混凝土结构在受到外界各种因素的作用下会发生不同程度的破坏,因此有必要对受损的结构进行修补。磷酸盐水泥材料一般是由高温烧结的金属氧化物与可溶性磷酸盐(MH2PO4, M=NH4或K)以及外加缓凝剂按一定比例配制得来,主要胶凝水化产物为磷酸盐水化物,是一种新型的无机胶凝材料。该材料具有凝结时间短,早期强度高,体积变形小以及耐久性好等特点,这些性质使其在作为硅酸盐水泥修补材料方面具有广阔的应用前景。本文研究了以重烧氧化镁(MgO)和磷酸二氢钾(KH2PO4)以及复合缓凝剂配制的新型磷酸镁水泥。主要工作及成果如下。研究了新型磷酸镁水泥的水化特性,实验表明该体系的pH值相对硅酸盐水泥要低,大约在6～10之间,其水化反应速率较快,水化过程中放出大量的热,使之在低温下也能实现凝结硬化。掺入复合缓凝剂后的磷酸镁水泥的放热温度峰由一个分散为两个,抑制了水化反应的速率和放热量,延长了凝结时间。对不同矿物掺合料对于磷酸镁水泥的性能影响进行试验,结果表明掺合料的掺入能一定程度上提高水泥浆体的流动性,掺入粉煤灰能适当延长其凝结时间,但早期强度下降,后期强度有一定提高。而矿粉和水泥的掺入则缩短了硬化时间,增加了磷酸镁水泥的早期强度,其中矿粉对于试件强度的提高最为显著。养护环境中的温度和湿度对磷酸镁水泥的强度发展也有重要影响,实验表明,高温养护能适当提高磷酸镁水泥的早期强度,但对后期强度发展不利。低温下的试件仍能表现出早强性能,而浸水养护则因磷酸镁水泥耐水性不佳使得试件的强度发生倒缩。通过研究不同胶砂比以及细骨料种类对磷酸镁水泥砂浆工作性和强度的性能的影响,并对界面过渡区进行微观结构分析,发现存在适宜的胶砂比,即1：1的胶砂比使得砂浆的强度较高并满足和易性要求。采用机制卵石作为磷酸镁水泥砂浆细骨料时,其试件的强度最高。磷酸盐水泥基修补材料与硅酸盐水泥性能匹配,文章研究分析了修补材料和基体的强度等级、界面的处理方式和潮湿状况以及养护条件等多种因素对于两者之间粘结性能的影响,从物理和化学方面分析了磷酸盐水泥基材料拥有较高粘结性能的原因,即较好的体积稳定性和与基体之间发生水化反应的化学活性。研究了钢纤维对于磷酸盐水泥的增强增韧作用,考察了单根不同外形的钢纤维与磷酸盐水泥基材料的粘结性能,并研究了掺入石灰石粉和矿粉等矿物掺合料能提高钢纤维与基体之间的粘结性能充分发挥其形态效应和微集料效应,对其界面性能的改善作用。通过荷载-位移曲线分析,改变钢纤维的外形对粘结性能的影响非常显著,异形钢纤维由于其锚固作用能极大地提高与基体间的粘结强度,拔出过程中也耗费更多的能量,对水泥基材料的增韧效果更加明显。