铁尾矿是冶炼钢铁过程中排放的固体废弃物。伴随着中国钢铁工业的蓬勃发展,其囤积量逐年增加,综合利用率却不超过30%。囤积的铁尾矿占据土地资源,污染自然环境。将废弃的铁尾矿应用于建筑材料行业,减少水泥和天然河砂用量,可以有效地降低水泥工业的能耗和碳排放,缓解了不可再生资源短缺的压力,对铁尾矿固废资源化利用和土木建筑材料领域的发展具有重要意义。本文以低活性的废弃铁尾矿为研究对象,制备了低成本且高性能铁尾矿粉砂浆,重点分析了铁尾矿粉复合硅酸盐水泥胶凝材料的水化机理和铁尾矿粉砂浆的微观结构特征,阐述了砂浆替代法调控铁尾矿粉砂浆力学性能的机理。本文主要研究内容和结果如下:（1）以细骨料替代法（仅替代河砂）和浆体替代法（同时替代水和水泥）为参考,突出了砂浆替代法（同时替代水、水泥和河砂）制备铁尾矿粉砂浆具有低成本、高力学性能的优势。研究表明,水灰比0.5和0.6,养护龄期28d,替代率为20%的条件下,砂浆替代法比纯水泥砂浆的抗压强度增加了34.57%和56.29%。砂浆替代法下单位质量铁尾矿粉砂浆节约了19.98%的经济成本,单位体积铁尾矿粉砂浆降低了16.4%二氧化碳排放。（2）利用Martin Cyr抗压强度组合作用原理,分析了水泥稀释效应、填充效应、晶核效应和化学效应对铁尾矿粉复合硅酸盐水泥胶凝材料抗压强度的影响。通过X射线衍射分析、热重分析和水化动力学分析,研究了铁尾矿粉复合硅酸盐水泥胶凝材料水化特征和水化反应程度。研究表明,铁尾矿粉复合硅酸盐水泥胶凝材料抗压强度的提高主要来源于铁尾矿粉的填充效应和晶核效应。铁尾矿粉的晶核效应,促进了水泥中富铝相熟料的水化,生成更多的钙矾石,填充早期孔隙结构。铁尾矿粉表面的方解石与富铝相熟料反应会生成更多的碳铝酸盐。此外,相比惰性石英粉复合硅酸盐水泥胶凝材料,低活性的铁尾矿粉增大了成核和晶体生长阶段及相边界反应阶段的水化反应速率,总体提高了水泥水化反应程度。（3）利用BSE-EDS分析了铁尾矿粉与水泥浆体界面过渡区处水化产物的钙硅元素分布特征。研究表明,铁尾矿粉的界面处被高钙低硅型的CSH水化产物包裹。因为铁尾矿粉在碱性溶液中显负电,具有捕捉孔隙溶液中钙离子的能力,从而促进了钙离子附着以及高钙低硅型CSH的成核和生长,优化了界面过渡区。（4）利用压汞法和扫描电镜观察并分析了砂浆孔隙特征。基于纳米压痕试验测试了铁尾矿粉与浆体界面过渡区处水化产物的弹性模量和堆积密度。利用金相显微镜观察砂浆中河砂骨料的分布特征。研究表明,砂浆替代法优化了铁尾矿粉砂浆的微观孔隙结构,使得砂浆的平均孔径、总孔隙率和孔体积减小,分形维数增大,孔隙结构网络更加致密复杂。铁尾矿粉与水泥浆体界面过渡区簇拥了更多的高堆积密度高弹性模量的CSH凝胶。此外,铁尾矿粉增大砂浆内部河砂骨料的粘滞阻力,改善河砂骨料的不均匀分布,缓解河砂骨料界面微裂缝集中分布现象。（5）基于Powers和Brownyard假设,计算了砂浆的理论总孔隙率,建立了半理论半经验的铁尾矿粉砂浆抗压强度公式,探究了水化程度、初始水体积和替代率对总孔隙率和抗压强度的演变关系。结果表明,砂浆替代法下,水化程度的提高,初始用水体积的减少和替代率的增大,均导致了砂浆总孔隙率的降低,促进抗压强度的提高。因此,孔隙结构的优化,界面过渡区处基体强度的提升和河砂骨料的均匀分布是砂浆替代法提高铁尾矿粉砂浆力学性能的主要原因。图126表47参134