未来的五至十年,我国大量的老旧房屋将进入一个修补加固的高峰期,许多新建混凝土结构同样面临着严重的耐久性问题,可以预见,在今后相当长时期内,我国建筑行业将完成由新建基础设施为主向修复和翻新基础设施为主的转变,因此,开展新型加固材料的制备与应用研究具有十分广阔的前景。聚合物改性水泥基修复材料是指在水泥基材料中掺入一定比例的聚合物,改善修复材料的界面过渡区结构,提高粘接强度,增加抗弯性能的一种新型修复材料。此类材料通过优化组成设计,实现性能可控,使其性能达到建筑修复材料的性能要求。本文根据Dinger-Funk方程(以下简称为D-F方程)确定的最紧密堆积模型设计聚合物改性水泥基材料中水泥浆体组成材料粉体的配合比,用相关系数和欧式距离表征实际配比中粉体粒径分布与D-F方程的接近程度。采用压汞法(MIP)测试水泥浆体的孔结构,分析了欧式距离和孔体积分形维数之间的关系及二者对抗压强度的影响。结果表明:欧式距离与分形维数之间具有较高的相关性,相关性为85.36%;当欧式距离从85.65减小至57.42时,分形维数从3.17增加到3.21,抗压强度升高至123.4MPa,提高了27.77%;当欧式距离从57.42减小至37.61时,分形维数从3.21减小到3.03,抗压强度的增长幅度不明显。以环氧树脂乳液为改性剂,研究了聚灰比和固脂比(固化剂与环氧树脂乳液的质量比,下同)对高致密水泥砂浆力学性能和水化行为的影响,用SEM研究了改性水泥砂浆的微观组织结构,用压汞法(MIP)测定分析了改性水泥砂浆的孔结构。结果表明,聚合物在水化的0-6h会加快水泥浆体的水化放热速率,在水化的加速期6-15h和15h以后则起减速作用;当固脂比为0.5时,环氧树脂乳液固化后形成相互交错缠绕的纤维状薄膜;随着聚灰比的增加,改性砂浆的平均孔径增大,孔隙率先减小后增大,抗折强度和压折比不断减小,粘接强度升高,当掺量达到15%时,改性砂浆的粘接强度达到2.75MPa。以玄武岩纤维为增强材料,研究了其掺量和长度对纤维增强水泥砂浆力学性能及孔结构的影响。结果表明:双掺6mm和3mm与单掺12mm的玄武岩纤维时水泥砂浆孔隙率降低的最大幅度分别为56.20%和53.09%,压折比降低最大幅度分别为16.91%和17.09%,双掺6mm和3mm的玄武岩纤维时抗折强度随着纤维掺量的增加而持续升高,最大增长幅度为27.09%;而单掺6mm和3mm的玄武岩纤维对水泥砂浆孔结构和抗折强度的变化幅度相对较小。分别以单掺或复掺的方式在水泥砂浆中掺加玄武岩纤维和环氧树脂乳液,研究了玄武岩纤维和环氧树脂乳液对水泥砂浆性能的耦合作用。结果表明:水泥砂浆在纤维掺量为1.5%,聚灰比为7.5%时流动性最好;玄武岩纤维和环氧树脂乳液的加入能有效降低水泥砂浆的孔隙率,纤维掺量为1.5%,且聚灰比为7.5%时,具有最小孔隙率6.31%;玄武岩纤维掺量控制在1.5%,水泥砂浆在聚灰比为12.5%时具有最小压折比4.14。最终确定的最优配比为:水泥648g,硅灰36g,超细水泥216g,细砂499g,粗砂266g;其中水灰比为0.185,减水剂的用量为3.33g,聚灰比为10%,固脂比为0.5,纤维按6mm和3mm玄武岩纤维体积比为1:1进行双掺,且纤维掺量为1.5%。按此配比制备的水泥基修复材料的抗压强度大于85MPa,抗折强度大于15MPa,粘接强度大于2.5MPa,孔隙率小于7%。