电热混凝土是一种新型的智能混凝土,目前已应用于道路融雪除冰。由于既作为路面材料,又作为发热功能材料,电热混凝土的耐久性问题不仅包括力学性能方面,还包括电学、热学性能两方面。本论文以钢纤维石墨电热混凝土为研究对象,基于冻融实验,进行冻融破坏机理及冻融对力学、电学、热学性能影响的相关研究。本文的主要研究内容及研究成果如下:(1)研究发现钢纤维石墨电热混凝土的冻融疲劳损伤符合低周疲劳损伤理论。并基于混凝土的冻融破坏机理,提出了钢纤维石墨电热混凝土的冻融破坏机理,其中包括由石墨的结构破坏和钢纤维一系列的化学变化引起的电阻率增大的导电相材料破坏假说和由复合材料的刚度变化和由热膨胀系数不匹配引起的热应力破坏假说。借助电子扫描显微镜对钢纤维石墨电热混凝土试块的微观形貌进行表征,从微观角度研究了冻融循环对导电相材料的破坏。(2)研究了钢纤维石墨电热混凝土经过不同冻融循环次数后的质量损失率、动弹模量损失以及抗压强度的变化,结果表明均与冻融次数负相关,且该配合比下钢纤维石墨电热混凝土的抗冻融循环的能力优于素混凝土。(3)通过对钢纤维石墨电热混凝土的电学性能研究,表明其电阻率均随着电压的增大而减小,但随着冻融循环次数的增加,电阻率的变化率逐渐降低。相同电压下,在0~100次的冻融循环中,其电阻率与冻融循环次数成负相关,在100~300次的冻融循环中,其电阻率与冻融循环次数成正相关。(4)由工程实例分析得,钢纤维石墨电热混凝土经过不同的冻融循环次数,其电流均呈现三个阶段:缓慢增长阶段、快速增长阶段、稳定阶段。随着冻融循环次数的增加,在同一电压下钢纤维石墨电热混凝土的电流减小。(5)根据ANSYS有限元模拟分析得出在相同输入功率下,钢纤维石墨电热混凝土的表层温度和内源温度都随着冻融循环次数的增加呈下降趋势,且表层温度和内源温度的变化均减小,逐渐趋于缓和。(6)电热混凝土在相同功率下,冻融循环次数与总产热量成负相关,与电热混凝土自身吸收的热量成正相关,与热量有效利用率成负线性相关。