2.2 变温冻融对水工混凝土力学性能的影响

2.2.1 未作抗冻设计水工混凝土的力学特性

设计的C20F0和C30F0混凝土分别在降温终了时的试件中心温度-5℃、-10℃、-17℃三种抗冻制度下进行了抗冻试验，在冻融过程中混凝土的抗折强度及抗压强度变化如表2-8、表2-9所示。

从图中力学性能变化结果分析，对于未做抗冻设计的C20水工混凝土，在-17℃、-10℃、-5℃三种抗冻试件中心温度条件下经过100次冻融循环后，其抗折强度分别下降84.7%、66.8%、55.7%，而其抗压强度则分别下降55.0%、52.9%、32.8%；对于未做抗冻设计的C30水工混凝土，在上述三种低温条件下冻融100次循环后，其抗折强度分别下降86.1%、62.4%、49.0%，而其抗压强度则分别下降51.0%、48.1%、37.0%。

2.2.2 中、低抗冻设计水工混凝土的力学特性

中、低抗冻设计等级水工混凝土在-17℃、-20℃、-30℃三种冻融制度试件中心温度下进行抗冻试验，其抗折强度、抗压强度的变化规律如表2-10、表2-11、表2-12和表2-13所示。

从图中力学性能变化结果分析，对于F50抗冻设计的C20水工混凝土，在-17℃、-20℃两种抗冻试件中心温度条件下经过200次冻融循环后，其抗折强度分别下降84.0%、92.1%，在-30℃抗冻试件中心温度条件下，F50抗冻设计的C20水工混凝土的抗折试件直接被冻断，抗折强度无法测出，而相应的抗压强度则分别下降74.0%、84.2%、89.1%；对于F50抗冻设计的C30水工混凝土，在上述-17℃、-20℃、-30℃三种低温条件下冻融150次循环后，其抗折强度分别下降73.9%、85.5%、91.7%，继续进行抗冻试验至200个冻融循环，-17℃条件下的抗折强度下降81.1%，-20℃、-30℃条件下的抗折试件均被冻断，抗压强度则分别下降62.1%、69.2%、76.8%。

从图中力学性能变化结果分析，对于F100抗冻设计的C20水工混凝土，在-17℃、-20℃、-30℃三种抗冻试件中心温度条件下经过200次冻融循环后，其抗折强度分别下降61.7%、87.1%、90.1%，而其抗压强度则分别下降67.2%、74.9%、82.7%；对于F100抗冻设计的C30水工混凝土，在上述三种低温条件下冻融200次循环后，其抗折强度分别下降64.0%、78.4%、81.2%，而其抗压强度则分别下降54.8%、64.0%、76.1%。

2.2.3 高抗冻设计水工混凝土的力学特性

抗冻等级F300的水工混凝土在-17℃、-30℃、-40℃中心温度的冻融过程中其抗折强度、抗压强度的变化规律如表2-14、表2-15及图2-34、图2-35所示。

从试验结果分析，F300高抗冻设计的水工混凝土在-17℃、-30℃、-40℃三种抗冻试件中心温度条件下进行抗冻试验，经350次冻融循环后，其抗折强度分别下降33.8%、74.1%、90.8%；相应的抗压强度分别下降13.4%、37.2%、76.2%。

F300高抗冻设计的水工混凝土在-17℃抗冻试件中心温度时的冻融寿命指数为350，随着混凝土抗冻试件中心温度分别降低至-30℃和-40℃，冻融寿命指数分别下降至200、100，从-17℃下降至-40℃，混凝土的冻融寿命指数下降71.4%。