在寒冷地区,由于气候原因,项目建成后混凝土常期处于冻融环境中,使得混凝土的寿命以及安全性大大降低。近年来,在混凝土中加入相变材料,增强混凝土的抗冻性能,得到了广泛的关注。本论文利用微胶囊相变材料(Microencapsulated phase change materials,m PCMs)等质量代替砂,制备m PCMs掺量分别为0%、5%、7.5%、10%、15%、17.5%、20%的m PCMs混凝土。通过研究不同m PCMs掺量的相变混凝土的热学性能、力学性能和抗冻性能,结果显示:(1)热学性能随着m PCMs掺量增加,混凝土的导温系数、导热系数以及绝热温升值均降低,比热增加;(2)力学性能随着m PCMs掺量增加,混凝土的抗压强度损失率增大,强度降低;(3)抗冻性能随着m PCMs掺量增加,混凝土的抗冻性能提升率先增加后减小。综合以上条件考虑,确定相变材料的最优掺量为10%。相变材料掺量达到最优时,混凝土强度损失率34.47%。对不同冻融循环次数下混凝土进行CT扫描分析,发现随着m PCMs掺量的增加,混凝土冻融循环至试件破坏,试件内部孔隙增长率变化情况呈先增大后减小。通过Avizo软件对CT扫描进行分析,对比不同深度的二维切片,结果表明混凝土冻融破坏由外到内。通过对m PCMs改性混凝土的研究,在m PCMs改性混凝土中加入纳米材料,结果显示随着纳米材料掺量的增加,m PCMs改性混凝土强度呈先升高后降低的趋势,当纳米材料掺量为1.5%时,补强效果最佳。说明掺入纳米材料是m PCMs改性混凝土强度补强的方法之一,为微胶囊相变材料的后续研究奠定了基础。