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随着全球矿业资源的开发和环境污染的加剧,铁尾矿砂的资源化再生日益引起社会的关注。水泥作为一种常见的固化剂,可以使铁尾矿的强度在短时间内得到很大提升。然而现有研究表明,水泥对加固体长龄期强度的提升始终有限。纳米黏土作为最具有商业化应用价值的纳米材料,粉煤灰作为常见的工业废料,它们与铁尾矿砂的有机结合,将拓展铁尾矿砂再生利用范围。基于以上背景,本文主要采用室内土工试验。重点研究了水泥铁尾矿砂、纳米改性水泥铁尾矿砂和水泥粉煤灰铁尾矿砂的无侧限抗压强度特性、小应变模量、微观增强机理。对以上三种改性铁尾矿砂强度、刚度和小应变特性的影响因素和变化规律进行了对比分析,为复合材料改性铁尾矿砂在工程上的应用提供基本试验数据和机理分析。（1）不同养护龄期下,不同水泥掺量水泥铁尾矿砂的无侧限抗压强度改良效果。养护龄期7天、28天时,水泥铁尾矿砂的强度随水泥掺量增加而增加。养护龄期56天、90天时,水泥掺量5%、10%水泥铁尾矿砂的无侧限抗压强度随随龄期发展保持增长;水泥掺量20%、30%水泥铁尾矿砂的无侧限抗压强度随龄期发展先减后增。（2）不同养护龄期下,不同材料组合对水泥铁尾矿砂无侧限抗压强度改良效果。养护龄期7天、28天时,纳米水泥铁尾矿砂和水泥粉煤灰铁尾矿砂的无侧限抗压强度随龄期增长持续增大。养护龄期56天、90天时,纳米水泥改性铁尾矿砂的无侧限抗压强度随龄期增加先增后减,水泥粉煤灰铁尾矿砂的无侧限抗压强度随龄期增加保持增大。纳米水泥铁尾矿砂和水泥粉煤灰铁尾矿砂的强度均满足相关规范要求。（3）水泥铁尾矿砂、纳米水泥铁尾矿砂的破坏应变分别随龄期先增后减。水泥粉煤灰铁尾矿砂的破坏应变随龄期增长先减后增。在明确三种改性铁尾矿砂无侧限抗压强度和破坏应变变化规律的基础上,构建了不同因素影响下三种改性铁尾矿砂割线模量E50和无侧限抗压强度qu间的关系式。（4）在小应变(10-6～10-4)范围下,不同养护龄期下,不同材料组合对铁尾矿砂小应变刚度特性改良效果。最大动剪切模量Gmax增幅,水泥铁尾矿砂Gmax增幅对水泥掺量和围压变化敏感。纳米水泥铁尾矿砂的Gmax对纳米黏土掺量敏感。粉煤灰水泥铁尾矿砂的Gmax对养护龄期和围压变化敏感。阻尼比特性,水泥铁尾矿砂的最大阻尼比λmax、最小阻尼比λmin对水泥掺量敏感;纳米水泥铁尾矿砂的λmax对纳米黏土掺量敏感,λmin在养护龄期7天、14天时对纳米黏土掺量敏感;水泥粉煤灰铁尾矿砂的λmax对粉煤灰掺量敏感,λmin在不同因素影响下表现不同特征。（5）扫描电镜（简称SEM）测试结果显示。养护龄期7天时,水泥铁尾矿砂、纳米水泥铁尾矿砂的微结构面较为稳定,粉煤灰掺入对水泥铁尾矿砂微结构面改善有限。养护龄期28d时,水泥铁尾矿砂、纳米水泥铁尾矿砂的微结构面随龄期发展出现膨胀,水泥粉煤灰铁尾矿砂微结构面致密,团粒间孔隙较养护龄期7天时明显减少。X射线衍射（简称XRD）及能量色散谱（简称EDS）测试结果显示。纳米黏土、粉煤灰的掺入均细化了水泥铁尾矿砂的晶粒尺寸。