混凝土的耐久性问题是国内外土木工程界的热点研究领域,而混凝土结构耐久性问题往往是在多种因素耦合作用的结果。我国北方寒冷地区及部分南方地区的混凝土建筑在承受自重荷载及外荷载的同时,还要经受冻融循环的作用,这加快了混凝土的损伤和劣化的速度,最终将导致混凝土开裂、钢筋锈蚀、建筑结构强度降低,使混凝土结构在达到设计使用年限之前发生破坏。本文对混凝土在荷载-冻融耦合作用下的耐久性问题进行了试验研究,分析耦合作用下混凝土的损伤规律。采用自主设计的加载装置模拟实际工程中混凝土结构的承压状态,对应力水平分别为0f_c、0.3f_c和0.5f_c(f_c为极限应力)的普通混凝土试块和引气混凝土试块(含气量5%)进行快速冻融循环试验,分析混凝土在持续荷载和冻融循环耦合作用下的耐久性。研究内容包括:(1)模拟实际工程中混凝土的受压方式,使用自行设计的加载装置对混凝土试块施加荷载,通过测定试块的质量损失和相对动弹性模量变化,分析混凝土试块在荷载-冻融循环耦合作用下的宏观损伤程度。结果表明:与引气混凝土试块相比,普通混凝土试块在荷载-冻融循环耦合作用下的损伤程度较小;此外,在相同的冻融循环次数下,混凝土试块的损伤程度不随其应力水平的增加而增加。(2)在荷载-冻融循环耦合作用后,测试混凝土的毛细吸水量,研究混凝土的抗冻性能受应力水平和冻融循环次数的影响规律。试验发现,应力水平一定时,混凝土的毛细吸水量和初始毛细吸收系数随冻融循环次数的增加而增大;当混凝土试块的应力小于临界应力时,施加于混凝土试块上的荷载有利于提高结构抗冻性,而当应力大于临界应力时,荷载与冻融循环的耦合作用会加剧凝土的劣化程度。(3)使用自行设计的渗透实验装置测得在荷载-冻融循环耦合作用下混凝土试块的透水量,并计算渗透系数,分析外荷载、冻融循环作用、荷载-冻融循环耦合作用分别对混凝土抗渗性的影响。结果表明:混凝土渗透性的变化规律与持载下混凝土毛细吸水性能的变化规律相同。(4)通过压汞实验,研究混凝土在荷载-冻融循环耦合作用下的孔结构特征,根据微观孔结构的变化,分析混凝土的毛细吸水与渗透性的变化规律。结果表明,由孔隙的孔径分布、孔隙率变化过程分析出的混凝土物理性能变化规律,与结构实际的渗透性、毛细吸水性变化规律基本一致。