聚合物改性混凝土(Polymer modified concrete,PMC)凭借自身特殊的物理性质与微观结构,其抗冻融性、耐腐蚀性、抗渗透性、粘结性、新老界面结合能力等性质都远高于普通混凝土。除此之外,某些种类PMC抗压强度也高于普通混凝土。因此PMC是一个非常优良的结构制作与修补材料。但PMC的基本力学性能对环境温度有着非常高的敏感性,因此本文深入研究了PMC与环境温度之间的内在联系,对PMC的寒冷地区施工与设计提供理论依据。本文研究了中国北方寒冷地区的冻融循环环境中PMC的温度敏感性能。本文主要进行了以下研究工作:(1)通过聚丙烯酸酯改性混凝土与丁苯乳液改性混凝土的温度敏感性测定试验,发现聚丙烯酸酯改性混凝土存在明显的温度敏感性。实验表明,聚丙烯酸酯改性混凝土存在明显的温度敏感性,而普通混凝土与丁苯乳液改性混凝土在本次试验过程中设定的环境温度下其基本力学性能未出现温度敏感性。(2)研究了聚丙烯酸酯改性混凝土力学性能随环境温度变化的规律,发现聚丙烯酸酯改性混凝土在非循环状态下,其抗压性能与环境温度成反比,且聚灰比越高下降越快,即温度敏感性越强。聚丙烯酸酯改性混凝土峰值应变与环境温度成正比。(3)通过室内快速冻融试验,发现了PMC在干冻循环条件下,其损伤演化规律。在干冻循环条件下PMC的老化损伤演化规律与循环次数N成正比,而且老化损伤值不会超过自身的最大老化损伤值。在水冻循环条件下,发现聚丙烯酸酯改性混凝土与丁苯乳液改性混凝土的抗冻融性能普遍高于普通混凝土。并对7种配合比的PMC的抗冻性能进行了对比,并得出了聚合物乳液最优配合比,具体数据为:丁苯乳液改性混凝土和聚丙烯酸酯改性混凝土在聚灰比为0.10时抗冻融性最强。本文将PMC的冻融循环损伤分为温度变化对聚合物的老化损伤与孔隙水冻胀力对整体PMC试件的损伤,分别定量分析两种损伤的演化规律,推导出了拟合程度很高的PMC冻融损伤演化模型。(4)借助扫描电子显微镜观察了聚丙烯酸酯改性混凝土与丁苯乳液改性混凝土的微观结构,从微观机理上分析PMC存在温度敏感性的机理和抗冻融性能高于普通混凝土的原因。PMC拥有温度敏感性的主要原因为,PMC内部的纤维网状聚合物拥有很强的温度敏感性。PMC抗冻融性能高于普通混凝土的主要原因有两种;第一,水泥改性用聚合物在混凝土基体内部形成连续纤维网膜结构,当基体孔隙内部自由水冻涨而使混凝土基体产生裂缝时,连续的纤维网膜结构能阻止混凝土内部微裂缝的发展。第二,水泥改性用聚合物在混凝土孔隙内壁形成纤维状聚合物毛絮,此类毛絮组织改变了混凝土孔隙内壁的亲水性,修复混凝土固有缺陷,改善混凝土的抗冻融性能。另一方面,这些毛絮状聚合物能够隔离孔隙水与混凝土基体,当环境温度降低而产生冻胀力时也能通过自身的变形来消耗冻胀力产生的能量。