Você está no caminho certo. Eu consertei chips e pedaços faltando em escadarias públicas de 80-100 anos de maneiras semelhantes. Comece com um martelo e um cinzel e seja realmente agressivo como um dentista para encontrar e remover todos os pontos fracos.
Eu usei os parafusos de tapcon, mas geralmente acho mais fácil esculpir uma forma irregular que faz a mesma coisa.
Para o seu patch, eu poderia esculpir um canal até o topo, então é mais fácil fazer com que o argamassivo passe por uma fôrma temporária. Retire a sua fôrma à medida que a coisa começa a ficar dura, e escovar ou espátula para combinar com a superfície antiga. Ou ignore isso, pois sua "restauração concreta" ocultará pequenas diferenças de superfície.
Você pode construir o reparo em camadas, mas isso requer misturar um novo lote de cimento de ajuste rápido a cada 15 minutos ou mais.