水利工程中的泄水建筑物由于其特殊的功能作用,运行条件和工作环境相对复杂,在高速含砂水流的作用下,其混凝土结构易发生损伤破坏,因此在水工混凝土结构损坏后如何对其进行加固修复,提高修复质量受到了人们的广泛关注。而聚氨酯砂浆作为一种新型的修复材料,具有优异的力学性能,在研究将聚氨酯砂浆应用于水工混凝土结构加固修复时,有必要对聚氨酯修复砂浆与既有混凝土的界面粘结性能进行研究和分析,从而为相关的水工混凝土结构修复施工提供相应的理论支撑。本文主要研究了聚氨酯砂浆本体在不同养护温度下（-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃）其抗压强度、抗折强度、动弹性模量以及干缩率的变化规律;针对水平面修复和立面修复两种情况,分别运用抗剪法和劈裂法研究了养护温度、既有混凝土饱水度（0%、30%、70%、100%）和粗糙度（0mm、1.5mm、3.0mm、4.5mm、6.0mm）对聚氨酯砂浆与既有混凝土粘结界面强度的影响规律,并分析了不同的界面破坏模式;借助扫描电子显微镜（SEM）对聚氨酯砂浆及粘结界面在不同养护温度和既有混凝土饱水度下的微观形态进行观察分析,研究了聚氨酯砂浆和粘结界面的微结构变化规律。本文主要研究结论如下:（1）聚氨酯砂浆在0℃以上时具有优异的早强性能,抗压强度等力学性能随温度变化较小且与混凝土具有良好的相容性,适用于水工混凝土结构修复。在0℃以下时,聚氨酯砂浆的早期强度急剧下降,抗压强度、抗折强度、动弹性模量和干缩率都显著降低。（2）对于水平面修复情况。随着养护温度的不断降低,粘结界面的抗剪强度逐渐降低,剪切破坏面逐步从聚氨酯砂浆本体部位向既有混凝土部位转移。粘结界面抗剪强度均随着既有混凝土饱水度的提高而不断降低,在饱水度为100%的情况下,由于低温结冰时的冰冻力作用,负温（-20℃、-10℃）时抗剪强度高于正温（10℃、20℃）和0℃时抗剪强度。在同等养护温度下,除养护温度为-20℃时,抗剪强度一直随粗糙度的增大而增大外,其余养护温度下均在粗糙度为4.5mm处抗剪强度达到最大值。（3）对于立面修复情况。随着养护温度的升高,粘结界面的劈裂抗拉强度逐渐增大,在同等养护温度条件下,粘结界面的劈裂抗拉强度均随着既有混凝土饱水度的升高而降低。在同等饱水度条件下,正温时劈裂抗拉强度随温度的升高而升高,负温时劈裂抗拉强度大于正温时的劈裂抗拉强度;界面劈裂抗拉强度随界面粗糙度的变化规律在不同的养护温度下略有差异,在正温和0℃时,粗糙度为4.5mm时劈裂抗拉强度达到最大,而在负温时,粘结界面的劈裂抗拉强度随着既有混凝土粗糙度的增大而提高。（4）微观试验表明,随着养护温度降低,聚氨酯整体性逐渐变差,ITZ宽度逐渐增大;随着养护温度的降低,聚氨酯砂浆与既有混凝土的粘结界面宽度差异不明显,说明二者在界面处的强度主要由界面剂的粘结力提供而不是界面接触的机械咬合力;随着既有混凝土饱水度增加,聚氨酯砂浆与既有混凝土的界面宽度整体呈现出增大的趋势。本文通过试验研究和理论分析相结合的方法对聚氨酯修复砂浆与既有混凝土的界面粘结性能进行研究,研究成果对水工混凝土修复加固具有重要的意义,对实际修复工程施工具有一定的参考价值。