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水泥混凝土是全球范围内用途最广泛、用量最大的建筑材料之一,但生产混凝土所用的水泥是导致全球气候变暖的重要因素。地聚物混凝土(Geopolymer Concrete,简称GC)是一种新型环境友好型建筑材料,具有良好的常温力学性能和耐高温性能。为了进一步系统研究偏高岭土-粉煤灰基地聚物混凝土的工作性能、基本力学性能及高温爆裂性能,本文开展了如下的工作,并获得了一些创新性的成果:1、对常温下105个立方体和9个圆柱体试件进行了试验,获得了 GC的优化配方,在此基础上开展了优化配方的GC的塌落度、扩展度、凝结时间等工作性能试验,测试了不同龄期和养护条件的抗压强度、劈拉强度及不同强度条件下的弹性模量、泊松比等力学性能。结果表明:(1)在未添加外加剂的条件下,当水胶比为0.4、砂率为0.3、骨胶比为3.5时,GC的抗压、劈拉强度可分别达到59.7MPa、3.27MPa,且工作性能相对最优;(2)GC具有早强性能,常温下,4h抗压强度为18.5MPa,1d抗压强度可达48.5MPa,分别达到28d抗压强度的31%、81%;(3)常温25℃时,GC的初凝及终凝时间分别为4.1h、4.6h,初终凝时间差为0.5h,都要文献中普通混凝土的更短;且随温度的升高,GC的凝结时间、初终凝时间差均呈现降低的趋势,体现出对温度的高度敏感性;(4)提出的不同龄期下抗压及劈拉强度计算公式的理论值与本文的试验结果吻合较好,可用于计算不同强度的GC在不同龄期下的强度。(5)常温下,GC劈拉强度与抗压强度的比值为1/15～1/18,与普通混凝土和高强混凝土接近;建立的弹性模量、泊松比、劈拉强度与抗压强度的关系与试验值吻合较好。2、通过30个GC立方体高温后抗压及劈拉强度试验和15个GC圆柱体单轴受压试验,研究了温度对GC抗压及劈拉强度、变形性能、峰值应变、弹性模量、泊松比和应力-应变全曲线的影响。结果表明:(1)GC的抗压及劈拉强度、弹性模量均随温度的升高而降低,且在300～500℃之间,下降明显;泊松比和峰值应变随温度的升高而增加,但500℃C以后,增速放缓;通过回归分析,建立了高温后GC各力学性能(抗压及劈拉、弹性模量和泊松比)随温度变化的计算公式。(2)相对于文献中的普通混凝土,本文制备的GC的耐高温性能更好。(3)本文建立的高温后GC抗压强度与劈拉强度的关系与试验结果吻合较好。(4)通过观察地聚物混凝土应力-应变曲线发现,温度超过100℃C时,应力-应变曲线形状随温度升高变化明显,曲线的非线性逐渐增大;300～700℃时,应力-应变曲线形状逐渐趋于平缓,峰值应力显著减小,而峰值应变明显增大。通过公式推导和参数分析,提出了高温后地聚物混凝土应力-应变全曲线方程。3、通过试验,考察了 GC抗压强度水平(40、60、80MPa)、含水率、升温速度(5℃C、8℃C、12℃C)及受火温度对GC的高温爆裂特征和内部孔隙结构的影响,并结合XRD试验结果,分析了 GC的高温爆裂机理。结果表明:(1)GC具有良好的抗爆裂性能。含水率和温度梯度对GC高温爆裂性能的影响不太显著,在内外温度梯度高达463.5℃℃的情况下,抗压强度为40、60MPa的GC混凝土也未见明显的爆裂现象,只在表面出现少量的爆裂凸起;而饱和含水率的抗压强度为80MPa的15个试件中,仅有1个发生了较为严重的局部爆裂破坏(混凝土剥落),混凝土爆裂的起始温度为500℃℃;(2)常温下,与相同强度的水泥混凝土相比,GC具有更大的湿迁移渗透系数,即GC的毛细连通孔隙要更多,在经受高温时,较多的毛细连通孔隙有利于水蒸汽向外扩散,在GC内部不易形成过高的孔压力,使得GC发生爆裂的概率大大降低;高温后GC的湿迁移渗透系数随温度的升高而增大,但同等强度下水泥混凝土的湿迁移渗透系数随温度的增长幅度要大于GC,也就是说温度对水泥混凝土孔隙结构的影响要大于GC;(3)通过XRD分析发现,在湿热养护条件下,可观察到地聚合物衍射峰值,如聚硅酸(钾)一硅氧体(K-PSS);GC含有大量的Si02和一定量的莫来石,Si02和莫来石均属于耐高温材料,使得GC具有良好的耐高温性能,大大降低了 GC发生爆裂的可能性;(4)采用热-力“耦合”作用下的蒸汽压-热应力理论可解释GC的爆裂规律,即当热-力“耦合”作用下产生的压力值超过了混凝土的抗拉强度时,水蒸汽就会沿着原有的微裂纹发生非稳态的扩散,使得裂缝迅速扩大并呈现非稳态发展,混凝土就可能出现爆裂现象。