季冻区水泥混凝土路面在服役期间除遭受车辆荷载,还受环境作用影响,出现多种破坏,诸如角隅裂缝、浸水破坏、冻融破坏和盐冻融破坏等。为尽可能降低路面维修对交通的延误,需要开发快速修补材料。磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement)作为一种快速修补材料而备受关注。本研究针对季冻区水泥路面板角断裂病害,主要开展以下几个方面的研究:采用玄武岩纤维增韧-丁苯聚合物改性磷酸镁水泥砂浆(basalt fiber reinforced and polymer modified magnesium phosphate cement mortar,BFPMPC mortar)对水泥混凝土路面进行快速修补。考虑到路面结构受力要求,开展了磷酸镁水泥砂浆早龄期抗压强度、抗折强度试验;考虑到修补材料承受车辆水平荷载,开展了修补材料和混凝土材料组合构件的剪切试验,评价二者粘结性能。最后,通过强度试验、快速冻融试验和盐冻融试验考察了修补材料的耐水性、抗冻性和抗盐冻性。结果表明,本研究提出的修补材料不仅早期强度高,并且与旧水泥路面的粘结性能较好,表现出较好的耐水性、抗冻性能和抗盐冻性能。界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)作为结构中力学性能最为薄弱的区域,通常是容易发生病害之处。开展实验设计和方法的探究,通过合理的宏观力学组合试件测试剪切强度,微观层面的纳米压痕和扫描电镜等实验测试修补界面材料属性、观测界面形貌和微裂缝等,分析界面过渡区的作用机理。结果表明,ITZ内部磷酸镁水泥浆体与水泥浆体粘合充分,在距离硅酸盐水泥浆体10μm附近有裂缝,6h和3d的早龄期缺陷宽度均维持在3~5μm左右。基于多尺度仿真手段,引入界面运动学原理,建立界面损伤模型,应用DIGIMAT和ABAQUS建立有限元力学分析模型,验证了界面损伤理论和有限元模型的合理性。本文的研究表明,磷酸镁水泥砂浆能够用在季冻区水泥路面快速修补,并且聚合物改性磷酸镁水泥砂浆的修补性能更理想。