随着我国国民经济的持续快速发展和交通强国战略的统筹推进,基础设施建设持续保持高速发展。硅酸盐水泥作为目前应用最广泛的建筑材料,存在制备原料不可再生、生产能耗高等问题。近年来,利用工业固废制备胶凝材料成为基础设施建设领域的研究热点。本文针对赤泥制备胶凝材料方面存在的碱性组分、重金属含量高的问题开展了系统研究,明晰了原状赤泥污染因子（碱性组分和重金属）的赋存形态及浸出特性,探究了赤泥基地聚物类胶凝材料水化产物对污染因子的固化机理,分析了固化剂提高污染因子固化率的作用机制,筛选了适用于赤泥基胶凝材料碱性组分和重金属的复合固化剂,揭示了复合固化剂对赤泥基胶凝材料污染因子固化率的提升规律,并分析了酸碱养护条件下赤泥基胶凝材料污染因子的浸出特性,实现了赤泥基胶凝材料的绿色安全应用。主要研究内容和结果如下:（1）系统分析了原状赤泥中碱性组分及重金属的赋存形态,研究了赤泥在酸碱环境下污染因子浸出特性。研究结果表明,原状赤泥主要碱性组分为Na质组分,可溶态Na质组分主要以NaHCO3和Na2CO3形式存在,分别占Na质组分的8.87 wt.%、6.35%wt.%。随着浸出条件酸性或者碱性的增强,Na、Al、Si、Fe的浸出浓度均呈现升高的趋势,其中Na+浸出浓度增长幅度尤为显著,对酸碱环境最为敏感。重金属元素含量由高到低为 Cr、Pb、Ni、Cu、As、Cd,分别为 754 mg/kg、78.2 mg/kg、41.8 mg/kg、33.2 mg/kg、15.0 mg/kg、0.77 mg/kg。基于内梅罗综合指数法和潜在生态风险评价两种综合评价方法,原状赤泥的重金属污染水平为中度污染,潜在生态危害等级为中等污染。（2）研究了赤泥基胶凝材料Na+浸出特性,分析了羟基磷灰石、732 H型阳离子交换树脂、腐殖酸钠、壳聚糖四种固化剂对Na+的固化机制,揭示了赤泥基胶凝材料水化产物自胶结和固化剂协同作用对Na+浸出特性的时变性规律。随着养护龄期的增加,赤泥基胶凝材料Na+浸出量逐渐减小,固化率逐渐增大,当养护龄期为120 d时,Na+固化率趋于稳定状态,达到63.64%,水化产物通过自胶结作用固化Na+。四种固化剂对Na+固化率提升效果为:羟基磷灰石＜732 H型阳离子交换树脂＜腐殖酸钠＜壳聚糖,最优Na+固化剂为掺量3%的壳聚糖,养护龄期为28 d时Na+固化率达到73.76%。Na+固化剂的提升作用在于其含有活性基团,具有吸附金属离子的能力,并且可以通过发生离子交换反应提高Na+固化率。（3）分析了不同养护龄期赤泥基胶凝材料重金属元素赋存形态,研究了粉煤灰、凹凸棒石、5A沸石三种重金属固化剂对固化率的提升规律,建立了水化产物自胶结-固化剂协同固化的污染因子处置机制。赤泥基胶凝材料重金属赋存形态随着养护龄期的增加逐渐从有效态（可交换态、碳酸盐结合态）向稳定态（铁锰氧化态、有机态、残渣态）转变,当养护龄期为120 d时固化率趋于稳定,As、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb的固化率分别达到 99.91%、97.62%、97.02%、96.83%、95.91%、91.11%。三种重金属固化剂的提升效果为:5A沸石＜粉煤灰＜凹凸棒石。最优重金属固化剂为掺量6%的凹凸棒石,养护龄期为28 d时重金属元素Pb固化率达到99.74%,Cr固化率达到99.40%,分别提升了 8.86%、4.28%。（4）基于力学强度和污染因子固化率最优原则,选取3%壳聚糖和6%凹凸棒石作为赤泥基胶凝材料复合固化剂,获取了复合固化剂改性赤泥基胶凝材料污染因子固化率的时变性规律,分析了在酸碱环境下污染因子的浸出特性。复合固化剂作用下,赤泥基胶凝材料污染因子固化率逐渐提升,养护龄期为90 d时Na+固化率达到75.59%,重金属元素Pb固化率高达99.95%,Cr固化率达到99.74%。复合固化剂提高固化率是源于固化剂协同固化以及促进地质聚合反应两个方面的作用。酸性养护环境导致复合固化剂改性赤泥基胶凝材料污染因子固化率降低;碱性养护环境提高了复合固化剂改性赤泥基胶凝材料污染因子固化率。