随着建筑行业不断发展,混凝土主要配制材料天然砂的开采量逐年增加,我国天然砂资源短缺,天然砂的过度开采已对农田、河道造成严重破坏。铁尾矿砂是目前储存量最多的尾矿资源,其成分与天然砂相近,是天然砂理想的替代物。将铁尾矿砂应用于建筑混凝土,作为天然砂的替代物具有显著的优势,既可以解决混凝土用天然砂的资源紧缺问题,又可以达到合理利用铁矿尾料、减轻环境负荷的目的。本文采用铁尾矿砂取代天然砂进行混凝土制备研究,并考虑季冻区冻融循环环境对铁尾矿砂混凝土力学性能及损伤演化的影响,获得如下结论。(1)采用正交试验法对铁尾矿砂混凝土制备过程进行研究,确定影响材料强度的主要因素为水灰比、取代率和砂率,各因素对强度影响显著性依次降低。并获得铁尾矿砂混凝土最佳配合比条件:水灰比取0.45,取代率取40%,砂率取38%。(2)铁尾矿砂可显著改变混凝土抗冻耐久性。随天然砂取代率的增加抗冻耐久性呈现先增后减的变化特征,并在40%取代率时达到峰值,相应100次冻融循环质量损失率相对未取代时降低35%。(3)随着冻融次数的增加,铁尾矿砂混凝土损伤破坏主要表现为:表观形貌劣化,相应质量损失率最高可达35%;毛细吸水系数逐渐增加,最大值达到17.36;抗压强度呈线性降低,损失率最高达到42.2%。(4)通过VIC-3D技术对承压状态下铁尾矿砂混凝土破坏过程进行追踪,可以发现其损伤与破坏经历局部到整体的演化过程,初始裂缝产生于试样边缘的薄弱区,随着荷载增加逐渐延伸扩展至整个试样,冻融循环次数是混凝土表面裂纹发展速度的决定性因素。(5)采用扫描电子显微镜,分析冻融循环作用对铁尾矿砂混凝土断面细观结构的影响,发现40%取代率时混凝土断裂截面更为完整,组织更为致密,破坏显著弱于天然砂混凝土。说明在合理范围内以铁尾矿砂取代天然砂可显著提高混凝土的低温工作性能。