水泥基材料已成为世界范围内民用基础设施的主要建筑材料,在水泥基材料中加入聚合物可以显著提高水泥砂浆的性能,已广泛应用于钢筋混凝土结构的粘结材料和修补材料中。环氧树脂具有较好的力学性能、良好的抗化学侵蚀性能和优异的粘结性能,被广泛应用于聚合物改性水泥基材料中。但是,环氧树脂在固化后形成的高交联结构使环氧树脂本身的韧性较低,这成为限制环氧树脂广泛应用的一大障碍。纳米材料具有刚度高、比表面积大和附着力好,广泛应用于环氧树脂的改性。二氧化钛具有化学惰性,无毒,低成本和其他有利的表面性质,可有效提高环氧树脂的物理化学性能。现阶段,将二氧化钛作为纳米填料制备二氧化钛/环氧树脂复合材料已经取得较多的成果。本文围绕二氧化钛/环氧树脂复合材料的制备及其对水泥砂浆力学性能和粘结性能的影响进行了系统的研究,并结合微观测试对二氧化钛/环氧树脂复合材料的作用机理进行了较为全面和深入的探索。主要研究内容和结论如下:1.研究了环氧树脂在不同掺量下对水泥砂浆性能的影响,通过力学试验、粘结试验,以及XRD、SEM等微观测试方法分析环氧树脂对水泥砂浆性能的影响以及改性机理。结果表明:环氧树脂的掺入提高了水泥砂浆的抗折强度和粘结强度,但降低了砂浆的抗压强度。当环氧树脂掺量为5%时,水泥砂浆的抗折强度在7d、28d龄期下的增幅分别为10.7%和13.9%,粘结抗剪强度和粘结抗拉强度分别提高了30.1%和7.9%。XRD测试表明环氧树脂延迟了水泥颗粒的水化,但并不会诱导其他新物相的形成。微观结构表明环氧树脂颗粒在水泥砂浆内聚结形成聚合物膜,填充在水泥砂浆裂缝和孔隙中,聚合物膜覆盖在水泥水化产物的表面,并通过聚合物膜的桥接作用和裂纹偏转有效地阻止了微裂纹的扩展。当环氧掺量较多时,在水泥砂浆中会引入较多的空气,具体表现为有较多微小的孔,同时,水化产物被过多的环氧树脂包裹分割,使水化产物未能形成连续的网状结构。2.通过超声分散法制备了不同二氧化钛含量的二氧化钛/环氧树脂复合材料,通过拉伸性能并结合XRD、FT-IR、SEM和TG等微观测试分析二氧化钛的作用机理。结果表明,XRD和FT-IR表明二氧化钛并没有改变环氧树脂本身的结构,通过TG测试表明二氧化钛的掺杂提高了环氧树脂的分解温度,改善了环氧树脂的热稳定性。二氧化钛在环氧树脂中具有较好的分散性,分散良好的二氧化钛提高了环氧树脂的拉伸强度,当二氧化钛掺量为5%时,复合材料的拉伸强度达到26.29 MPa,相比于纯环氧树脂提高了98.27%。SEM表明二氧化钛通过填充、裂纹偏转和桥接作用改善了环氧树脂拉伸断面的微观形貌,提高了二氧化钛/环氧树脂复合材料的拉伸强度。3.将自制的二氧化钛/环氧树脂复合材料作为改性剂掺入水泥砂浆中,研究其对水泥砂浆力学性能和粘结性能的影响,并结合SEM研究新旧粘结界面过渡区的微观结构。结果表明,二氧化钛/环氧树脂复合材料的掺入提高了水泥砂浆的力学性能和粘结性能,这可能是由于环氧树脂力学性能的改善有助于水泥砂浆体系整体力学性能的提高。28d的抗压强度和抗折强度分别提高了7.4%和7.3%。粘结试验表明,28d的粘结抗拉强度和粘结抗剪强度分别提高了7.3%和19.1%。SEM表明环氧树脂在粘结界面过渡区形成的聚合物膜连接水泥砂浆基体中的不同组分,使微观结构更加致密,阻碍微裂纹的扩展,并且可以渗透到基体和水泥砂浆表面之间的缝隙中。