酸雨与砂浆、混凝土以及砖体等发生化学反应会导致建筑材料内部以及表面出现孔洞与裂隙,从而建筑物的质量与强度降低,最终导致建筑物的破坏。酸雨污染不仅会导致能源与资源的极度浪费,还会造成巨大的经济损失。本文以国家重点研发计划项目《复杂环境下轨道交通关键承载结构材料破坏特征及恢复技术研究》任务为依托,应对酸雨环境下聚丙烯纤维水泥基材料作为修补材料展开研究,主要进行了如下工作:(1)综合参照高性能混凝土与活性粉末混凝土的配制技术,选用优异的原材料,加入硅灰、微珠、矿渣、聚丙烯纤维以及高性能减水剂等,采用正交设计实验方法研究在酸雨环境下各因素对水泥基材料的影响,进行显著性分析并排序,在正交一试验中,影响水泥基材料耐酸雨腐蚀性能的因素排序为:水胶比>粉煤灰掺量>矿渣、微珠、硅灰复合比例>砂胶比,其中水胶比为显著影响因素,其他均不明显;在正交二试验中,影响水泥基材料耐酸雨腐蚀性能的影响因素排序为:水胶比>矿渣、微珠、硅灰复合比例>砂胶比>机制砂、石英砂复合比例,各因素的改变对材料耐酸雨性能的影响较小。(2)水胶比增加,试件的抗压强度损失率增大;粉煤灰掺量提高对于耐酸雨不利,掺量提高使得试件的抗压强度损失率增加;可以采用机制砂代替石英砂;纤维水泥基修补材料配制中砂胶比不宜过大;矿渣、微珠、硅灰复合比例在一定范围内对于水泥基材料力学性能影响不大。(3)普通混凝土的抗压强度损失率是正交一中水泥基材料的1.31-1.95倍,普通混凝土的抗压强度损失率是正交二中水泥基材料的1.48-2.40倍。纤维水泥基材料在酸雨、干湿循环环境下的质量损失率、强度损失率、中性化深度均小于普通混凝土,说明正交一与正交二的配合比一定程度上地改善了材料的力学性能,提高了材料的密实度和抗渗性。(4)开展纤维水泥基材料在模拟酸雨-荷载、干湿循环共同作用下的质量、强度和中性化深度的研究与对比。揭示在酸雨-荷载作用下,水胶比、应力值以及纤维掺量对水泥基材料中性化深度的影响。水胶比越小,试件的抗压强度损失率、中性化深度越低;聚丙烯纤维的掺量存在合理的范围。在无应力、30%极限应力、50%极限应力作用下,普通混凝土的抗压强度损失率基本上是水泥基材料的2倍左右。进一步验证纤维水泥基材料的配合比,其一定程度地提高了材料的密实性与耐酸雨-荷载耦合作用腐蚀能力。(5)在酸雨-荷载、干湿循环作用下,水泥基材料内部孔径分布呈现出宏观孔比例增加、微观孔比例减少的趋势。从微观角度来看,水泥基复合材料界面连接密实,没有明显的裂缝或缺陷,纤维与基体也连接紧密。C40普通混凝土在酸雨-荷载作用后,内部气泡中生成大量钙矾石等腐蚀产物,而水泥基纤维复合材料气泡中的钙矾石等腐蚀产物较少甚至不存在。(6)选取三组具有代表性的配合比,对受酸雨侵蚀后的混凝土试件进行界面粘结试验。通过劈裂抗拉试验,研究打磨深度、界面粗糙度、不同配比的修补材料等对于界面粘结性能的影响。界面粗糙度和打磨深度均存在最优值,随着水胶比的增大,水泥基材料的劈拉强度逐渐减小,并且在修补被腐蚀材料之前,表面利用钢丝刷清除松散颗粒的处理方式即可保证粘结效果;聚丙烯纤维水泥基材料与酸雨腐蚀受损的普通混凝土之间具有较强的粘结强度,体现了纤维水泥基材料良好的修补性能。