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硫铝酸盐水泥(SAC)具有良好的防腐抗渗性能,作为修补材料可以很好被应用于混凝土建筑物的修补及海洋建筑的防腐抗渗等工程。然而,硫铝酸盐水泥的生产成本高,使其在实际工程中的推广应用受到限制。因此,为了满足混凝土结构工程的防腐抗渗需求并降低修补成本,本实验研究了硅酸盐-硫铝酸盐水泥复合为胶凝材料的基本性能,同时利用超细粉煤灰取代水泥,丁苯乳液(SBR)对复合水泥进行改性,采用机制砂为骨料,制备具有优良防腐抗渗性能且成本较低的修补材料。主要的研究结果如下:(1)SAC可以促进硅酸盐水泥的水化,缩短水泥凝结时间;SAC水化可以产生微膨胀,降低复合水泥的孔隙率,提高水泥的力学性能,减小干燥收缩。当SAC掺量为6%时,复合水泥砂浆后期的抗折强度和抗压强度达到最大值,其28d抗折强度为9.2MPa和55.2MPa,干燥收缩值最小。当掺量超过6%时,SAC水化产生过大的微膨胀,导致硬化水泥浆体产生微裂纹,增大孔隙率,力学性能逐渐降低,干燥收缩值达到平衡。利用超声波测试技术可以对复合水泥体系的微观裂纹进行表征。(2)粉煤灰具有“球体效应”可以改善水泥浆体的流动度,然而过多掺量超细粉煤灰可以降低水泥浆体的流动度。此外,粉煤灰在碱性条件下可以发生火山灰反应,趋向生成的C-S-H凝胶数量增大,可进一步降低水泥浆体的孔隙率,提高水泥力学性能。掺入10%的粉煤灰可显著改善水泥浆体的流动度;当掺入20%超细粉煤灰时,水泥的抗折和抗压强度达到最大值,28d抗压强度为59.9MPa,抗折强度10.0MPa。利用20%超细粉煤灰的水泥浆体的最可几孔径尺寸最低。因此,20%超细粉煤灰取代复合水泥可以作为混凝土的修补抗渗材料。(3)引入的气体可以改善水泥浆体的流动度,当水灰比分别为0.4和0.5时,聚灰比(P/C)为15%的SBR改性水泥净浆的流动度分别增大37.4%和39.6%。此外,SBR改性水泥浆体的含气量与流动度具有良好的线性关系,相关性为R2=0.988。SBR可以降低水的表面张力且改善其在水中的分布规律。这主要是由于为了溶液体系能量最低,SBR乳液在溶液表面的溶度大于本体溶液的浓度,使SBR分子趋向在水溶液表面存在,并且极性的憎水基团指向空气。因此SBR与水泥浆体在搅拌的过程中增强引气作用。(4)SBR在水泥水化过程中可以形成连续的膜结构,有效的降低硬化水泥孔隙率,然而其引气作用可以增大浆体的孔隙率。养护3d试样,随着P/C的增大,水泥浆体的孔隙率增加。养护28d的试样,随着水泥水化进行,总孔隙率相比3d降低。当P/C=2%和4%时,水泥浆体的孔隙率降低;当P/C超过4%时,水泥浆体的孔隙率增大,其10μm-200μm的大孔数量减少明显;0.003μm-0.01μm的大孔数量明显增多。因此,丁苯乳液主要影响10μm-200μm和0.003μm-0.01μm范围的孔分布。因此,当P/C=2%-4%时,SBR乳液改性水泥砂浆孔隙率最低,适合作为修补防水材料。(5)水泥砂浆随着SBR掺量增大,其抗压强度逐渐降低,抗折强度先降低后增大。此外,压折比逐渐降低,即SBR改善水泥砂浆的韧性。养护28d时,SBR改性水泥砂浆的防水性及耐久性得到改善。当P/C为2%和4%时,SBR改性水泥砂浆试样的吸水率明显低于OPC试样,P/C=4%时吸水率达到最低值;此外,P/C为2%和4%的水泥试样,其抗冻性能,抗氯离子渗透性能及抗硫铝酸侵蚀性能达到最佳。因此,当P/C=2%-4%时,SBR乳液改性水泥砂浆适合作为防腐的修补材料。(6)SBR可以提高水泥砂浆的粘结强度,相比空白试样,当P/C=15%时,养护3d,7d和28d的砂浆试样的粘结强度分别提高70%,50%和58%。在水化过程中,SBR可以形成具有憎水作用的膜结构,可以降低水分在基体与界面的传输,有效的降低界面孔隙率,减小干燥收缩,提高“有效的粘结面积”。此外,SBR降低Ca(OH)2的定向生长和阻止界面过渡区裂缝形成。