水泥基材料具有比较高的抗压强度而应用于建筑行业多个领域,但是其抗折强度相对较低,吸收能量的能力较弱,当拉应力较大时结构就会破坏,为了避免发生更大的破坏,应进行及时的修补,修补材料应具有足够大的抗折强度以继续抵御外部荷载。在水泥基材料中掺有纤维可以提高试件的抗折强度,但是许多研究表明只有纤维沿应力方向排布时才能够充分发挥纤维的增韧能力。除此之外,在我国北方冬季气温较低,在修补过程中新拌水泥基材料容易发生受冻破坏,严重影响施工的效果。本文采用镀镍碳纤维作为增强材料,利用磁场实现纤维的定向排布,充分发挥纤维的增强效果。同时,镀镍碳纤维具有良好的导电性,能够在水泥砂浆中构筑稳定的导电通路,故提出一种新型的欧姆热固化方式,保证水泥基材料在低温环境下也能够快速发展其强度,主要研究内容包括以下几个方面:首先,对纤维在磁场中发生转动时的受力情况进行分析,得到使纤维发生较大转动的临界磁感应强度公式,并计算其强度;对实验当中使用的方形螺线管的磁感应强度公式进行推导,得到螺线管内磁感应强度最薄弱的位置,并利用公式计算纤维发生转动时,需施加给螺线管电流的大小,指导后续实验的进行;为了更加直观了解方形螺线管内磁感应强度的分布情况,利用COMSOL软件得到方形螺线管内磁感应强度分布图。其次,研究了-20℃环境温度下,给定15W欧姆热固化功率,经过定向处理以及未经过定向处理的掺有不同长径比镀镍碳纤维的水泥砂浆的发热效率。发现无论使用哪种长径比的纤维,经过定向处理的试件的发热效率都要高于未经过定向处理试件的发热效率,而且纤维的长度越短,试件的发热效率越好;为研究在相同磁感应强度作用下镀镍碳纤维水泥砂浆的定向程度,得到不同条件下试件的背散射图片,并计算其方向系数。结果表明,掺有4 mm镀镍碳纤维水泥砂浆试件在磁场作用下的定向程度最好,其纤维方向系数为0.996。最后,研究了掺有4mm镀镍碳纤维水泥砂浆试件在20℃标准养护环境下,以及-20℃、-60℃负温环境下经过欧姆热固化试件的力学性能,发现欧姆热固化方式能够显著提高试件的力学性能;经过定向处理试件的抗折强度要高于未经过定向处理的试件,抗压强度与未经过定向处理的试件相比略有下降。