地质聚合物作为一种新型绿色胶凝材料，由于其具有强度高、硬化快、耐酸碱腐蚀、耐高温等诸多特性，且多种富含活性硅铝成分的固体废弃物，如矿渣、粉煤灰和煤矸石等均可作为地质聚合物的主要原料，实现“灰色”水泥向“绿色”的转变，因此备受关注，已经成为研究热点。本文是国家自然科学基金煤炭联合项目《煤矸石在水泥和混凝土资源化利用中关键科学问题研究》（U1261122）的子项目，所有研究成果都是在该基金的资助下完成并取得的。本文以大宗固体废弃物煤矸石、矿渣和粉煤灰为主要原材料，采用碱激活的方式制备地质聚合物，重点研究碱激活配体的优化。首先进行激发剂品种、激发剂掺量和水玻璃模数三因素、四水平的正交试验，研究三因素对自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物胶砂强度的影响及规律，以此确定激发剂品种、水玻璃模数以及较优的配体参数取值范围；然后利用二次响应曲面中的中心组合设计以水玻璃模数和配体掺量为变量，实现自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物配体的最优化，并建立胶砂强度与水玻璃模数和配体掺量的回归方程；最后对最优配合比进行细度、凝结时间、体积安定性及水化热等主要技术性质的检测。具体研究内容和结果如下:(1)正交试验结果表明：自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物最优的配合比为水玻璃模数为1.0，配体掺量20%(占胶凝材料)。激发剂品种对自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物胶砂强度影响最大，水玻璃模数和配体掺量对胶砂强度的影响也比较显著。配体掺量对地质聚合物的工作性影响最大。(2)二次响应曲面试验表明：自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物胶砂强度随着水玻璃模数的降低而提高，随着配体掺量的增加而增加。当水玻璃模数为1.0、配体掺量为20%时，胶砂28d抗折强度达到7.55MPa、抗压强度达到56.52MPa。但是当水玻璃模数低于1.0时会出现不溶性沉淀物，所以水玻璃模数不能低于1.0。配体掺量超过20%时胶砂明显粘稠，不利满足施工对拌合物的工作性要求。(3)其他技术性能测定结果显示：自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物各项指标皆符合GB175-1999的国家标准。