混凝土性能受环境影响是由表及里的过程,表层混凝土质量直接影响整体结构的性能,通过提高表层混凝土质量来提高整体结构性能是人们长期关注的研究方向。通常,有机硅烷和无机硅酸钠分别在表层混凝土中形成憎水膜和生成水化凝胶等方式减少介质在其中的传输。然而,有机硅质材料耐候性较差,无机硅酸钠所含的碱金属离子可能增加混凝土性能劣化的风险。考虑到有机/无机硅质材料对提高水泥混凝土抗介质传输性的优势及不足,将二者复合可望实现作用效果的叠加。本文采用硅烷对纳米SiO₂表面进行改性,形成硅基杂化材料（SiO₂/PMHS、FAS/SiO₂）,用作硬化水泥基材料表面处理剂,探究其作用效果和机理。以期通过本研究为水泥基材料表面功能化改性提供新思路。本研究采用正硅酸乙酯作为纳米SiO₂的前驱体,聚甲基氢硅氧烷（PMHS）作为纳米SiO₂表面修饰用硅烷,通过溶胶-凝胶法制得硅基纳米杂化材料。且合成的硅基纳米杂化材料SiO₂/PMHS为有机相无机相通过Si-O-Si键结合的材料。SiO₂/PMHS作为水泥基材料表面处理剂,可以降低水泥基材料的传输性（吸水性、透气性）,赋予水泥基材料表面憎水的功能,SiO₂/PMHS处理后的水泥净浆表面静态接触角可达120^o以上,有效的阻碍水分携有害离子浸入到水泥基体,因此杂化材料处理剂表面处理后的水泥基材料的耐久性显著提高。本研究讨论了硅基纳米杂化材料SiO₂/PMHS在水泥基材料表面作用的微观影响及作用机理。通过微观形貌及孔结构结果可以看出,SiO₂/PMHS表面处理剂可以密实水泥基材料,减小水泥基材料的孔隙率。采用SEM、TG、MIP等表征手段表明,微观作用表明纳米SiO₂具有高火山灰活性特点,与水泥基材料中的氢氧化钙、C-S-H凝胶等水化产物发生反应生成C-S-H凝胶或低钙硅比的C-S-H凝胶。研究表明,硅基纳米杂化材料SiO₂/PMHS增大了水泥基材料的表面粗糙度,使得杂化材料在降低固体表面能和构造微纳结构双重作用下稳固水泥基材料表面憎水的效果。通过对杂化材料有机相无机相组成的调控,优化了硅基杂化材料的组成,深入讨论了SiO₂/PMHS系列硅基纳米杂化材料对水泥基材料作用效果的影响。研究结果表明,在SiO₂和PMHS协同作用下可有效降低水泥砂浆的吸水率,且在有机相/无机相质量比达1.2时,作用效果最佳。在硅基杂化材料对水泥基材料作用和机理基础上,研究设计了水泥基材料表面超憎水功能化硅基杂化处理剂FAS/SiO₂,进一步探究了硅基杂化水泥基材料表面处理剂的机理。结果表明,从调控微纳结构入手,实现水泥基材料表面的超憎水,不仅可以赋予硬化水泥基功能化,而且显著提高水泥混凝土材料的耐久性。为硅基杂化材料应用于水泥基材料表面功能化提供了可能性。