粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。目前优质的一级或二级粉煤灰广泛用于水泥混凝土体系。近年,我国粉煤灰综合利用率徘徊在70%左右,三级灰或更劣质粉煤灰大多被搁置。如果将每年搁置的2亿吨粉煤灰制备地聚合物,其不仅环保意义十分巨大,而且预期市场应用前景也广阔。基于此,本文有意选取有别于用于水泥和混凝土中的粉煤灰的质量测试方法,以期更加直接揭示用于制备地聚合物的粉煤灰质量的内在规律。通过浸出试验研究粉煤灰自身特性（组成结构、细度）和外界条件（溶出时间、温度、碱浓度和激发剂）对其地聚合反应影响。初步探索了原材料组成对地聚合物性能的影响。采用浸出试验,研究粉煤灰自身特性对其浸出的影响。发现本文中6种粉煤灰浸出硅含量和铝含量分别超过粉煤灰组成中硅含量的70%和铝含量的40%,其可溶性Si/Al比（摩尔比）在2.3-2.7特定范围内,且粉煤灰组成中Si/Al比与可溶性Si/Al比并不总是呈正相关的。结合浸出试验和地聚合物力学性能结果,发现三级粉煤灰（LH-Ⅲ）的浸出程度、浸出硅铝含量和抗压强度等指标都要大于一级粉煤灰（ZZ-Ⅰ）和二级粉煤灰（LH-Ⅱ）,表明用于水泥混凝土体系的粉煤灰的等级划分并不能完全适用于地聚合物体系。通过浸出硅铝含量、可溶性Si/Al比以及平均粒径建立了K值,评估本文中的6种粉煤灰反应活性,发现K值与地聚合物抗压强度具有良好的相关性,表明其可以用于地聚合物体系的粉煤灰适宜性初步评价。采用浸出试验,研究外界条件对粉煤灰浸出的影响。发现粉煤灰在Na OH溶液中反应程度高于KOH、Na2SO4和Na2CO3溶液。在温度低于80℃时,升高温度可提高粉煤灰浸出效率,而温度过高使粉煤灰溶出物迅速沉淀包裹自身阻碍了粉煤灰继续反应。在碱浓度低于10 mol/L时,浸出硅铝含量随着碱浓度增大而增大,而碱浓度过高使凝胶结晶化。通过XRD、FTIR、SEM、NMR等测试方法研究粉煤灰浸出前后残留物结构和形貌变化,探究粉煤灰在碱介质下浸出机理。粉煤灰在发生地聚合反应后产生沸石和碳酸盐,粉煤灰Si-O-T（Si/Al）结构发生明显变化,发现粉煤灰玻璃体存在分相结构,其中硅浸出速率大于铝浸出速率,部分Q~2结构的玻璃体转化为类似于石英Q~4结构。发现溶出时间、碱浓度和温度等因素影响粉煤灰浸出程度,且影响反应产物数量,但并不会改变生成物的成分组成。根据浸出试验指导地聚合物的配制。研究粉煤灰组成对地聚合物的抗压强度和地聚合反应程度的影响,结合对硬化地聚合物酸解离结果,发现粉煤灰可溶性Si/Al比在1.5-1.8,Na/Al比在0.8-1.2范围内,粉煤灰反应更为充分,有利于其地聚合物抗压强度。纳米二氧化硅通过化学反应、晶种成核和填充作用提升地聚合物强度。相对于粉磨前,掺入1%纳米二氧化硅与粉磨后粉煤灰制备地聚合物的强度提高约250%。