碳纤维水泥基材料（Carbon fiber reinforced cement-based composites,CFRC）是一种可用于结构健康监测的新型材料,具有较好的应用前景。铁尾矿砂含有一定的铁元素,适量掺入CFRC中可提高材料的压敏性能。为此,本文通过在CFRC中掺入适量铁尾矿砂,设计制备新型的铁尾矿碳纤维水泥基材料（Iron-tailings carbon fiber reinforced cement-based composites,IOT-CFRC）,并通过试验和分析,研究这种材料的力学性能、力-电压敏性能以及碳化环境对其性能的影响,主要研究工作和结论如下。（1）参考课题组已有试验资料和结果,设计制备了78个15%、30%、45%铁尾矿替代率以及0.2%、0.4%、0.6%碳纤维掺量的IOT-CFRC立方体试块和39个棱柱体试块,通过力学性能试验,研究了IOT-CFRC的力学性能,分析了不同掺量铁尾矿和碳纤维对IOT-CFRC力学性能的影响,总结了相应的变化规律,得出了不同掺量与其主要力学性能之间的本构方程。结果表明,在CFRC中,掺入上述不同替代率的铁尾矿砂后,其主要力学性能均有所提高,特别是当碳纤维掺量为0.4%且铁尾矿替代率为30%时,材料的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗压强度较CFRC分别提高了约20%、16.9%和22.8%,可见提高效果较为明显。（2）设计制作了390个与上述铁尾矿替代率和碳纤维掺量相同的IOT-CFRC立方体试块,分别进行了龄期为3d、7d、14d、28d和56d的快速碳化模拟试验,同时进行了IOT-CFRC的力学性能试验和碳化深度预测模型分析,研究了不同铁尾矿替代率、不同碳纤维掺量等对IOT-CFRC主要力学性能及碳化深度的影响,分析了不同碳化龄期下IOT-CFRC主要力学性能的变化规律、碳化深度演化机理及演化规律,建立了相应的IOT-CFRC碳化深度预测模型。结果表明,在上述试验碳化龄期条件以及0.4%碳纤维掺量和30%铁尾矿替代率下,IOT-CFRC的抗压强度及劈裂抗拉强度均较高,说明0.4%碳纤维掺量和30%铁尾矿替代率时,IOT-CFRC在不同碳化龄期下的碳化深度均较浅,其抗碳化性能均较好。（3）设计制作了165个IOT-CFRC棱柱体试块,进行了上述不同铁尾矿替代率和不同碳纤维掺量以及不同碳化龄期下IOT-CFRC的力-电压敏性能试验,分析了上述不同碳化龄期下,不同碳纤维掺量和铁尾矿替代率对IOT-CFRC的力-电阻率和力-电阻率变化率等压敏性能的影响,拟合了相应的电阻率变化率-压应力曲线,建立了相应的压力-电阻率变化率方程。结果表明,与普通水泥基材料相比,掺入不同掺量的碳纤维均可明显提高CFRC的力-电压敏性能,相对来说,0.4%碳纤维掺量CFRC压敏性能提高的更为明显;掺入上述不同替代率的铁尾矿,IOT-CFRC的力-电压敏性能比相同条件下CFRC的均显著提高,碳纤维掺量为0.4%且铁尾矿替代率为30%时IOT-CFRC的力-电压敏性能最好。（4）采用CT技术,分析了不同碳纤维掺量、不同铁尾矿替代率、不同碳化龄期下IOT-CFRC的微观结构变化规律,分析了各种工况下IOT-CFRC孔隙率变化的一般规律,并解释了宏观力学性能试验结果、力-电压敏性能提升和碳化耐久性提高的主要机理。结果表明,随着铁尾矿替代率的增加,IOT-CFRC内部孔隙率呈现出先减小后增大的特点,但随着碳化龄期的增长,IOT-CFRC内部的孔隙率则下降,并且早期下降速率较快,后期下降速率放缓。相对来说,30%铁尾矿替代率且0.4%的碳纤维掺量时,试验中不同碳化龄期下,IOT-CFRC的孔隙率均低于其它工况的,说明这时IOTCFRC内部微观结构相对密实,而宏观压敏性能试验时的力-电阻率变化率的变化亦更为明显。