铁尾矿砂是一种矿物废料,露天贮存是铁尾矿砂常用的处理方式,不仅对生态环境影响巨大,而且占用大量土地资源。因此,为了保护生态环境及废物利用,采用适量铁尾矿砂替代普通混凝土中的天然砂制备铁尾矿砂混凝土,并研究通过掺加适量混杂纤维以增强铁尾矿砂混凝土的力学性能和碳化环境下的耐久性等,为这种材料的工程应用提供支撑。主要研究内容和结果如下:（1）参考项目组已有研究结果,分别采用0%、15%、30%、50%和70%的铁尾矿砂替代率,通过正交试验设计和标准制作养护,制备了225个普通混凝土和铁尾矿砂混凝土试块,并通过力学性能试验和碳化环境模拟,研究了铁尾矿砂替代率及碳化深度等对混凝土材料力学性能的影响。结果表明,随着铁尾矿砂替代率的增加,材料的抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值应变和弹性模量等均表现为先增大后减小,30%铁尾矿砂替代率的抗压强度、劈裂抗拉强度分别提高了7.6%、17.7%,一般地替代率为30%时材料的力学性能较好;随着铁尾矿砂替代率的增加,材料的碳化深度先减小后增大,相同情况下30%替代率时碳化深度较小。（2）在上述铁尾矿砂混凝土中,掺入1.5%的钢纤维,同时分别掺入0%、0.25%、0.5%和0.75%的PVA纤维以形成混杂纤维,制备了720个混杂纤维增强铁尾矿混凝土试块,通过力学性能和碳化环境模拟试验,研究了铁尾矿砂替代率、单掺钢纤维、PVA纤维掺量和碳化深度等对材料力学性能的影响。结果表明,单掺1.5%钢纤维时材料抗压强度等力学性能指标均高于普通铁尾矿砂混凝土的力学性能指标,碳化深度相对变小;混掺1.5%钢纤维和不同掺量的PVA纤维时,混杂纤维铁尾矿混凝土的抗压强度等均随着PVA纤维掺量增加呈现为先增大后减小,30%铁尾矿砂替代率同时1.5%钢纤维掺量和0.5%PVA纤维掺量时,材料的力学性能较好,抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度分别增加了16%、22.9%、14.7%;相同情况下,材料的碳化深度呈现为先减小后增大,相对来说,铁尾矿砂替代率为30%、钢纤维掺量为1.5%和PVA纤维掺量为0.5%时材料的碳化深度较小。（3）基于上述材料的力学性能和碳化试验结果,采用0d、7d、14d、28d和56d的碳化龄期,参考已有普通混凝土的碳化深度预测模型,建立了混杂纤维铁尾矿砂混凝土的碳化深度预测模型,并与试验结果进行了对比。结果表明,随着材料碳化龄期的增加,材料的抗压强度、劈裂抗拉强度和碳化深度等均增大,但峰值应变却相对减小,说明材料的脆性随之增大。（4）采用核磁共振技术,分析了不同铁尾矿砂替代率和不同碳化龄期下铁尾矿砂混凝土孔隙结构的变化规律,同时采用扫描电镜方法,讨论了不同碳化龄期下混杂纤维铁尾矿砂混凝土的微观形貌特征,并与宏观力学性能试验进行了对比。微观试验结果表明,铁尾矿砂替代率对T2弛豫谱和孔隙结构有显著影响,当铁尾矿砂替代率为30%时,主峰信号和T2弛豫谱面积均较小,表明该替代率下材料的总孔隙率较小。参考已有孔隙-抗压强度模型,通过对上述材料核磁共振试验数据的统计分析,给出了相应材料新的孔隙-抗压强度的拟合曲线、拟合方程和回归参数等。此外,随着碳化龄期的增加,上述材料的孔隙率和孔径尺寸均减小,材料强度和脆性均增加。