对宏观试验后的样本进行电镜扫描观察其微观形貌特征，以进行分析对比。对水胶比为0.33的J组、FA25组、SF8组、H5.5组试件在水中和10%浓度的Na2SO4溶液中冻融循环175次后，在同一深度（5mm）下取样进行微观试验，观察混凝土在清水中冻融和硫酸钠溶液中冻融的微观形貌变化。
图9－1是水胶比为0.33的基准组试件在水中和10%浓度的Na2SO4中冻融175次后的SEM照片。图9－1（1）中并没有观察到钙钒石的存在，只能观察到呈块体状并相互胶结成网状结构的水化硅酸钙（C－S－H）以及片状结构的氢氧化钙，水化硅酸钙具有胶体的性质，密实度较大，改善了混凝土的内部结构，提高混凝土的强度，因此试件在水中冻融初期的相对动弹性模量在提高，相应的质量损失在减小，随着冻融龄期的增加，试件孔隙中的可冻水结冰产生的膨胀压使混凝土产生破坏；但与10%浓度Na2SO4中冻融175次的SEM照片相比，经过硫酸钠侵蚀的混凝土试件，在水泥粒子表面能够明显观察到呈辐射型的针状或杆状的钙钒石以及石膏晶体。由于硫酸根离子侵入试件内部孔隙，会与水泥石中的水化产物反应，产生水化硫铝酸钙，钙钒石是其中的一种类型，属于高硫型水化硫铝酸钙（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）；而且硫酸钠还会产生Na2SO4·10H2O结晶，钙钒石和Na2SO4·10H2O都属于膨胀性产物，使混凝土产生裂缝，随着硫酸根离子的侵入，钙钒石和Na2SO4·10H2O的生成量不断增多，最终使试件瓦解，并且盐结晶损坏是造成混凝土试件损伤的主因。
图9－1 J组试件冻融175次后微观形貌
图9－2是水胶比为0.33的粉煤灰掺量为25%的试件在水中和10%浓度的Na2SO4中冻融175次后的SEM照片。从图9－2（1）可以看出掺入粉煤灰的混凝土结构比较密实，水化硅酸钙凝胶贯穿于结构表面；而在图9－2（2）中可以清晰地发现少量针状或棒状的钙钒石，因此在硫酸钠溶液中冻融会产生比水中更严重的破坏，同时在试件中掺加粉煤灰能够降低损伤。主要是因为粉煤灰等量替代水泥，使水泥中的C3A含量降低，而C3A是生成水化铝酸钙的主要反应物，最重要的是硫酸钠能与水化铝酸钙发生反应产生钙钒石，因此粉煤灰的掺加使钙钒石的产量降低。
图9－2 FA25组试件冻融175次后微观形貌(www.xing528.com)
图9－3是水胶比为0.33的硅灰掺量为8%的试件在水中和10%浓度的Na2SO4中冻融175次后的SEM照片。从图9－3（1）中并没有发现钙钒石，但能观察到片状结构的氢氧化钙穿插在水泥石中；而在图9－3（2）中能够清晰地发现针状或棒状的钙钒石。混凝土中掺加硅灰后，试件的相对动弹性模量在增大，质量损失在减小，主要是因为硅灰的掺加改善了试件的密实度，提高了强度，阻塞了硫酸钠的侵入，对抗盐冻性起促进作用，随着冻融龄期的持续，生成的Na2SO4·10H2O和钙钒石发生膨胀，使混凝土破坏，但能够延缓混凝土的损伤。
图9－3 SF8组试件冻融175次后微观形貌
图9－4是水胶比为0.33的含气量为5.5%的试件在水中和10%浓度的Na2SO4中冻融175次后的SEM照片。从图9－4（1）中只能观察到片状结构的氢氧化钙；而在图9－4（2）中能够观察到针状或棒状的钙钒石。当试件的含气量达到5.5%时，经过冻融175次循环后，其相对动弹性模量在增加，质量损失在减小，主要是由于引气剂的掺入将会引入大量均匀微小的气泡，减少孔隙率，阻塞水和硫酸根离子的侵入，降低硫酸钠溶液带来的盐结晶和侵蚀结晶破坏，有利于抗冻性。
图9－4 H5.5组试件冻融175次后微观形貌
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