随着国家大力推行装配式建筑,混凝土预制构件正面临着一个巨大的发展空间。混凝土预制构件有施工方便、质量稳定、经济性好等优点,所以在建筑行业内,混凝土预制构件得到了广泛的应用。矿物掺合料作为混凝土的一个重要组成,能够改善混凝土的各种性能。但是,在混凝土中掺入大量矿物掺合料,特别是粉煤灰,对混凝土早期强度的发展不利,使混凝土预制构件难以达到脱模强度,从而影响模具的周转速度,导致混凝土预制构件的预制效率降低。本论文依托于湖北省科技支撑计划项目“基于纳微米效应的长寿命混凝土表面强化材料的设计及应用”和国家自然科学基金“聚羧酸减水剂与羟基羧酸盐缓凝剂的分子结构耦合机理”,研究了在蒸汽养护条件下纳米材料对不同胶凝材料水化性能的影响,通过宏观力学性能测试和水化微观结构的表征,得到了纳米材料和胶凝材料体系的最优组配。同时比较了不同掺量和种类的化学激发剂对粉煤灰的激发效果,研究了其激发机理,为大掺量粉煤灰在混凝土预制构件中的应用提供参考。本论文的研究结论为:1、掺入纳米硅溶胶后,不同胶凝材料体系砂浆蒸养脱模强度均高于未掺入纳米硅溶胶的砂浆,且随着纳米硅溶胶的掺量从0%增加到4%,水泥-粉煤灰体系砂浆蒸养脱模强度一直保持着增加,其它胶凝材料体系砂浆蒸养脱模强度则是先增加后减小;水泥-粉煤灰体系砂浆蒸养脱模强度对比空白组增长最为明显,掺4%的纳米硅溶胶,强度增加约65%;掺入纳米硅溶胶要比掺入同等量的纳米二氧化硅粉末使水泥-粉煤灰体系砂浆流动度损失的更大,需要添加更多的聚羧酸减水剂保持流动度,对成本不利。纳米二氧化硅粉末和水泥-粉煤灰体系更适合进行蒸汽养护。2、研究了纳米二氧化硅粉末对水泥-粉煤灰体系水化微结构的影响规律。掺入纳米二氧化硅粉末,水泥-粉煤灰体系砂浆的蒸养脱模抗压强度有所增加,在掺量为3%时,强度达到最大值11MPa,对比空白组增加约27.9%;当纳米二氧化硅粉末掺量分别为0%、1%以及3%时,水泥-粉煤灰体系水化产物中氢氧化钙的量随纳米二氧化硅粉末掺量的增加而减少,说明二氧化硅所起的化学活性作用要大于其促进水泥水化作用;纳米二氧化硅与氢氧化钙反应生成凝胶,同时由于其粒径微小,能填充水化产物孔隙,水泥石孔隙率减小变得更加致密,有害孔减少,无害孔增加,强度和耐久性能提高。3、研究了不同的化学激发剂对粉煤灰的激发效果。在水泥-粉煤灰-3%纳米二氧化硅粉末体系中分别掺入1%的硫酸钠、硫酸钙和甲酸钙,硫酸钠由于具有硫酸盐和强碱的双重激发作用,激发效果最佳,相应的砂浆脱模强度最高,孔隙率最低;硫酸钙对粉煤灰的激发效果不如硫酸钠,硫酸钙具有一定缓凝作用,而且溶解度比硫酸钠小,使得浆体溶液中能够激发粉煤灰活性的硫酸根离子数较少;甲酸钙能够起到一定的补钙作用,促进水泥的水化,同样也使浆体碱度下降,对粉煤灰活性激发不利,激发效果最差,相对应的砂浆脱模强度最低,孔隙率最高。