水泥混凝土(简称混凝土)路面的损坏不仅影响道路的服务能力,还对车辆的正常行驶带来安全隐患。传统的修补技术需要长时间封闭交通,显然这已不能够满足经济发展和人们对路面功能的要求。为了满足混凝土路面快速修复的要求,本文以研制8-24小时内满足行车要求(抗折强度至少达到3.5MPa以上)的混凝土路面快速修复材料为目标,通过复合硅酸盐水泥(portland cement)与硫铝酸盐水泥(sulphur aluminate cement),辅以早强型调凝组分,以及充分的各组分材料性能匹配和适应性稳定研究,最后选用SA/PC(质量比)、二水石膏掺量(dihydrate gypsum)、聚丙烯纤维掺量和聚丙烯纤维长度为控制参数,采用正交试验与对比试验相结合的方法,制备出一种混凝土路面快速修复材料—PSAG(portland-sulphur aluminate-gypsum)三元体系水泥纤维混凝土,研究了该类型混凝土的强度、弹性模量、收缩性能和抗冲磨等性能,并取得了以下主要结论:(1)通过PC和SA复合作为主要胶凝材料来配制PSAG三元体系水泥纤维混凝土用作混凝土路面快速修复材料是可行的,不仅在24小时抗折强度能够达到3.5MPa以上,而且后期(龄期1年)强度发展良好;石膏掺量能够显著提高PSAG三元体系水泥纤维混凝土早期强度,且对其后期抗折强度无明显影响,石膏掺量的最佳值在0%-2.5%之间;纤维掺量对混凝土强度的影响大于纤维长度,纤维掺量的增加会降低混凝土后期强度,但适量的纤维对混凝土韧性具有一定改善作用。为了使纤维在混凝土内更好地发挥增韧作用而且减弱对其它力学性能的不利影响,纤维的最佳体积掺量应该控制在0.1%左右。(2)纤维掺量、石膏掺量和纤维长度对混凝土弹性模量的影响程度为非常显著,SA/PC对混凝土弹性模量的影响为显著;纤维掺量和石膏掺量对弹性模量的影响趋势一致,弹性模量随着其掺量的增加而减小;纤维长度为9mm时弹性模量最大;混凝土弹性模量Ec与立方体抗压强度fcu和表观密度ωc之间满足关系式Ec=1.4734 fcu0.01096ω(?)2.4345×10-7,且在显著水平α=0.01下其相关性显著。(3)在SA中掺入适量的PC后,可以改善水泥组分中各矿物组成含量,水化产物中的组成和结构更为合理,水泥石更加致密,使混凝土表面的水泥块及骨料更不易脱落,从而提高了混凝土的抗耐磨性能。纤维掺量为0.1%时对混凝土抗耐磨性能的提高最为显著,过多的掺入纤维反而会对其带来不利影响。(4)SA/PC按7/3复配后,混凝土在早期不但可以补偿自身内部收缩,而且还有一定的膨胀富余量,这对改善混凝土耐久性具有积极作用。(5)石膏掺量为5%时,混凝土后期收缩最小,纤维掺量与混凝土收缩率成正比关系,且在试验设计收缩龄期内,SA/PC为影响混凝土收缩的最主要因素,纤维长度为12mm时的收缩率均最小;PSAG三元体系水泥纤维混凝土 180d龄期内最大收缩率εmax(1×10-6)与组成参数之间的数学模型可以描述为εmax=10.43x1+32166.67x2-7.39x3+92.85,且在α=0.01下其相关性显著。(6)通过对各龄期强度的研究,配制参数SA/PC为9/1,石膏掺量为5%,纤维掺量为0.3%,纤维长度为9mm的PSAG三元体系水泥纤维混凝土的强度最优。在对最优组和参考组进行微观分析后发现,各试验组的水化产物主要为C-S-H凝胶、CH晶体和钙矾石,并未发现有其他新晶相物质,最优组的力学性能较好的原因不仅是因为在相同的水化龄期时能生成更多的水化产物,而且其水化产物的组成和结构也更为合理,使得水泥石更加致密,从而宏观表现为具有更好的力学性能。