水泥基材料的耐久性问题是一个世界性的课题。由于水泥基材料耐久性不良而带来的资源浪费、经济损失和社会问题,一直以来受到关注。耐久性不足的原因有很多,且几乎都与水有关。水是侵蚀性介质进入水泥基材料的载体,也常是材料劣化的必要条件。几乎所有影响水泥基材料及结构耐久性的物理和化学过程都涉及水及其在材料孔隙、裂缝中的迁移。因此,如何有效地改善水泥基材料的防水抗渗性能对于提高水泥基材料与结构的耐久性有着非常重要的意义。前人的研究结果表明,防水剂能改善混凝土的防水抗渗性能,但也会对水泥基材料早期水化及力学性能造成不利影响。而纳米材料能有效改善水泥基材料各方面性能或赋予其新性能。因此,如在防水剂基础上掺入纳米材料形成纳米改性复合防水剂,则有助于水泥基材料各方面性能的均衡改善。本文研究了纳米SiO2对掺防水剂水泥基材料性能的影响,具体有以下四个方面的内容。首先,论文研究了纳米SiO2对掺防水剂水泥净浆流动性能、力学性能的影响；其次,研究了纳米SiO2对掺防水剂水泥净浆的微结构影响,并通过多种微观测试手段分析了其影响机理；接着通过水化热试验并结合Krstulovic-Dabic水泥水化动力学模型,从水化动力学角度分析纳米SiO2和KIM防水剂对水泥水化进程的影响和作用机理；最后考虑到实际工程中水泥基材料大都处于非饱和状态,通过试验研究了KIM防水剂和纳米Si02对水泥砂浆毛细吸水过程的影响,并初步探究了水泥基材料的毛细吸水系数与孔结构的关系。通过上述研究,主要得到了以下结果：1.KIM防水剂对水泥基材料性能和微观结构的影响。KIM防水剂会明显增加水泥净浆的需水量,此外对水泥净浆的抗压强度有较大的削弱作用,在早期尤为明显。同时,由于KIM防水剂掺入后会在水泥基材料内部形成憎水薄膜,从而抑制了早龄期水泥的水化反应过程,并影响水泥基材料孔隙结构的不断细化。2.纳米SiO2对掺防水剂水泥基材料力学性能和微观结构的影响。纳米Si02能改善水泥净浆的力学性能和微观结构,有效弥补防水剂的不良影响。掺入纳米SiO2后,水泥基材料的抗压强度在前期迅速提高,后期提高效果在15%-20%之间。在适当范围内,提高纳米SiO2的掺量可以提高水泥净浆抗压强度。掺入纳米SiO2后水泥净浆的微观形貌显示混凝土微观结构均匀致密,孔洞较少。同时,纳米SiO2的二次水化反应使易溶、强度低的Ca(OH)2晶体数量明显减少,晶体尺寸得到细化,优化孔隙结构。3.掺KIM防水剂和纳米SiO2的水泥水化反应过程研究。KIM防水剂能显著延长结晶成核与晶体生长(NG)控制阶段的时间,使水化更晚进入相边界反应(Ⅰ)控制阶段；同时KIM防水剂能提高相边界反应(Ⅰ)控制阶段的水化度,同时使水化进程延迟进入扩散(D)控制阶段。而纳米SiO2能显著缩短结晶成核与晶体生长(NG)控制阶段的时间,使水化反应更早进入相边界反应(Ⅰ)控制阶段。同时纳米SiO2能显著缩短相边界反应(Ⅰ)控制阶段,降低该阶段水化度,使水化反应更早进入扩散控制阶段。4.KIM防水剂和纳米SiO2对水泥非饱和吸水过程研究初探。结合实际工程中水泥基材料大都处于非饱和状态这一事实,本文研究了KIM防水剂和纳米SiO2对水泥基材料毛细吸水过程的影响。KIM防水剂对毛细吸水系数影响不明显,而纳米SiO2能显著优化孔结构分布、降低有害孔含量,从而显著降低毛细吸水系数。5.孔隙结构特征和非饱和吸水系数间的联系分析。孔结构对毛细吸水系数的影响较为复杂,需要考虑外掺材料对水泥基材料物理化学性质和微观形貌的影响。但在同时掺加KIM防水剂的情况下,临界孔径越小,毛细吸水系数越小。有害孔少害孔含量越低,毛细吸水系数越小。