混凝土是由水泥石（Hardened cement paste）、骨料（Aggregates）和界面过渡区（Interfacial Transition Zone,ITZ）三部分组成的一种非均质复合材料,其中ITZ作为混凝土中力学性能和微观结构最薄弱的环节,对基本物理力学特性和耐久性有着重要的影响。本文基于快速冻融循环试验和除冰盐单面冻融循环试验,以混凝土试件、砂浆试件和粗骨料—砂浆界面试件（简称:界面试件）为研究对象,开展了冻融循环作用下混凝土宏观和细观力学性能演变及其相关性规律的系统研究,为实现混凝土抗冻性的定量化设计和数值模拟提供理论依据和基础实验数据。本文主要研究内容如下所示:（1）分别测定了快速冻融循环前后和除冰盐单面冻融循环前后不同配合比混凝土、砂浆和界面试件的宏观力学性能,研究了标准养护28d和冻融循环后不同配合比混凝土试件的宏观力学性能的变化规律,分析了水胶比、粗骨料种类和胶凝材料组成等因素的影响规律。通过回归分析,建立了混凝土基本力学性能与界面粘结劈拉强度之间的定量关系。（2）分别测定了快速冻融循环作用下和除冰盐单面冻融循环作用下不同配合比混凝土、砂浆和界面试件的内部损伤指标和显微硬度,研究了冻融循环作用下不同配合比混凝土试件有关指标（质量、相对动弹性模量、试件表面形貌和冻融损伤层厚度）的变化规律,并分析了水胶比、粗骨料种类和胶凝材料组成等因素对其影响。通过回归分析,分别建立了混凝土内部冻融损伤变量和基本力学性能以及显微硬度之间的定量关系。（3）分别系统研究了快速冻融循环前后和除冰盐单面冻融循环前后不同配合比和不同尺寸水泥砂浆试件和界面试件的宏观力学性能变化规律,分析了水胶比、粗骨料种类、胶凝材料组成和骨料尺寸等因素的影响。通过回归分析,建立了冻融循环作用下骨料—砂浆界面粘结劈拉强度尺寸效应与砂浆劈拉强度尺寸效应的定量关系。（4）系统研究了快速冻融循环作用对混凝土单轴受压应力—应变关系以及本构模型的影响,对比分析了快速冻融前后混凝土试件的相关静态力学性能（轴心抗压强度、峰值点应变、弹性模量、泊松比）和变形性能参数（体积应变、压缩韧性指数）的变化规律。通过回归分析,分别建立了混凝土的冻融损伤变量和力学性能指标以及混凝土单轴受压应力—应变曲线方程参数的定量关系,最终建立考虑冻融损伤变量的混凝土单轴受压应力—应变本构关系统一模型,具有良好的普适性。