随着多年来建筑业的高速发展，目前我国各类基础设施和工业与民用建筑物的存量巨大，由于各种原因所造成的建筑物病害情况也非常严重；此外作为文明古国，祖先还给我们留下了大量文物建筑和古迹，经长期环境影响的作用，也都存在不同程度的破坏与毁损。因此对上述情况进行有效的修复是一项迫切而艰巨的任务。本文正是基于上述客观需求，尤其是针对文物建筑和古迹修复中的相关特定功能要求，试图通过较为全面的研发工作，开发出与之相适应的新型复合灌浆修复材料品种。主要研究思路是根据材料复合优化的技术原理，从可灌性、粘结特性、浆体体积稳定性、抗渗性、力学强度及有效抑制泛霜等工作性能的优化来展开。研究过程分为三个层面，首先研究不同外掺组分对两种基础水泥流动特性的影响；进而通过采用正交试验研究的方法，分别探索相关因素对不同设计配比试样的主要物理力学性能和可灌性指标的具体影响，依据相应的评价指标定量分析各种因素影响的主次关系，再通过进一步的验证研究确定材料体系的最优配比方案。与此同时，还对相关配比方案试样的耐久性及功能特性也进行了相应研究。通过研究外掺物对水泥基础组分流动特性影响发现，矿物掺合料的配入都会使相应试样体系流动度降低，且随取代量增加，降低趋势更为明显，特别是对30min流动度影响显著。故应严格控制相关矿物掺合料的取代范围，具体而言磨细粉煤灰为20%左右、硅灰为5%左右，偏高岭土在15%以内。而对于硅酸盐水泥系复合试样的配比，硫铝酸盐水泥的取代量应严格控制在10%以内。正交试验和优化验证研究所得到两类修复材料的最优配比分别为：① 硫铝酸盐系最优配比为水灰比0.6、粉煤灰取代量15%、偏高岭土取代量5%和减水剂掺量0.8%；② 硅酸盐复合系的最优配比为水灰比0.6、硫铝酸盐水泥取代量5%、粉煤灰取代量20%、硅灰取代量3%、减水剂掺量0.7%、缓凝剂掺量4.5%和消泡剂掺量0.3%。根据研究工作所设计的材料耐久性表征指标，发现以硅酸盐水泥为基础的复合体系灌浆修复材料的抗干缩能力和抗渗性能均要优于硫铝酸盐体系灌浆材料。其内在原因主要是硫铝酸盐水泥本身碱度较低，同时早期水化较快，因而在初期水化结构中会存在较多的孔隙。而矿物掺合料组分粉煤灰和偏高岭土也具有低碱特点，需要在较高的碱性环境下才能较快并充分水化，因此客观上决定了其试样水化物结构密实度相对较差；相反在硅酸盐复合水泥基试样体系中，不仅硅酸盐矿物和C_4A_3S ?矿物能够相互促进水化，而且硅酸盐矿物水化会生成大量Ca(OH)_2，提高碱度并有效激发粉煤灰和硅灰的活性，生成各种二次水化产物，进一步填充水化结构的内部空间，使体系变得更为均匀与密实，必然使其抗干缩性能和抗渗性能显著增强。对于新型复合修复材料，适量粉煤灰、偏高岭土和硅灰等矿物掺合料的参与，既能从组成上减少产生盐碱反应的成分含量，还能改善浆体的均匀性和保水性，因而能够有效抑制盐碱反应产物的生成，研究表明两种系列灌浆修复材料均具有较好的抑制泛盐碱能力。
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