进行冻融循环后,混凝土单轴拉、压强度试验,四种应力比的双轴拉压、四种应力比的双轴压、七种应力比的三轴压、六种应力比的三轴拉压强度试验。各应力比均对应五种抗冻等级,即F50,F100,F150,F200和F300。上述强度试验均在试件满足规程对相对动弹性模量和质量损失要求后进行。为了比较,同时进行非冻融条件下各应力比的混凝土强度试验。在试验的基础上,分析不同抗冻等级对混凝土单轴力学性能的影响,建立混凝土的单轴强度与冻融循环次数的关系,提供适于工程应用的计算表格。分析不同抗冻等级和应力比对混凝土多轴破坏机理和强度的影响,建立考虑抗冻等级的八面体应力空间混凝土破坏准则。以实际工程为例,应用本项研究建立的混凝土多轴破坏准则,比较考虑抗冻等级与不考虑抗冻等级坝体设计可靠度指标的差别,为水工、港工和海工混凝土结构设计规范的修订和结构的设计提供可靠的试验依据和计算模型,避免混凝土结构因冻害而造成的损失。
国内外关于抗冻性方面的试验研究,大多数是针对相对动弹模、质量损失以及单轴力学性能展开的,而实际工程中的混凝土建筑物,绝大多数均处于复杂应力状态。为此,本项研究对引气混凝土进行了不同冻融循环次数作用,然后对冻融循环前后的引气混凝土进行了单轴与多轴强度试验研究及理论分析。建立了混凝土单轴强度与冻融循环次数的关系,给出了适于工程应用的计算表格。分析了冻融循环次数对单轴压、单轴拉、双轴压、双轴拉-压、定侧压、三轴拉-压-压、三轴压-压-压强度的影响,建立了八面体应力空间的破坏准则。分析了中间应力及冻融循环次数对引气混凝土三轴拉-压-压及三轴压-压-压强度的影响。以实际工程为例,应用本项研究建立的混凝土多轴破坏准则,比较考虑抗冻等级与不考虑抗冻等级坝体设计可靠度指标的差别。除完成了原计划任务外,还超额进行了引气与不引气混凝土经不同冻融循环次数作用后的单轴及多轴变形和强度试验的比较,以及引气混凝土冻融循环后的多轴应力-应变关系试验,建立了不同冻融循环次数作用下基于损伤理论并考虑应力比影响的本构模型。