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混凝土结构在长期自然环境和使用条件下会逐渐丧失耐久性,影响结构物的使用功能和安全。在我国北方大部分地区,混凝土受冻破坏是混凝土构筑物劣化的主要原因之一,我国目前正在进行大规模的基础建设,一些重要工程,一旦遭受侵蚀破坏,将会给国家带来巨大损失,因此加强对寒冷地区混凝土耐久性能的研究,对于提高北方寒冷地区混凝土结构的耐久性有重要的理论和现实意义。在建哈大客运专线所处环境条件极为严酷,有较多混凝土结构部位将面临严重的冻融或盐冻侵蚀破坏,要确保高速铁路百年使用寿命,混凝土主体结构必须采取相应的耐久性技术措施。本文以此为工程背景,主要研究满足寒区铁路耐久性要求的混凝土制备技术;同时,对混凝土抗冻性能及气泡特征参数展开研究,并提出不同类型混凝土的气泡间距系数临界值,为用气泡间隔系数来评价混凝土的抗冻性提供理论支持。研究结果表明:①适当引气能提高混凝土的综合性能。混凝土中引入大量、均匀、微小的气泡可大幅提高混凝土的抗冻性能;引气可增加混凝土拌合物流动性,改善保水性和粘聚性,提高其工作性能;另外,引气还可改善水泥浆体的毛细孔结构从而提高混凝土的抗氯离子渗透性能。②混凝土中加入适量偏高岭土有利于改善混凝土结构,提高其力学性能;而且适当引气后掺偏高岭土混凝土具有高抗冻性能、较好抗氯离子渗透性能等综合耐久性能。③采用偏高岭土和粉煤灰复掺及适当引气的技术途径可以制备出满足寒区铁路耐久性要求的混凝土。本文试验结果表明,引气3.9%,20%粉煤灰和10%偏高岭土复掺混凝土,具有良好的工作性能和力学性能;抗冻耐久性系数为97%,冻融循环600次后,相对动弹性模量仍高于90%;56天电通量仅为545C,具有很好抗冻性能和抗氯离子渗透性能,能够满足寒区铁路混凝土综合耐久性要求。④硬化混凝土气泡特征参数与抗冻性能有较好的相关性,可用3天气泡特征参数来快速、简便评价混凝土抗冻性能。Powers提出的250um气泡间距系数过于保守,本文中以耐久性系数大于80%作为抗冻性混凝土标准,基于这一前提,通过试验研究提出了不同强度等级(C30、C40、C50)及不同掺合料类型混凝土气泡间距系数临界值。