本项目是华北水利水电大学高层次人才启动项目：废物基地聚合物固化重金属研究。 地聚合物是一种新型碱激发材料,具有和古代混凝土类似的产物,耐久性能优良,且能耗小,二氧化碳排放量低,是环境友好型无机材料。它克服了硅酸盐水泥耐久性不足、环境协调性差等缺陷。 本项目技术原理为：工业固体废弃物在碱激发剂作用下发生溶解-单体重构-缩聚等化学反应,生成具有三维网络状结构的碱金属铝硅酸盐,具有优良的力学性能、耐久性能和重金属固化性能。 本项目主要性能指标： （1）把高岭土在500～900℃进行煅烧,使之生成具有较高反应活性的偏高岭土;经正交试验优化的偏高岭土活性指数达到114%; （2）使用硅灰、粉煤灰、矿渣、偏高岭土等硅铝质材料和碱激发剂制备了硅灰-偏高岭土基地聚合物、粉煤灰基地聚合物和碱激发复合水泥等地聚合物材料;地聚合物具有较高的力学强度,较低的干缩,以及优良的耐久性能; （3）地聚合物产物为无定形的碱金属铝硅酸盐胶体,[AlO4]四面体和[SiO4]四面体相互键接组成空间三维网络状结构。地聚合物更好的密实性、化学稳定的产物和独特的网络状结构是其具有优良耐久性能原因; （4）地聚合物材料对重金属均具有较好的固化效果,固化效果均大于99.8%;地聚合物材料对重金属的固化是在化学结合、吸附作用和物理阻碍三种作用共同作用下实现的; （5）通过放射性金属长期浸出试验分析了碱激发复合水泥固化体中放射性金属（锶和铯）的浸出率和累计浸出分数。并建立起反映放射性金属浸出过程的数学模型,通过有限单元法实现了放射性金属浸出过程的三维数值模拟。 本项目创新点： （1）用压滤试验分析了地聚合物孔隙溶液中的K+、Na+、OH-离子浓度,研究了地聚合物不发生危害性碱-骨料反应的机理; （2）采用微观结构和静态吸附试验分析地聚合物固化重金属的机理,提出地聚合物材料固化重金属机理为：化学结合、吸附作用和物理阻碍三种作用; （3）使用碱激发复合水泥固化重金属和放射性金属,并建立起反映放射性金属浸出过程的数学模型,通过有限单元法实现了放射性金属浸出过程的三维数值模拟。 本项目技术处于国内领先水平,成果经郑州久安结构加固工程有限公司和河南交院公路工程技术有限公司实践应用,产生了显著的经济效益。 本项目技术使用工业固体废弃物制备地聚合物,既可以大量资源利用废物,减少废物对环境的污染,又可取代硅酸盐水泥,减少硅酸盐水泥巨大的自然资源消耗、能耗、废气和粉尘的排放,有利于保护环境,发展低碳经济,为人们带来巨大的经济效益、社会效益和环境效益。