随着国内基础设施建设逐渐完善,混凝土结构物数量极多,混凝土结构物经过多年的服役,在荷载和环境因素作用下,耐久性问题日益突出。而影响混凝土耐久性重要因素之一是冻融循环损伤,为进一步揭示混凝土在冻融循环下的宏微观损伤规律,探究混凝土冻融机理,论文设计了四组不同配比混凝土,在三种典型冻融环境下进行冻融试验研究。首先,按照规范要求,进行混凝土冻融试验,宏观损伤评价指标采用质量损失率、相对动弹性模量,用抗蚀系数表征混凝土力学性能损伤,研究混凝土材料、冻融环境与损伤规律的关系。研究表明:在冻融循环过程中,水灰比与质量损失率具有正相关关系;与抗蚀系数、相对动弹性模量具有负相关关系。引气剂的加入,在冻融循环作用前期延缓了冻融损伤的发生,随着冻融循环的进行,盐冻环境下混凝土损伤程度较水冻环境更大。然后,采用分形维数定量表征水泥混凝土孔隙复杂程度,分析分形维数与冻融次数之间的关系,从微观孔隙结构角度阐述混凝土冻融损伤劣化过程,研究分形维数与宏观指标之间的关系。研究表明:水冻和盐冻环境中,随着冻融循环次数的增加,分形维数减小。进一步研究了不同冻融循环次数下,不同孔径的变化规律,以及孔比表面积、含气量、孔间距系数的变化规律。建立了分形维数相对动弹性模量、抗蚀系数、质量损失率之间的关系。运用微裂纹模型,研究分形维数与微裂纹密度之间的关系及混凝土内部不同深度的微裂纹演化规律,阐释混凝土冻融破坏过程机理。研究表明:不同冻融环境下,冻融循环作用前期,水冻环境微裂纹密度增大速度大于盐冻环境,冻融循环中后期的盐冻环境混凝土微裂纹增大速度超过水冻环境。同一冻融环境下,随着混凝土水灰比的减小,微裂纹密度随着分形维数的减小,增大的速率越大。混凝土的微裂纹密度随着冻融循环次数的增加而增大,随着相对深度的增大而减小。混凝土的冻融破坏过程机理可归纳为:随着冻融循环的进行,分形维数减小,孔隙结构劣化,在同一深度,微裂纹密度不断增大;随着相对深度的增大,微裂纹密度逐渐减小。微裂纹启裂后并进一步扩展,微裂纹的启裂、扩展、连通导致混凝土冻融损伤加剧进而产生由表及里的混凝土剥蚀脱落。