针对现有方法评价超轻质混凝土的抗冻性存在烘干开裂、冻融失效过快等不足,提出了一种改进测试方法,即试件饱水后再沥水,以调节含水率,并采用气冻气融进行冻融循环试验。研究了沥水时间、融化温度和试件尺寸对超轻质混凝土强度损失率和质量损失率的影响。结果表明:控制沥水时间能有效调节试件的含水率;随着沥水时间的延长,试件的冻融质量损失率和强度损失率大体呈下降趋势;降低冻融循环试验时的融化温度能有效解决试件的开裂问题;尺寸较小试件对温度的敏感程度相对较大,尺寸较大的试件冻融破坏严重,不易搬运。并在此研究基础上,提出了适合超轻质混凝土抗冻性试验的改进方法,确定了适宜的沥水时间、融化温度和试件尺寸,分别为6 h、15℃和100 mm×100 mm×100 mm,可为超轻质混凝土的抗冻性测试提供参考。

为研究约束态与自由态混凝土单面盐冻劣化行为及机理,利用Abaqus/Explicit对混凝土表面和内部损伤过程进行了数值模拟研究,设计了混凝土约束装置,并对比研究了约束态和自由态混凝土单面盐冻循环的表面剥落量和相对动弹性模量损失。结果表明:与自由态混凝土相比,约束态混凝土表面损伤更严重,但内部损伤较轻;掺引气剂可以明显减少约束态混凝土的表面损伤;气孔的存在干扰了表面微裂纹的发展,含气量高的混凝土表面盐冻损伤程度较低;混凝土与表面冰层间变形量的差异是导致约束态混凝土表面损伤更严重的原因;约束抑制了混凝土内部微裂纹的发展,导致约束态混凝土比自由态混凝土内部损伤更轻。

为保持飞机拦阻系统用超轻质混凝土溃缩强度的长期稳定,设计了“P·I水泥+惰性掺合料”胶凝材料体系,基于超轻质混凝土的干密度及溃缩强度的变化规律,确定了关键制备参数的适宜取值范围,研究了超轻质混凝土的孔结构特征。结果表明,“P·I水泥+重质碳酸钙”体系下超轻质混凝土在60 d后溃缩强度基本保持稳定,重质碳酸钙掺量为63.0%~64.3%时,超轻质混凝土60~150 d溃缩强度变化率为0.93%~7.08%,压溃曲线平台段应力偏差为±4.98%~±9.70%。发泡剂和稳泡剂的推荐掺量分别为4.4%、5.0%,稳泡剂能优化超轻质混凝土孔径分布。适宜水胶比为0.54~0.56,提高水胶比可能增加气孔的数量。