硫铝酸盐（CSA）水泥广泛应用于注浆工程,大水灰比条件下,硫铝酸盐水泥基注浆材料（CBGM）的凝结时间和早期抗压强度不能满足抢修抢建、大断面煤层巷道加固等特殊工程的需求。硫铝酸盐水泥基材料在早强剂或早强速凝剂的调整作用下可以提高浆体的力学及凝结性能,但常常造成中后期抗压强度下降,不利于被加固体的稳定。将纳米技术改性水泥基材料,可以提高早期抗压强度,缩短凝结时间,而且很多纳米材料能够提高中后期抗压强度。本文合成了与水化产物具有同晶结构的纳米类水滑石和钙矾石。首先研究类水滑石的层板元素组成、粒径大小、分散程度对CSA水泥水化硬化过程的影响规律,择优选择类水滑石并研究其对CBGM浆体性能的影响规律及改性机理;其次分析溶剂组成、表面活性剂种类、晶化温度和晶化时间对钙矾石特性的影响,在此基础上,设计了交互正交试验,制备出具有不同特性（粒径、杂质含量）的纳米钙矾石并将其改性CBGM浆体;再次研究纳米材料所在体系如减水剂类型及用量、悬浮剂用量及水灰比等因素对纳米材料增强性能的影响规律;最后优化CBGM组成,与常用早强剂碳酸锂在力学、凝结、稳定性及流变性能方面做了对比研究。结果表明:不同元素组成的类水滑石（LiAl-LDH、Mg Al-LDH、Zn Mg Al-LDH及Zn Al-LDH）均能促进CSA水泥基材料的水化、提高抗压强度并缩短凝结时间,且LiAl-LDH具有较好的促进CSA水泥基材料水化硬化的能力;锂铝类水滑石粒径越小,分散程度越好,对CSA水泥基材料的水化促进作用越显著,抗压强度越高、凝结时间越短;锂铝类水滑石改变了水化加速期和减速期的速率控制步骤,提高了水化产物生成量,影响了水化产物的结晶习性,由于纳米晶核及Li+的协同作用显著提高了增强能力。溶剂组成、表面活性剂种类、晶化温度和晶化时间等合成工艺参数影响钙矾石的纯度或粒径,交互正交试验结果表明晶化温度和柠檬酸的掺量对钙矾石的纯度影响较大,且晶化温度对钙矾石的粒径影响较大,晶化温度与晶化时间之间的交互作用对钙矾石的粒径有影响,但不显著;纳米钙矾石提高了CBGM浆体各个龄期的抗压强度,提升了浆体的水化放热速率和水化放热总量,没有改变水化产物的类型,但改变了水化产物钙矾石的形貌并增加了水化产物的生成量。纳米钙矾石中所含二水石膏杂质含量越低,粒径越小,改性CBGM浆体的抗压强度越高,水化反应越快。纳米钙矾石由于晶核作用,降低了水化产物成核时所需的能量,改变了水化反应加速及减速期的速率控制步骤,促进了水化反应的进行,提高了水化产物生成量,从而提高了其增强CBGM的能力。对比了纳米LiAl-LDH和纳米钙矾石对CBGM浆体力学及凝结性能等方面的影响规律,得出LiAl-LDH具有较好的改性效果。减水剂类型及掺量、钠基膨润土用量、水灰比影响LiAl-LDH对CBGM浆体的增强能力。随着萘系减水剂掺量由1.50%增加到3.00%,相对于参比浆体,纳米改性CBGM浆体中水化产物增长率下降,抗压强度增长率下降,这是萘系减水剂掺量影响LiAl-LDH增强能力的原因;当聚羧酸减水剂掺量为0.9%时,LiAl-LDH提高了CBGM浆体的抗压强度,当聚羧酸掺量由1.33%增加到2.13%时,水化放热速率和水化放热总量下降,且与参比浆体相比,纳米改性CBGM浆体的抗压强度较低;X射线衍射、红外及总有机碳测试表明聚羧酸减水剂并未插层至LiAl-LDH层间,但LiAl-LDH的掺加提高了CBGM浆体的液相总有机碳量并降低了浆体的屈服应力。随着钠基膨润土掺量由7%增加到11%,相对于参比浆体,纳米改性浆体中水化产物的增长率逐渐降低,LiAl-LDH的增强能力逐渐下降。随着水灰比由0.6增加到1.0,相对于参比浆体,纳米改性浆体中水化产物的增长率提高,水化产物之间的搭接更加致密,导致LiAl-LDH对CBGM浆体的增强能力提升。在满足流动性的前提下,优化了CBGM浆体中纳米材料、减水剂及悬浮剂的配比;发现Li CO3与LiAl-LDH均能缩短浆体的凝结时间、提高浆体的稳定性、降低流动性;LiAl-LDH及Li CO3均能够显著提高4h强度,但较高Li CO3掺量促使28d抗压强度发生倒缩,LiAl-LDH对60d抗压强度仍然有提升作用。