建筑工业化的大力发展对预制构件的要求越来越高,现阶段对于预制构件主要采用蒸汽养护的方式,但存在着能耗大等弊端。同时,养护设备以及成本等方面也严重制约了蒸汽养护在预制构件中的应用,因此,免蒸养早强混凝土成为了一大研究趋势。目前,国内外对于早强剂的研究较多,但是早强剂的使用对于早期强度的提高还不能满足预制构件的要求,在免蒸养早强混凝土的领域还存在着很大的空白。本课题从水泥水化的机理出发,选用锂盐和纳米成核剂两种方式,来提高水泥基材料的早期强度。同时,对于水泥基材料的水化程度、耐久性能等方面开展了相关研究,取得了以下研究成果。(1)选用水化热、化学结合水、背散射图像分析三种方法对水泥水化进行定量表征,并将三种方法得到的结果进行对比,相互验证。通过水化放热曲线看到,锂盐和纳米成核剂都会极大的加快水泥早期的水化过程,而锂盐和纳米成核剂加快水泥水化的时间并不一致,锂盐和纳米成核剂复合会使水泥水化放热曲线出现两个放热峰,进一步提高水泥早期水化程度。通过化学结合水以及背散射图像分析法,计算得到水泥早期水化程度,与水化热方法计算得到的水化程度值较为一致。(2)结合水泥水化机理与强度发展机理,分析了不同掺量的锂盐和纳米成核剂对水泥基材料早期强度的影响,得到锂盐和纳米成核剂均能大幅度提高水泥基材料的早期强度,锂盐效果优于纳米成核剂。当锂盐和纳米成核剂复合时,早期强度可进一步提高。同时,根据不同掺量的锂盐和纳米成核剂对早期强度的影响,确定了锂盐和纳米成核剂的最优掺量。(3)研究锂盐和纳米成核剂对水泥基材料微观结构的影响,微观结构会对水泥基材料的早期强度产生影响,同时也会影响到水泥基材料的其它性能。通过通过X射线衍射图谱(XRD)、同步热分析仪(TG)、Sirion场发射扫描式电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、傅里叶红外光谱仪(IR)等测试手段分析水泥基材料水化产物的固相结构,通过压汞(MIP)分析水泥基材料的孔结构,通过通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析水泥基材料的孔溶液成分。锂盐和纳米成核剂会改善水泥基材料的固相产物,同时也会改善水泥基材料的孔结构。纳米成核剂可以填充孔结构,对孔结构的优化效果更佳。(4)研究锂盐和纳米成核剂对水泥基材料其他性能的影响,包括水泥基材料的工作性能、后期强度、收缩性能以及耐久性能等方面,锂盐对这些性能的影响不大,只会缩短水泥的凝结时间;纳米成核剂会改善水泥基材料的孔结构,提高后期强度与耐久性能,同时会降低流动性能,缩短凝结时间。