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海工与水工钢筋混凝土结构耐久性是目前国内外普遍关注的热点问题。近年来，大量研究表明，通过在混凝土中掺加纳米颗粒可有效改善硬化混凝土微细观结构，大幅提高其物理力学性能和耐久性。目前，已有研究主要采用纳米粉体、纳米分散液或纳米溶胶作为原材料，研究其对水泥基材料的增强作用及机理。然而，纳米粉体和分散液中纳米粒子往往以团聚体形式存在。虽然溶胶具有分散性好、成本低等优势，但硅溶胶的稳定性受电解质影响很大，掺入的硅溶胶在水泥浆体中是否仍能保持其高度分散性，国内外未见研究报道。本文在国内外已有相关研究基础上，选用沉淀法（PS）和气相法（NS）纳米二氧化硅微粉和硅溶胶（SS）作为原材料，研究了纳米二氧化硅粉体和纳米硅溶胶在水泥基材料体系中的团聚特性及其对新拌和硬化水泥基材料性能的影响及机理，研究结果表明：（1）本文选用的沉淀法纳米SiO2的团聚程度远大于气相法纳米SiO2，其团聚颗粒特征粒径D90甚至远大于水泥。虽然硅溶胶本身呈单分散状态，但在水泥浆体中，由于水泥水化导致浆体中离子强度迅速增大，硅溶胶将迅速发生凝胶化，在水泥浆体中二氧化硅纳米粒子仍以团聚体存在。（2）纳米SiO2掺量和团聚情况对水泥浆体的流变性能有明显影响，掺量在1.5%范围内，掺NS导致水泥净浆粘度随掺量增大呈先减小后缓慢增大趋势；与掺NS时相比，掺PS对水泥净浆流动性影响明显较大，掺量超过1.0%时，水泥浆稠度明显增大。掺量不超过0.6%时，掺SS水泥浆粘度随掺量增大呈先减小后增大趋势，但当掺量超过0.8%时，水泥浆稠度急剧增大；其原因是由于NS团聚颗粒较小，可发挥填充效应，而PS团聚颗粒很大，仅少量小颗粒可发挥填充效应。对于硅溶胶，当掺量较少时形成絮凝体，可类似于NS发挥填充作用，但掺量较高时，硅溶胶凝胶化导致水泥颗粒团聚在一起，从而导致水泥浆稠度急剧增大。（3）在1.0%掺量范围内，随纳米白炭黑和硅溶胶掺量增加，砂浆强度逐渐增大；经6.0MNH4Cl侵蚀后，砂浆强度明显降低，其中性化深度随纳米粒子白炭黑和硅溶胶掺量增加而逐渐减小，残余强度则明显增大；水泥砂浆的抗氯离子渗透性能也随纳米粒子掺量增加而增大。掺加硅溶胶的水泥砂浆强度、抗溶蚀性能和抗氯离子渗透性能优于掺等量白炭黑的水泥砂浆。（4）SEM分析表明，与对比水泥石相比，掺PS和SS的硬化水泥石微观结构和孔结构得以明显改善，但纳米颗粒的火山灰反应形成的C-S-H凝胶对水泥石似乎并无胶结作用，在掺PS硬化水泥石中很容易发现PS大颗粒，且大颗粒与水泥石本体间存在明显的界面；掺NS水泥石中也存在类似的界面，但出现的概率大大下降；掺SS的水泥石中则未能发现类似的界面；MIP分析表明，与对比水泥石相比，掺纳米颗粒的水泥石孔结构明显得到改善，但与掺PS时相比，掺NS对孔结构的优化效果较好，但掺SS对水泥石孔结构的优化效果却较差。与掺SS相比，掺PS对硬化孔结构的细化效果较好，但其对硬化水泥基材料强度和耐久性的改善效果却较差，其原因可能是由于白炭黑团聚颗粒与水泥石本体之间存在薄弱的界面所致。