1、在高寒高原地區(qū)，尤其是受自然因素（低溫、晝夜溫差大、干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、鹽堿腐蝕和風蝕等）變化影響較大的中國東北、西北和華北地區(qū)，基本上100％的混凝土結構工程，局部或大面積的都遭受了不同程度的凍融破壞，甚至有些工程在施工過程中或者施工后不久就遭受了嚴重的凍融破壞，這嚴重影響了混凝土結構的耐久性。因此，采用適當?shù)牟牧虾图夹g對混凝土結構裂縫進行修補來保證其耐久性是非常重要的。
　　近年來，環(huán)氧樹脂修補材料已成為混凝土裂縫修補的一種不

2、可或缺的材料。但是，環(huán)氧樹脂低的抗沖擊性能、韌性和抗開裂性能限制了其實際應用。本文通過在環(huán)氧樹脂引入一些增強和增韌成分對環(huán)氧樹脂進行改性，以期研制高性能的環(huán)氧樹脂修補材料來應對高寒高原地區(qū)由于風蝕和凍融等因素引起混凝土開裂問題。
　　本文分別以丁腈橡膠、瀝青、糠醛/丙酮和聚氨酯接枝改性的NH2-nano-SiO2粒子來增韌環(huán)氧樹脂以研制高性能改性環(huán)氧樹脂修補材料。通過配方設計和實驗研究，對各種修補材料試樣的基本力學性能、抗凍融性能

3、、耐水性和耐化學品特性進行了考察和評價，最終篩選出性能較優(yōu)的修補材料配方及工藝。
　　(1)丁腈改性環(huán)氧樹脂/LB-B1體系:當LB-B1固化劑、丁腈橡膠、活性稀釋劑和硅灰石填料分別為20phr、10phr、5phr和100phr時，修補材料的綜合性能最好，而且隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，其性能隨之增加。
　　(2)丁腈改性環(huán)氧樹脂/F固化劑體系:當E-44環(huán)氧樹脂、F固化劑、丁腈橡膠和KH-550分別為100phr、11phr

4、、5phr、10phr時，修補材料的綜合性能最優(yōu)。在對該體系性能最優(yōu)配比修補材料的抗凍融性能、耐水性和耐化學品性能測試過程中發(fā)現(xiàn)，材料的綜合性能隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加都會慢慢變好。
　　(3)瀝青改性環(huán)氧樹脂體系。綜合對該修補材料的拉伸剪切、抗壓、抗凍融、耐水性和耐化學品特性的分析，找到了該修補材料體系性能較優(yōu)異的配方。當環(huán)氧樹脂、改性脂肪胺LB-B1和瀝青分別為100phr、15phr和10phr時，修補材料的綜合性能較好，并且

5、該體系修補材料的抗凍融性能很好。
　　(4)糠醛/丙酮改性環(huán)氧樹脂體系。當環(huán)氧樹脂、聚酰胺/LB-B1、糠醛/丙酮和KH-550的用量分別為100phr、25/25phr、10/10phr和5phr時，環(huán)氧樹脂修補材料的綜合性能最好。并且它是一種韌性很好的修補材料，雖然耐酸性略差，不能經(jīng)受長期的凍融循環(huán)條件，但是仍可用于不太苛刻的使用環(huán)境。
　　(5)聚氨酯/nano-SiO2改性環(huán)氧樹脂體系。通過正交試驗、實驗驗證以及對最

6、優(yōu)性能配比修補材料的增韌分析，得到了改性環(huán)氧樹脂修補材料的最優(yōu)性能配比。當環(huán)氧樹脂、F固化劑、PU預聚體、NH2-nano-SiO2和KH-550的用量分別為100phr、11phr、10phr、4phr和3phr，修補材料的綜合性能較好。并且最優(yōu)性能配比修補材料的抗壓強度，拉伸剪切強度、拉伸強度、抗彎強度和斷裂伸長率分別可以達到148.68MPa、23.57MPa、56.08MPa、86.76MPa和36.33％。此外，該修補材料的抗

7、凍融、耐水和耐化學品性能優(yōu)異。
　　另外，本文通過室內凍融循環(huán)實驗、FT-IR和SEM方法對增韌和增強劑用量對經(jīng)受凍融循環(huán)和化學品侵蝕的環(huán)氧樹脂修補材料結構和性能的影響規(guī)律進行了研究，并將各修補材料體系的性能與設計要求（拉伸剪切強度、抗壓強度、拉伸強度、拉伸模量、抗彎強度和斷裂伸長率分別超過14MPa、70MPa、40MPa、2500MPa、50MPa和1.5％）進行對比，發(fā)現(xiàn)丁腈改性環(huán)氧樹脂/LB-B1體系和瀝青改性環(huán)氧樹脂體系

8、修補材料的基本力學性能雖然在早期未能滿足設計要求，但其固化時間較短，凍融循環(huán)之后力學性能增長顯著，最終能達到設計要求;丁腈改性環(huán)氧樹脂/F固化劑體系、糠醛/丙酮改性環(huán)氧樹脂體系和聚氨酯/納米二氧化硅改性環(huán)氧樹脂體系的各項性能指標都能滿足設計要求。在抗凍融性能、耐水和耐化學品特性方面，除了糠醛/丙酮改性環(huán)氧樹脂體系的抗凍融和耐酸性能略差以外，各體系的抗凍融性能、耐水性和耐化學品特性都很好，這些研究結論為修補材料進一步的優(yōu)化和高寒高原環(huán)境條