在我国北方寒冷地区,混凝土冻融循环是引起混凝土性能下降,结构破坏的主要原因之一。针对我国北方寒冷地区长期经受冻融循环作用的自密实混凝土弯曲破坏及冻融损伤问题,分别从冻融循环试验、开口梁三点弯曲试验及冻融循环后断裂面3D激光扫描等方面进行研究,旨在应用分形理论及冻融损伤理论来评价纤维对自密实混凝土试件抗冻性的影响,为北方寒冷地区自密实混凝土结构寿命评估及抗冻耐久性设计等提供相关依据。本文的主要内容如下:(1)参照国内外相关规范,进行了自密实混凝土工作性能试验,通过坍落扩展度试验可以测得新拌自密实混凝土的坍落扩展度(Slump flow)及扩展时间T500(Slump-flow time),坍落扩展度和T500可用于评价新拌自密实混凝土的流动性能与填充性能。通过J环试验,利用试验测得J环内外高差(J-ringΔh)、J环扩展度(J-ring)以及自密实混凝土坍落扩展度与J环扩展度差值(PA)等相关指标评价新拌自密实混凝土间隙通过性能,通过标准筛析试验测得混凝土浮浆百分比(SR),利用混凝土浮浆百分比衡量自密实混凝土抗离析性能。试验结果显示:纤维的掺入能减少自密实混凝土坍落扩展度,提高T500值;纤维的掺入能减少自密实混凝土J环扩展度,提高J环内外高差。(2)通过自密实混凝土试件快速冻融循环试验,研究了纤维与冻融循环作用对混凝土试件冻融损伤的影响,试验结果显示:相同冻融循环次数时,钢纤维对冻融循环后试件质量损失率的影响大于结构型聚丙烯纤维,复掺混杂纤维的掺入对试件质量损失率表现出较好的正混杂效应,在冻融循环作用下,试件超声波波速对于混凝土冻融损伤的反应灵敏度大于其动弹性模量,试验效果更显著。(3)通过冻融循环后试件弯曲韧性试验,研究了纤维种类与掺量对冻融循环后各试件弯曲性能指标的影响。试验结果显示:随着冻融循环次数的增加,各组试件比例极限弯矩、比例极限荷载均发生一定程度的下降,钢纤维与结构型聚丙烯纤维的加入可提高试件的弯曲韧性,当冻融循环次数较少时,混杂掺入钢纤维和结构型聚丙烯纤维对自密实混凝土梁的能量吸收能力具有较好的正混杂效应,当冻融循环次数较高时,混杂效应不显著。(4)开口梁的三点弯曲试验结束后,对试件断裂面进行3D激光扫描试验,实现了冻融循环后试件断裂面3D重构可视化,对试件断裂面Z坐标进行统计,利用标准差、分形维数理论等对冻融循环后试件断裂面形态进行研究,试验结果显示:随着冻融循环次数的增加,试件断裂面Z坐标标准差越大,离散程度越明显。试件断裂面的分形维数与纤维掺量相关,试件断裂面分形维数D随着冻融循环次数的增加而不断增加。