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随着我国发展西部,振兴东北老工业区,“一带一路”等战略的实施,许多大型混凝土结构工程建设迅速展开,这类工程对人民生活和经济发展起到重要作用,但严酷的环境条件使其寿命大大缩减,其中冻融环境对混凝土结构产生的危害给国家带来重大经济损失。冻融环境下混凝土的蠕变特性及损伤破裂机理研究是解决这类工程结构耐久性问题的基础。本文以粉煤灰混凝土为研究对象,借助于KDS-60快速冻融实验机、微机控制电液伺服蠕变试验系统等现代测试技术,综合应用理论分析,试验研究等方法与手段,对冻融作用后粉煤灰混凝土的一般力学特性、蠕变特性、宏观破裂特征、微细观孔结构及断口特征、理论流变力学模型、冻融蠕变损伤破裂机理等进行了系统研究。主要取得如下研究成果:(1)借助于快速冻融试验机和微机控制电液伺服蠕变试验系统,对未掺加粉煤灰的高强混凝土进行冻融蠕变试验研究,得到了蠕变时程曲线,峰值应力、峰值应变、弹性模量、蠕变变形模量、瞬时应变、蠕变速率、宏观破裂特征等随冻融次数的变化规律。(2)系统测定了粉煤灰混凝土的蠕变特性和冻融蠕变特性,得到了蠕变模量、蠕变速率等随粉煤灰掺量的变化规律,得到了粉煤灰混凝土的蠕变特征曲线、峰值应力、峰值应变、蠕变变形模量、蠕变速率、表观冻融形貌和宏观破坏特征随冻融次数的变化规律。(3)借助扫描电镜测试手段,发现了单孔、不连通孔洞簇、连通孔洞簇和粉煤灰孔洞四种孔洞形貌特征,河流花、台阶花、层叠花、半球面花、不规则花五种脆性断裂特征和韧窝、峰林两种韧性断裂特征,得到了混凝土微细观孔结构和断口形貌特征随粉煤灰掺量和冻融次数的变化规律。(4)基于材料流变力学和损伤力学理论,建立了非线性粘弹塑性流变力学模型(MSSB-NVPB和孙钧-NVPB模型),分别用于描述未冻融和冻融时粉煤灰混凝土的流变特性,推导了对应的本构方程、蠕变方程、卸载方程和松弛方程,结合粉煤灰混凝土冻融蠕变加卸载试验数据,求解了模型参数,分析了其与粉煤灰掺量和冻融次数的变化规律,模型理论值与试验值吻合较好。(5)建立了粉煤灰掺量m和冻融次数n的混凝土损伤演化方程;提出了考虑损伤的非线性粘弹塑性蠕变损伤模型,推导出了其相对应的损伤蠕变方程。