冻融破坏是当今世界混凝土结构劣化的最主要原因之一。混凝土在冻融循环作用下内部产生微裂缝,导致结构力学性能和耐久性劣化。超声波速的相对变化可以用于检测混凝土材料的冻融微观损伤,但现有研究成果仅能对混凝土材料层次的均匀冻融损伤进行定性评价。目前尚缺少超声波速与冻融微观损伤之间理论联系和定量关系的研究,难以通过超声波速定量表征微观损伤下混凝土材料内部结构的变化和量化混凝土材料的微观损伤。本文基于多尺度均匀化方法建立了混凝土材料超声波速多尺度预测模型,并在超声波速预测模型中引入微观损伤量化参数,确定微观损伤变量的计算尺度和微观损伤下各尺度的均匀化方法,建立定量表征混凝土微观损伤的超声波速计算模型。主要研究内容和结论如下:（1）基于多尺度均匀化方法和均质多相材料的弹性公式建立了混凝土材料超声波速多尺度预测模型,并基于材料变化引起超声波速变化的理论机理,明确了混凝土材料不同尺度下超声波速的主要影响因素和不同均匀化方法的适用性。（2）通过超声波速试验测量不同水灰比、不同龄期混凝土的超声波速,同时搜集部分既有研究中混凝土材料超声波速试验数据,并与超声波速预测模型计算结果对比,验证超声波速预测模型的准确性。（3）在水泥砂浆冻融循环试验中测量不同冻融损伤程度下水泥砂浆的抗压强度、残余应变和超声波速,分析不同水灰比水泥砂浆在冻融循环过程中表观形态、残余应变、超声波速和抗压强度的变化规律,并以冻融损伤下的残余应变定量表征冻融微观损伤程度,建立超声波速损失、抗压强度损失和残余应变间的双线性关系。（4）在混凝土超声波速预测模型中引入了微观损伤变量,通过冻融损伤残余应变量化表征微裂缝的开展程度,基于不同的裂缝形状假设,对比分析了微观损伤的计算尺度和均匀化方法对预测结果的影响,从而建立定量表征混凝土微观损伤的超声波速计算模型。