混凝土在实际工程应用中通常都是带裂缝工作,裂缝的产生和发展是混凝土结构承载能力、耐久性能降低的主要原因;在寒区,混凝土结构的冻融损伤更加剧了混凝土性能的劣化。因此,研究预制裂缝混凝土材料的冻融劣化及损伤特性对寒区工程建设具有参考价值。本文通过对预制裂缝混凝土试件的冻融循环试验与力学性能试验,研究了裂缝对混凝土试件抗冻性能的影响规律。具体研究内容和成果如下:(1)采用预制插片的方法实现在混凝土内部预制贯通裂缝,通过快速冻融循环试验,对三批174个尺寸为100mm3100mm3300mm的混凝土棱柱体试件进行试验。得到了预制裂缝对试件抗冻性能指标的影响规律,随裂缝倾角的增加,相对动弹性模量呈现先大幅下降,随后减缓,最终轻微上升的趋势;随裂缝长度的增加,试件相对动弹性模量随之下降。(2)对于不同裂缝参数的试件,发现了受到冻融作用时出现裂缝扩展的局部化损伤的变化规律。通过对预制裂缝在冻融循环作用下的扩展情况分析,得到了预制裂缝扩展的两种模式,分别为共面扩展与水平扩展。依据损伤力学理论,推导得出混凝土冻融受荷耦合作用下的损伤演化模型,通过分析发现,预制裂缝试件的损伤程度明显大于无裂缝试件。(3)通过对冻融循环试验后的混凝土试件展开力学试验,发现了不同裂缝参数在冻融循环条件下对力学性质的影响规律。在前人研究的基础上,考虑裂缝参数的影响,通过引入混凝土初始损伤系数k、倾角影响系数T_α、S_α与长度影响系数T_a、S_a,建立了冻融作用下不同裂缝参数试件相对峰值应力(应变)的计算式。与普通混凝土相比,冻融后的应力-应变曲线上升段呈现下凹趋势,而预制裂缝加大了曲线的下凹程度;根据徐善华建议的冻融后混凝土应力-应变曲线模型进行拟合,给出了经历冻融循环后不同裂缝参数混凝土的本构参数参考值。