冻融循环是影响水泥基材料耐久性最为重要的因素,在冻融循环作用下,混凝土将产生内外裂缝,使混凝土结构强度和刚度发生衰减,裂缝还会导致钢筋锈蚀、碳化、化学腐蚀加剧,从而造成钢筋混凝土结构维护成本提高,使用寿命缩短。近年来,采用低温相变材料（Phase hange Materials,PCMs）来提升水泥基材料抗冻性能的研究得到了广泛的关注。本文首先研究普通水泥基材料在冻融循环作用下的劣化机理,而后通过制备低温复合相变材料并将其掺入水泥基材料中进行抗冻性能提升试验研究。（1）研究混凝土在冻融循环过程中孔隙结构对力学性能的影响,对不同冻融循环次数的混凝土进行力学性能、低场核磁共振（NMR）等试验,并利用灰色关联熵方法建立冻融循环过程中抗压强度与孔隙结构之间的数学模型。结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土力学性能下降明显,孔隙度增加且T2谱总面积逐渐增加;冻融循环过程中对力学性能影响最大的两大因素分别为少害孔孔隙占比以及自由流体饱和度（FFS）,对应的灰熵关联度分别为0.9893和0.9952。以抗压强度为参考,以自由流体饱和度和少害孔孔隙占比为比较序列建立GM（1,3）模型,模型预测值与试验平均值相对误差仅为0.29%,表明预测模型可以为混凝土冻融循环过程中力学性能提供公式依据。（2）以正十四烷（C14）为相变材料,膨胀石墨（EG）为载体,通过物理吸附法制备C14/EG复合相变材料,采用步冷曲线、扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）对C14/EG复合相变材料的微观形貌、相变温度、相变潜热、化学结构进行测试。开展了外掺（与水泥质量比）0%、2%、4%、6%相变材料的相变储能砂浆（PCESM）快速冻融循环试验,分析了冻融循环对表面损伤、质量损失、动弹模量损失、抗压强度及孔结构的影响规律,揭示了PCESM冻融循环劣化机理。试验结果表明:C14能够较好地吸附在EG孔隙中,C14与EG之间有良好的相容性,二者未发生化学反应。由于C14/EG相较于水泥基材料为弱相,因此随着C14/EG相变材料掺量的提高,PCESM的力学性能随之下降,但抗冻性能随着C14/EG相变材料掺量的提高呈现先提高后降低的规律,C14/EG相变材料掺量为4%的PCESM抗冻性最优。同时对外掺（体积占比）0%、1%、2%、3%、4%C14/EG复合相变材料的混凝土进行快速冻融循环试验,分析冻融循环对混凝土表面损伤、质量损失、动弹模量损失的影响规律,揭示了相变储能混凝土冻融循环劣化机理。试验结果表明:当C14/EG复合相变材料掺量为体积分数3%时,混凝土抗冻性能最优。（3）通过膨胀珍珠岩（EP）多孔吸附正十四烷（C14）后采用水泥外包裹制备C14/EP复合相变材料,采用步冷曲线、SEM、DSC、FTIR对C14/EP复合相变材料的微观形貌、相变温度、相变潜热、化学结构进行了测试。通过C14/EP复合相变材料等质量取代河砂（0%、10%、20%、30%）制备相变储能水泥基材料,并进行力学性能试验、冻融循环试验、微观结构等试验,共同揭示C14/EP复合相变材料在水泥基材料中的最佳掺量及作用。试验结果表明:C14/EP复合相变材料对水泥基材料力学性能影响较小,其抗冻性能随着C14/EP复合相变材料掺量的提高呈现先提高后降低的规律,当C14/EP相变材料掺量为20%的水泥基材料抗冻性最优。（4）利用温度传感器模拟测试砂浆板从室温-低温-室温条件下板内部温度变化,对比相变储能砂浆与普通砂浆的储热性能。结果表明:复合相变材料的掺入能够有效减缓水泥基材料内部的降温速率,减少了温度应力对水泥基材料的影响,从而提高水泥基材料的抗冻性能。