　　 由表2可知，当水灰比为0.5时，地聚合物抗压强度较大，但需注意，试验最初曾采用水灰比为0.4制备地聚合物浆液，但试件制备较困难。而过高的水灰比使得固定比例的NaOH浓度降低，从而降低碱性激发效果，使矿渣、粉煤灰活性成分得不到充分激发，从而影响矿渣粉煤灰基地聚合物无侧限抗压强度。

　　 由表2可知，通常情况下搅拌1min的试件强度高于搅拌2min的试件，说明过长的搅拌时间使得矿渣粉煤灰基地聚合物颗粒之间的接触面积增加，反应更加充分，因此浆料凝结时间迅速缩短，当搅拌2min时地聚合物已由流体状态变为塑性状态，导致试件迅速凝结成块状固体，不利于试件成模，各固体块无法互相黏结。

　　 由表2可知，提高养护温度可显著提高矿渣粉煤灰基地聚合物无侧限抗压强度。通常情况下，高温养护得到的地聚合物具有较高的抗压强度，主要因为粉煤灰为火山质材料，具有潜在活性，提高养护温度将加快聚合反应速度并增加反应程度，有助于提高最终产物的抗压强度。

　　 利用粉煤灰、高炉矿渣制备地聚合物，经过全面试验法得到优化工艺条件为:90%矿渣+10%粉煤灰，加入与原材料比为0.15的NaOH，按0.5的水灰比加入水，搅拌1min，在85℃条件下养护7d。在此工艺条件下制备的矿渣粉煤灰基地聚合物无侧限抗压强度可达7.70MPa。粉煤灰掺量影响地聚合物抗压强度，且高温对抗压强度的提高具有促进作用。当采用相对较低的水灰比时，制备的地聚合物抗压强度更大，但水灰比太低将影响地聚合物的成形，使浆体快速由流体状态变为塑性状态，不利于试件成模。如果搅拌时间过长，部分浆体由流体状态变为塑性状态，也不利于试件成模。

　　 今后的研究中需解决以下问题:(1)确定适合制备地聚合物的激发剂配合比，既要保证地聚合物早期强度，又要保证其快速硬化;(2)需深入研究工业废渣化学组成、微观结构和活性成分的影响;(3)由于本试验受时间及条件的限制，所用原材料及掺量、激发剂种类及浓度、水灰比及养护工艺有限，虽得到较可行的方案，但还需通过试验进行优化。