近年来,碳纤维增强塑料(CFRP)加固混凝土结构得到了飞速的发展,相比表面粘贴CFRP加固方法而言,表层嵌贴(Near Surface Mounted,简称NSM)CFRP加固技术具有材料利用率高、耐久性能好等显著优势,在工程加固领域具有很好的应用前景。然而CFRP-混凝土的界面粘结失效机理至今没有得到很好的解释,特别是冻融循环作用下的粘结失效机理更是鲜有报道,很有必要对其开展相关研究。为此,本文进行了33个CFRP-混凝土试块的单剪试验,通过考察冻融循环次数、混凝土性能、CFRP板粘结长度、槽壁厚度以及埋深等试验参数,研究了冻融循环作用下表层嵌贴CFRP-混凝土极限荷载、破坏形态、粘滑曲线、粘结失效机理等。研究结果表明:1.随着冻融循环次数的增加,C30混凝土强度逐渐降低,而C60混凝土强度却有所增加,但其增长率逐渐降低,表明冻融循环作用下C60混凝土存在二次养护效应。2.随着冻融循环次数的增加,粘结试件的破坏模式逐渐由CFRP板条拉断破坏转变为树脂胶-混凝土界面和CFRP-树脂界面剥离破坏,且极限荷载均有所降低。表明冻融循环对粘结试件造成了明显不利影响的同时,也说明其对树脂-混凝土的界面损伤率大于CFRP-树脂胶。而提高混凝土强度可以显著改善树脂胶-混凝土的抗冻融性能。3.经过冻融循环后,40mm槽边距试件薄壁混凝土发生剥落的程度明显增加,极限荷载也显著降低,表明冻融侵蚀环境下的最小槽边距应该大于40mm。此外,相比300mm粘结长度,冻融环境下粘结长度取250mm时CFRP板的强度利用率也较高,而粘结长度取450mm(4.5mm厚CFRP)时的界面粘结性能则出现明显降低。4.室温环境下CFRP板条埋置深度变化对界面粘结性能没有较大影响,经历冻融侵蚀作用后,CFRP板三面粘贴时试件不会遭受较大侵蚀,而CFRP部分外露对试件界面粘结性能有较大影响。5.分析了冻融循环对表层嵌贴CFRP-混凝土界面粘结滑移本构关系的影响,建立了考虑冻融侵蚀作用的粘结承载能力计算模型。