摘要
混凝土因其强度高、耐久性好、可浇筑成任何形状以及成本效益高的制备工艺而广泛应用于建筑工程中。水泥是混凝土中必不可少的凝胶材料，然而水泥生产过程对温室效应起到推动作用，二氧化碳排放量大。为了保持混凝土的可持续发展，生产低硅酸盐水泥含量的混凝土非常重要，用大掺量矿物掺合料代替硅酸盐水泥是实现绿色混凝土生产的有效途径。将铁尾矿利用在混凝土中是实现固废资源化的一种具有经济效益和环境效益的有利方式，限于铁尾矿低活性对混凝土抗压强度带来的负面影响，目前铁尾矿在混凝土中的应用存在阻力。除此之外，针对混凝土中核心组分天然砂石资源紧缺的局面，探索铁尾矿砂及铁矿废石骨料替换天然砂石骨料是推动固废资源化发展的另一有效方法。 针对上述问题，以多元掺合料为核心，探究利用铁尾矿基多元掺合料、铁尾矿砂及铁矿废石制备混凝土的可行性及优劣性，分析多元掺合料对混凝土宏观性能及微观结构的影响，揭示多元掺合料作用下混凝土抗压性能响应机理。试验研究结果如下： （1）采用复配方法制备了最优级配铁矿废石骨料，分析关键参数（减水剂用量，水胶比及砂率）对混凝土抗压性能及工作性能的影响规律，得到了全铁尾矿骨料混凝土基础配合比，混凝土抗压性能及流动性能表现优异。 （2）以铁尾矿为核心组分，结合粉煤灰、矿渣粉、陶瓷粉、钢渣粉、磷渣及锂渣，制备了3种三元体系掺合料，可替换30%~40%的水泥与全铁尾矿骨料协同制备C40混凝土，混凝土抗压强度满足C40混凝土要求，实现固废替换率大于60%； （3）利用压汞及背散射技术，揭示了掺入三元体系掺合料后，混凝土抗压性能与微观结构特性之间的联系，三元体系掺合料可极大优化混凝土的孔隙结构特性和界面过渡区性能，进而提高混凝土抗压强度，界面过渡区性能对混凝土抗压性能影响的优先级高于孔隙结构特性； （4）铁尾矿-粉煤灰-矿渣粉（IFG）体系掺合料内部存在良好的拉动效应，提高了混凝土早期及后期强度；铁尾矿-陶瓷粉-钢渣粉（ICS）体系掺合料内存在协同作用，根据协同作用机理，可优化配比及掺合料成分进一步提升混凝土的抗压性能；铁尾矿-磷渣-锂渣（IPL）体系掺合料对混凝土抗压强度存在抑制效应，抑制效应对混凝土早期抗压强度的影响颇深，随着龄期延长，抑制效应会消失，随着掺合料掺量增加而加剧，探寻解决抑制效应的方法是提升混凝土早期强度的关键。
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