黄河内蒙段冰期漫长,服役于此地区的水工混凝土建筑物以及农业灌溉渠道时常会面临冰凌磨损问题,导致结构产生疲劳裂纹、材料脱落等表层缺陷,严重影响水工建筑的服役年限。在此情况下,研究新型水工混凝土材料在冰磨损作用下的损伤规律及劣化过程,对开发新型水工混凝土材料及新型主体防护结构具有重要的理论意义以及现实意义。天然浮石作为内蒙古储量丰富的自然矿藏,具有发达的孔隙分布,将其作为粗骨料配置成的天然浮石混凝土具有良好的抗冻融循环性、隔热性以及势能吸收能力,用于水利工程建设可以起到将地区资源优势与经济建设相结合的良好效果。因此,本文进行了不同强度等级(LC20、LC30、LC40)的天然浮石混凝土在不同接触压力(1k Pa～5k Pa)、不同环境温度(0℃～-20℃)作用下的冰-天然浮石混凝土磨损试验研究,具体研究内容如下:(1)利用自制混凝土磨损试验装置对不同强度等级(LC20、LC30、LC40)、不同环境温度(0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃)、不同接触压力(1k Pa、2k Pa、3k Pa、4k Pa、5k Pa)作用下的天然浮石混凝土磨损量变化规律进行研究分析。并以强度等级(以及由强度等级改变引起的浮石骨料含量、胶凝材料硬度、水灰比变化)、环境温度、接触压力为关键影响因素,利用灰熵法进行关联性分析。(2)利用超景深显微镜观测冰磨损过程中天然浮石混凝土表面的微观形貌演变、材料劣化损失过程以及表面孔隙分布的变化规律。结合黏着磨损、切削磨损、疲劳磨损等磨损理论对观测到的磨损现象进行分析。(3)以冰磨损作用下的天然浮石混凝土磨损量为关键退化因素,建立冰凌作用下天然浮石混凝土磨损量评估模型,结合实际服役情况对其磨损量及工程适用性进行分析。通过试验以及分析得出以下结论:(1)通过对冰-混凝土磨损试验研究发现:随着天然浮石混凝土强度等级的提高、环境温度的降低、接触压力的增大,磨损量呈现降低趋势,且强度等级对磨损量影响较大、接触压力次之,环境温度对磨损量影响较小。(2)通过超景深显微镜观测分析发现:在磨损过程中,损伤以浮石骨料为中心不断向界面过渡区以及周围胶凝材料延伸,孔径随着损伤的发展呈现整体增大趋势。区别于普通混凝土三级渐进磨损机制的是,磨损过程中浮石骨料不会整体脱落,而是与胶凝材料共同抵御磨损。(3)天然浮石混凝土磨损量评估显示:LC20可用于农业及临时水利工程建设;LC30及LC40可用于防洪、供水及水运水利工程建设。