寒冷地区冻融破坏是混凝土结构失效的重要因素之一,不仅影响了道路、桥梁、隧道等混凝土结构物的长期使用,而且严重影响安全运行,为了减少寒冷地区混凝土结构的冻融破坏,减少冻融病害带来的经济损失,本文将从混凝土内部结构出发,提出掺加硅藻土的方法来改善混凝土内部结构,进而提高混凝土结构的抗冻性,此研究具有非常重大的研究意义。T.C.Power提出的静水压和渗透压理论与Kumar Mehta.提出的温度应力假说,并结合混凝土孔隙结构特征与孔隙结冰规律,从孔隙水压力、冰压力和温度应力的角度出发,探究混凝土结构冻融破坏的内在机理。硅藻土材料与混凝土材料结合后会发生相应的物理变化与化学反应,提出掺加硅藻土可以改变混凝土结构的抗冻性能。通过冻融循环试验,每隔25次循环对不同硅藻土含量的混凝土针对耐久性做了混凝土表面损伤程度、混凝土质量变化和弹性模量的降低,针对于混凝土的力学性能测量了峰值应变和抗压强度,发现一定掺量的硅藻土对C30和C40混凝土的抗冻性有一定的提高作用,其中硅藻土掺量为1.5%的C30混凝土和掺量为1.0%的C40混凝土在这五方面表现较好,说明其抗冻性较高,硅藻土的掺量较为合理。利用电子扫描显微镜和压汞仪对不同硅藻土掺量的混凝土内部孔隙率、临界孔径和最可几孔径进行测量,结合图像处理技术得到不同冻融循环次数下混凝土结构孔隙特征参数的变化规律和不同含量的硅藻土对混凝土结构孔隙特征参数的影响规律。通过大型通用有限元软件ABAQUS对混凝土冻融循环过程进行数值模拟分析,从单轴抗压强度、温度场和应力场三方面进行模拟,从试件内部应力角度分析,解释了从表面开始发生冻融破坏逐渐延伸到内部的现象,通过改变模型参数,模拟硅藻土的对混凝土结构的影响,说明了硅藻土的影响可以减小试件内部应力,进而提高了混凝土结构的抗冻性。