混凝土盐冻破坏是寒冷地区影响混凝土结构耐久性的重要因素,其研究经历了由单一因素逐渐向模拟服役状态发展的过程。混凝土的服役状态是一种约束状态,在试验室条件下模拟服役状态需要对混凝土施加约束。已有的研究多为定性约束条件下研究大水灰比混凝土的盐冻行为,还需深入研究约束应力大小的表征以及约束状态下较低水灰比混凝土及更多类型混凝土的盐冻行为。本文研究设计了约束应力测试装置,实现了对约束应力的调控和约束参数优选,并在此基础上研究了水灰比对混凝土盐冻行为的影响以及约束态轻骨料混凝土的盐冻行为,获得了约束态混凝土的盐冻损伤规律和劣化机理。主要结果如下:1.设计了约束应力测试装置。该装置采用不同厚度(壁厚d)不锈钢约束环(钢环)约束混凝土膨胀形变,采用不同约束长度(伸入混凝土内部长度l)约束锚栓约束混凝土的收缩形变,利用应变片实现实时采集整个盐冻试验全过程中钢环的膨胀应变和约束锚栓的收缩应变,经计算获得单面盐冻试验过程中约束装置对混凝土提供的约束应力。2.试验获得了钢环壁厚d和约束长度l对约束应力的影响规律,首次实现了约束状态混凝土盐冻循环过程中应变和应力可测可控,建立了完整的约束应力测试方法。随d值增加(1mm、4 mm、8 mm和12 mm),膨胀约束应力变化量(△σRE)减少50%,钢环对混凝土约束能力增强;随l值增加(28 mm和33 mm),收缩约束应力变化量(△σRS)增加26%,约束锚栓对混凝土约束能力增强。基于表面损伤表征参数(表面剥落量wn)、内部损伤表征参数(相对动弹性模量损失Rn,残余应变Sn、试件冻融吸水量△mn,0)和应变—时间曲线,确定了混凝土单面盐冻试验的适宜约束组合和冻融循环次数:d=8mm,l=28mm,n=28次。3.在提出的适宜约束组合下,研究了约束态混凝土的单面盐冻行为。(1)获得了不同水灰比(0.50、0.40和0.31)对约束态混凝土单面盐冻行为的影响规律。随冻融循环次数增加,约束态混凝土表面和内部损伤程度增加。随水灰比降低,约束态混凝土表面和内部损伤程度降低。相同水灰比条件下,与自由态混凝土相比,约束态混凝土表面损伤更重,内部损伤较轻。(2)获得了约束态轻骨料混凝土的盐冻行为特征。随冻融循环次数增加,约束态轻骨料混凝土表面和内部损伤程度不断增加。相同水灰比条件下,约束态轻骨料混凝土表面剥落量w28、相对动弹性模量损失R28和残余应变S28分别是自由态轻骨料混凝土的204%、50%和50%,表明约束态轻骨料混凝土表面损伤更重,内部损伤较轻。4.通过计算冰层中拉应力,探索了单面盐冻混凝土表面损伤的机理,获得了约束态混凝土盐冻表面损伤更加严重的原因。降温至-1.79℃,试验溶液开始结冰,冰层内应力开始积累;继续降温至-10℃附近,冰层内应力逐渐转化为拉应力,开裂风险增加;降温直至冰层内拉应力超越冰层抗拉强度,冰层裂纹出现并向混凝土层发展,形成表面损伤。相比自由态混凝土,冰层与约束态混凝土的表观热膨胀系数之差由30%增加到39%,冰层积累的拉应力增加30%,致使冰层中裂纹出现更早,导致约束态混凝土产生比自由态混凝土更严重的表面损伤。5.通过计算混凝土的形变应力,分析混凝土内部溶液迁移、孔结构变化和孔隙裂纹变化,探索了约束态混凝土单面盐冻内部损伤机理。约束使混凝土的形变应力比自由态时分别降低 15%(d=1mm,l=28mm)、20%(d=4mm,l=28mm)、22%(d=8mm,l=28mm)和 21%(d=4mm,l=28mm),进而限制了混凝土内部溶液的迁移,使混凝土孔隙溶液的结晶压减弱,对孔壁造成威胁减弱。约束使混凝土冻融吸水量减少50%,结晶压对孔壁造成损伤减轻,是约束态混凝土内部损伤较弱的原因。