国民经济发展对于矿产资源的大量需求导致了尾矿的大量堆积,造成了众多的环境问题。将铁尾矿代替天然砂石作为混凝土的骨料,既可以减少天然砂石被过度开采,也可以提高尾矿的综合利用率。以菱铁矿作为研究对象,首先通过热力学计算证明了菱铁矿在混凝土液相环境中发生反应的可能性,同时在模拟混凝土孔溶液体系、水泥净浆体系中,水溶液和侵蚀环境,20℃和80℃下,采用砂浆棒测长、混凝土强度实验等实验方法,XRD、SEM/EDS、激光拉曼等测试手段,研究菱铁矿在混凝土中的物相转化规律;由物相演变规律探索其在混凝土中化学稳定性。研究结果表明:1)通过热力学计算,证明了FeCO₃在Ca(OH)₂溶液环境中是可以发生反应的,其可能的生成物为Fe₃O₄、Fe2O₃和CaCO₃。产生Fe₃O₄的反应比产生Fe2O₃的反应在热力学上更容易进行。2)净浆实验显示,FeCO₃在硅酸盐水泥的液相环境中发生了反应,主要产物为Fe₃O₄和CaCO₃。温度升高促进反应的发生。3)在有NaCl和Na₂SO₄存在的情况下,FeCO₃在硅酸盐水泥的液相环境中转化为Fe₃O₄的过程没有受到明显影响,表明侵蚀性介质Cl-和SO₄^2-对FeCO₃的转化过程没有明显的促进作用。4)理论分析和砂浆棒实验结果显示,FeCO₃在硅酸盐水泥的液相环境中转化为Fe₃O₄是固相体积膨胀的过程。随FeCO₃掺量的增加,膨胀率增大。5)由5%菱铁矿矿石替代普通碎石配制的混凝土,不论是20℃养护,还是80℃养护,对90d龄期的强度基本没有影响。在有侵蚀性介质Cl^-和SO₄^2-存在的情况下,90d龄期的强度也基本上没受影响。图74幅;表11个;参70篇。