内蒙古河套灌区处于我国西北的干旱地区,用于渠道衬砌的自密实混凝土常年遭受冻融破坏,而干旱导致土壤盐渍化,使得自密实混凝土不仅受到冻融的损伤,同时还存在硫酸盐的侵蚀。双重因素的腐蚀导致用于渠道衬砌的混凝土往往使用一定年限就需要大修,花费大量的人力物力。通过合理的设计混凝土配合比,提高其抵抗硫酸盐侵蚀的能力,提高混凝土的耐久性尤为重要。本文主要分三部分研究,首先研究大掺量矿物掺合料对自密实混凝土工作性、力学性和耐久性的影响,优选出使自密实混凝土性能较好的胶凝材料掺量;其次研究配合比参数对硫酸盐侵蚀下自密实混凝土抗冻性影响;最后根据自密实混凝土硫酸盐冻融试验结果建立冻融损伤模型,并且用模型预测混凝土的耐久性。具体研究成果如下:(1)粉煤灰掺量和矿渣掺量对自密实混凝土的工作性、力学性和抗渗性都有显著的影响,并且二者之间存在交互效应,通过二次通用旋转组合设计优化出使得混凝土各项性能较优的胶凝材料掺量为:粉煤灰为胶凝材料掺量总量的0~30%、矿渣为胶凝材料掺量总量的10%~30%。(2)选用优化出的粉煤灰掺量和矿渣掺量进行硫酸盐冻融试验,结果表明:粉煤灰掺量对混凝土硫酸盐冻融的影响大于矿渣掺量对其的影响;各试验组混凝土大部分在250次硫酸盐冻融循环时发生破坏,只有一组试验组能达到300次冻融循环;250次冻融循环数据表明,随着粉煤灰掺量和矿渣掺量的增加,混凝土的损伤度先减小后增加,混凝土的损伤度的最小值为0.098,此时,粉煤灰为胶凝材料掺量总量的12%、矿渣为胶凝材料掺量总量的18%。(3)配合比参数(粉煤灰、矿渣、粗骨料体积率、水灰比)对混凝土硫酸盐冻融的试验结果表明:混凝土经过300次硫酸盐冻融时,试件均没有发生破坏,此时,粉煤灰掺量对混凝土硫酸盐冻融的影响大于矿渣掺量、大于粗骨料体积、大于水灰比对其的影响,相对动弹性模量和损伤度可以很好的反映混凝土的硫酸盐冻融情况;混凝土损伤度最小值为0.076,此时粉煤灰的掺量为106 kg/m~3,矿渣的掺量为66 kg/m~3,粗骨料体积率0.33,水灰比为0.3。(4)混凝土损伤度与冻融循环次数呈现出指数形式的变化规律,所建立的指数形式的损伤模型拟合度高;根据所建立的损伤方程预测混凝土的耐久性,得出理论上抵抗硫酸盐冻融循环较好的混凝土配合比。