随着社会经济和城市建设的迅猛发展,给现代工程建设技术带来了快速发展的机遇,同时现代海洋开发的可持续发展战略越来越受到重视。水泥土凭借因地制宜、就地取材和施工灵活等特性,在海岸工程、海岛工程和海底隧道等海洋岩土工程发挥出不可替代的作用。另一方面,镍铁渣为冶炼镍合金时排放的工业固体废渣,是中国四大冶金废渣之一。目前我国对镍铁渣的综合利用还相对较低,若处理不当甚至会对环境造成严重污染,镍铁渣粉的循环再利用属于可持续发展战略的重要课题。将镍铁渣粉运用于建筑材料中,不仅能有效消纳镍铁废渣,解决废渣堆积问题,甚至能创造出新的经济增长点。本课题从工程实际出发,考虑镍铁渣粉具有潜在活性、价格低廉、耐久性好等特点,将镍铁渣粉作为掺和料掺入到水泥土中,考察水泥土在海洋环境下的强度性能、抗渗性能及固化机理等特性。首先,为了适应工程中水泥土所遇到海洋环境场地情况,将水泥土置于清水环境和海洋环境中进行对比浸泡养护。通过水泥土的表观特征可知,海洋环境对水泥土的侵蚀作用具有一定的空间效应,由表及里其侵蚀痕迹逐渐减弱,同时掺入镍铁渣粉能很好地缓解海洋环境的侵蚀作用。利用水泥土的无侧限抗压强度试验,得到海洋环境下水泥土的强度增长与环境侵蚀作用同时进行,28d龄期后海洋环境对其强度的劣化作用明显,并随时间推移呈现劣化作用增强的趋势。掺入镍铁渣粉能使水泥土的强度增强,并缓解海洋环境对其强度的劣化,得到有利于水泥土强度性能的最优镍铁渣粉掺入值为40%。其次,水泥土中掺入一定量的镍铁渣粉能有效降低其渗透系数,即提升水泥土的抗渗性能。早龄期时海洋环境对水泥土的抗渗性能影响较小,其渗透系数与清水环境的渗透系数基本一致,而28d龄期后海洋环境下水泥土的抗渗性能大幅度降低,且随龄期增长而降低。然而将镍铁渣粉掺入到水泥土中同样能缓解海洋环境对其抗渗性能的劣化,并得到40%的较优掺入值,同时建立渗透系数随镍渣粉掺量和龄期变化的回归曲线方程。再者,通过电化学加速镍铁渣粉水泥土中钢筋锈蚀的试验,得到简便评价水泥土抗渗性能的新方法。试验结果表明,海洋环境会导致水泥土中钢筋自腐蚀电位减小,实际锈蚀率增大,即海洋环境对水泥土的抗渗性能具有不利影响,同时掺镍铁渣粉能缓解此不利影响,并得到40%的较优值,其评价水泥土的抗渗性能的结果与传统渗透试验一致。最后,基于水泥土的压汞试验、XRD试验和SEM-EDS试验,进一步研究了掺入镍铁渣粉对水泥土性能的提升机理。试验结果表明,镍铁渣粉在水泥土中发挥出来了微集料效应、形貌效应和活性效应,不仅提升了水泥土基体的密实程度,阻碍了海洋环境中侵蚀离子的入侵,而且镍铁渣粉活性较低,甚至能促使水泥土生成低Ca/Si的水化产物。因此掺镍铁渣粉能增强水泥土抗海洋环境侵蚀的能力。