Ⅲ级粉煤灰大量堆存和河砂资源日益紧缺,对生态环境造成了巨大的压力,扩大Ⅲ级粉煤灰应用范围和提高其利用率,减少河砂开采量刻不容缓;同时冻融破坏作为为混凝土结构损伤失效的主要原因之一,使我国北方和南方局部地区混凝土结构普遍遭受到不同程度损坏,造成诸多安全隐患和巨大经济损失;本课题结合宁夏地域特点,研究Ⅲ级粉煤灰替代细骨料混凝土的抗冻性能和力学规律以及冻后损伤规律,为研究粉煤灰混凝土抗冻性提供技术支持,同时为宁东地区堆存的大量粉煤灰提供有效利用思路。本研究以C30混凝土为基准,在Ⅱ级粉煤灰替代细骨料混凝土研究基础上,利用主成分分析统计方法,确定了粉煤灰最优替代率。将Ⅲ级粉煤灰等体积替代细骨料配置混凝土,在7d、28d、56d龄期对替代率为0、15%、25%、35%的混凝土进行力学性能测试,主要为抗压强度、抗折强度和折后抗压强度。结果表明:Ⅲ级粉煤灰作为细骨料能够提高混凝土的抗压强度,具有早强作用,7d抗压强度均在45MPa以上;28d抗折强度均在5MPa以上;折后抗压强度和抗折强度可以较精确推导抗压强度。冻融循环耐久性试验采用“快冻法”,研究冻后混凝土的质量损失、相对动弹模量、抗压强度、抗折强度和强度愈合变化规律。结果表明:随着冻融循环作用次数增加,Ⅲ级粉煤灰细骨料混凝土试件的相对动弹模量、质量、抗压强度、抗折强度均逐步降低;在相同替代率时,水灰比越大,混凝土质量损失和相对弹性模量降低越快;相同冻融循环次数,替代率越大,质量损失率变化相近,相对弹性模量衰减率增加;抗折强度相较抗压强度对冻融循环次数更加敏感;引入相对强度概念,探究强度衰减与冻融循环次数规律相关性更好;冻后抗折破坏试块二次养护28d后抗压强度基本不变,粉煤灰混凝土后期强度优势不再明显。同时现场浇筑边长1.1m大体积混凝土立方体,检测了自然环境下经历3年冻融混凝土强度变化,期间监测了大体积混凝土水化热变化和钻心、回弹法检测强度关系,对自然冻融循环混凝土力学性能衰减与室内衰减模型做了比较。结果表明:大体积粉煤灰混凝土早期粉煤灰基本不参与水化热反应,抗裂性能较好;早期钻芯强度随着深度变化而变化,后期基本不变;钻芯强度较于回弹强度与混凝土实际强度发展规律更加相似,二者存在0.88倍的关系;室内冻融力学损失模型和自然冻融循环力学损失存在差异,实际工程应重视此现象。