地质聚合物作为一种新型的具有三维网络结构的无机凝胶材料,它具有原材料来源广泛、制备流程简单、早强快硬、耐酸腐蚀、耐高温性以及低能耗低污染等优异的性能特征,可广泛的应用在建材、涂层材料、固封材料、多孔绝热材料和复合材料等领域,被视为可有效回收利用工业固体废弃物并实现多功能附加的材料。在降低原材料的成本并回收工业废弃物粉煤灰的前提下,本文选用以偏高岭土、粉煤灰、水玻璃溶液和氢氧化钠为主要原材料,研制了具有不同功能的高强度粉煤灰-偏高岭土基地质聚合物,并结合宏观力学性能和微观结构等方面检测技术对其进行了相关的结构表征和性能测试研究。主要工作如下:（1）以偏高岭土和粉煤灰作为原材料,以水玻璃和氢氧化钠配比成不同模数的碱激发剂,以钛酸钾晶须（PTW）为填料制备了增强型地质聚合物材料,并探索了碱激发剂模数、液固比、粉煤灰掺量和PTW掺量对其力学性能和微观结构的影响。结果表明:当偏高岭土与粉煤灰质量比为3:2,液固比为0.72,PTW质量分数为2%时,粉煤灰-偏高岭土基增强地质聚合物的抗压强度可以达到71.91 MPa,相比纯地质聚合物,其抗压强度增加了43.57%。另外,通过研究发现,粉煤灰掺量的增加虽然不利于地质聚合物强度的形成,但在其质量分数不高于40%时,地质聚合物的抗压强度还能维持在较高水平;液固比与原材料内活性硅铝物质含量有关,粉煤灰的需水量比偏高岭土的少。钛酸钾晶须与地质聚合物基体主要以物理填充形式发挥增强作用,其增强机理类似于短切纤维,即其分散了基体所受外界机械作用力的传输过程,降低了破坏程度。（2）在前一章的研究基础上,以H2O2为发泡剂,十二烷基硫酸钠（SDS）为稳泡剂,探索了发泡剂、稳泡剂以及PTW的含量对地质聚合物强度、孔隙率、孔径分布、力学性能和热稳定性能的影响。结果表明:发泡剂和稳泡剂对地质聚合物孔结构的影响显著,孔隙率随着发泡剂含量的增加而先增加后减少,当发泡剂质量分数为2%时,孔隙率最高可达51.16%。地质聚合物的孔径分布随着稳泡剂含量的增加,其峰值逐渐向平均值靠拢。强度随着PTW质量分数的增加先增加后降低,当PTW质量分数为10%时达到最大4.11 MPa,相比纯多孔地质聚合物的相应值增加了13.22%。导热系数随着PTW质量分数的增加而降低,当PTW质量分数为20%时,导热系数降至0.048 W/（m·K）,达到高效隔热效果。（3）在前期研究基础上,采用表面疏水改性、基体疏水改性和复合疏水改性三种方法对地质聚合物进行了疏水改性,并对其进行了抗压强度、XRD、FT-IR、吸水率、饱和氯化钠溶液吸收率和接触角测试。结果表明:表面疏水改性的GP接触角随着脂肪酸溶液浓度的增加而先减少后增加,在脂肪酸溶液浓度为10%时,接触角最大可达123.67°,吸水率和氯化钠饱和溶液吸收率分别为3.80%和6.01%。此时,由于液体的侵蚀,其抗压强度仅为6.11 MPa;采用基体改性法制得的GP,其接触角随聚二甲基硅氧烷（PDMS）质量分数的增加而增加,在PDMS质量分数为5%时,接触角最大可达88.71°,吸水率和氯化钠饱和溶液吸收率分别为3.35%和0.45%,抗压强度为37.13 MPa;最后,采取复合改性法制得的地质聚合物,其接触角随着脂肪酸溶液浓度的增加而增加,50%浓度时接触角最大为129.06°,吸水率和氯化钠饱和溶液吸收率分别为3.22%和0.36%,抗压强度为35.26 MPa,其综合疏水能力强于前面两种方法且仍有较高的强度。