影响长期服役水工混凝土结构耐久性和寿命预测的重要原因有冻融劣化和温度疲劳。在冻融劣化过程中,由于混凝土热、力学性能处于一个耦合演变状态,共同影响着水工混凝土结构的安全运行。目前由于室内混凝土热学性能测试仪器价格昂贵及专业性强,导致关于冻融劣化后混凝土热学性能演变规律的试验研究鲜有报导。而假定冻融劣化前后混凝土热学参数不变,是采用数值算法进行冻融劣化后水工混凝土结构的温度场计算时的一项基本假定。这导致计算结果难以反映实际水工混凝土结构真实的工作性态。针对上述问题,本文提出一种基于“冻融试验—温度扰动—数值计算—优化反演”获取冻融劣化过程中水工混凝土热学参数获取的新方法,研究水工混凝土热学参数随冻融循环次数的演变规律,进而建立水工混凝土冻融劣化下热学参数演化模型。主要研究内容如下:(1)冻融劣化下水工混凝土热学参数测试方法。针对影响水工混凝土抗冻性的典型因素,设计成型不同始冻龄期、不同粉煤灰掺量、不同水胶比、不同引剂掺量水工混凝土试件,进而对上述试件进行共计200次的室内快速冻融试验,以及进行温度扰动试验,温度扰动试验中环境条件为:T=40℃,RH=95%,V风=0m/s,获得冻融前以及每历经50次冻融循环劣化的水工混凝土试件内部温度—应变—时间变化曲线;最后通过正交设计+温度场仿真计算+神经网络相结合的方法反演出不同冻融次数下水工混凝土热学参数。(2)冻融劣化下水工混凝土热学参数演变规律。通过冻融劣化下水工混凝土热学参数测试方法,获得水工混凝土经历冻融循环劣化后热膨胀系数、导热系数、比热、表面放热系数演化规律如下:在环境风速V风=0m/s,温度为40℃时,混凝土试件处于饱和状态的条件下,随着冻融次数的增加,各组试件的热膨胀系数均在初始值的7%之内波动;水工混凝土导热系数随着冻融次数的增加而增加;水工混凝土比热随着冻融次数的增加略有增加,但总体变化不大;在水工混凝土表面放热系数随着冻融次数的增加而增加。(3)冻融劣化下水工混凝土热学参数演化模型建立。本文基于水工混凝土冻融劣化后导热系数、表面放热系数随冻融劣化次数的增加的变化规律,利用组合指数和分数阶理论,引入始冻龄期影响因子,构建了考虑始冻龄期的水工混凝土冻融劣化后热学参数演化组合指数型模型和分数阶模型。分析表明,4组水工混凝土冻融劣化后热学参数演化模型与试验结果拟合效果均令人满意,在表面放热系数增长率演化模型中,2类模型相对偏差平均值、复相关系数相近,相对偏差平均值均在0.25左右,复相关系数均在0.90左右;在导热系数损失率演化模型中,2类模型相对偏差平均值、复相关系数相近,相对偏差平均值均在0.2左右,复相关系数均在0.96以上。